Відкрито нову фундаментальна фізична константа hu "фундаментальний квант дії" [11 - 15]. Її значення дорівнює [11,12,23]:
hu = 7,69558071 (63) • 10-37Дж с. |
На основі класичних вистав для електромагнетизму отримані ще дві фізичні константи - фундаментальний квант часу:
tu = 0,939963701 (11) • 10-23c,
і фундаментальний квант довжини:
lu = 2,817940285 (31) • 10-15 м.
Ці три константи є незалежними первинними константами. Вони, спільно з числами п, альфа, дозволили встановити, що використовуються в сучасній фізиці фундаментальні фізичні константи є складовими константами і є комбінацією первинних констант [11,12,15,30]. Констант, що входять в (hu, tu, lu, п, альфа)-базис, визначений особливий статус - статус універсальних суперконстант [11,15].
За допомогою універсальних суперконстант можна представити основні закони і формули фізики, а також всі фундаментальні фізичні константи, в тому числі і постійну Планка h [10 - 19].
Нова константа hu дозволила відкрити динамічну симетрію, властиву фізичного вакууму. D-інваріантність вакууму є новим видом симетрії і є найбільш фундаментальною властивістю Природи. З D-інваріантністю вакууму пов'язаний найважливіший закон збереження, який не порушується при всіх видах взаємодій.
Відкриття групи з п'яти незалежних універсальних суперконстант, яких цілком достатньо для отримання інших фізичних констант, дозволило розкрити глибокий взаємозв'язок констант різної природи і єдині витоки походження чотирьох фундаментальних взаємодій [11-32].
У результаті, на основі класичного підходу вдалося дати пояснення тому, перед чим виявилася безсила сама квантова теорія, а саме - розкрити витоки походження кванта і отримати постійну Планка з класичних уявлень.
ВСТУП14 грудня 1900 М. Планк зробив повідомлення про відкриття ним нової фундаментальної константи. Квант з'явився у фізичній теорії як постулат. Підтверджений на досвіді він, в той же час, не був строго доведеним у квантовій теорії. Походження його завжди залишалося загадкою. Всі спроби вивести його з первопринципов до цих пір не знаходили свого рішення. Усе ще проблемним залишається питання: "чи можна в якості первопринципа для кванта розглядати безперервне поле?" Безперервні поля класичної фізики і кванти квантової фізики вважаються такими далекими об'єктами, що сама ідея їх об'єднання здавалася неймовірною. Весь розвиток фізики в 20-му сторіччі відбувалося при відокремленні цих двох теорій. Вже наближається 100-річний ювілей квантової теорії і появи у фізиці постійної Планка h, але витоки походження кванта сучасна фізика не розкрила. Прийнято вважати, що квант ніяк не може виникати з якої б то ні було неквантовості. Це дало грунт для протиставлення класичної електромагнітної теорії і квантової теорії.
Л.де Бройль називав постійну Планка: "таємнича постійна h" [1]. Він же відзначав: "Можна тільки захоплюватися геніальністю Планка, який, вивчаючи окреме фізичне явище, опинився в стані вгадати один із самих основних і найбільш загадкових законів природи. Понад сорок років минуло від дня цього чудового відкриття, але ми все ще далекі від повного розуміння значення цього закону і всіх його наслідків "[2]. Можна додати, що й через 100 років після цього чудового відкриття ми все ще далекі від повного розуміння цього закону. Завіса таємничості так і не знята з цієї найважливішої фундаментальної константи. Ця константа не з'явилася з первопринципов - вона була вгадана Планком. До цих пір вважається, що електромагнітна теорія явно чужа основі квантової теорії - постійної Планка [3]. Чи так це? Наскільки обгрунтовано такий поділ? Чи може ця константа виникати з безперервного поля? Відповідь на ці питання існуючі фізичні теорії не дають.
Питання можливої первинність і неприводимого постійної Планка стоїть дуже гостро. Невирішені проблеми постійної Планка не дозволяють отримати відповідь на інше питання: звідки виникає реально спостережувана дискретність нашого світу і що лежить в його основі?
1. ДИНАМІЧНІ ОБ'ЄКТИ ВАКУУМУКвант в [10,15,25] розглядається мною як динамічна неоднорідність поля, яка виникає при наявності в середовищі напруженостей електричного і магнітного E H полів. Оскільки динамічна неоднорідність поля володіє певними фізичними характеристиками, то її можна розглядати як фізичний об'єкт. Вихідним для визначення фізичних характеристик динамічних об'єктів вакууму є вектори напруженості електричного і магнітного E H полів. У роботі [10] показано, що при рівності скалярних добутків векторів і їх роторів у вигляді HrotE = E r otH, енергія електромагнітного поля локалізується в просторі у вигляді кванта.
Розглянемо докладніше якими фізичними характеристиками може мати динамічна неоднорідність поля. Щільність енергії w електромагнітного поля визначається згідно з наступним співвідношенням [4]:
(1)
Енергія поля E в обсязі V з урахуванням бінарної сутності динамічної неоднорідності [10,12,13] дорівнює:
(2)
Швидкість зміни енергії в даному обсязі визначається співвідношенням:
(3)
Замість похідних за часом підставимо їх значення у вигляді rotE і
rotH з рівнянь Максвелла. З урахуванням цього отримаємо:
(4)
Вираз в дужках є дивергенція векторного добутку [EхH],
тому:
(5)
Умовою, за якої енергія в даному обсязі буде залишатися постійної, є рівність нулю похідної dE / dt. Зі співвідношення (5) випливає, що похідна dE / dt буде дорівнює нулю при div [ExH] = 0.
Оскільки векторний добуток [ExH] є вектор Умова-Пойнтінга:
[ExH] = P, (6)
то з формули Остроградського - Гаусса, при нульовій дивергенції, слід:
(7)
Це означає, що потік вектора Пойнтінга через поверхню S, що обмежує
обсяг V, дорівнює нулю. Оскільки div [ExH] = 0, а вектор Пойнтінга не дорівнює нулю, то потік вектора Пойнтінга залишається в обсязі V і не виходить за межі поверхні S, яка обмежує даний обсяг.
Досліджуємо поведінку потоку вектора Пойнтінга всередині даного обсягу. Користуючись теоремою розкладання Гельмгольца [5] вектор Пойнтінга Р можна представити сумою двох складових Р 1 і P2 з яких одна є вихровий, а інша потенційної.
P = P1 + P2.
Тоді rotР = rotР1, rotР2 = 0, div P = div P2, div P1 = 0.
Зі співвідношення (7) випливає, що в розглянутому нами випадку існує тільки вихрова складова вектора Пойнтінга. З теореми Стокса слід що:
(8)
Потік ротора Р через поверхню S дорівнює циркуляції вектора Р по замкнутому контуру. Таким чином, за певних умов енергія локалізується в заданому обсязі.
У загальному випадку, коли H rotE E rotH, приходимо ще до двох варіантів у поведінці енергії всередині динамічних об'єктів вакууму. При H rotE> E rotH отримуємо позитивне значення дивергенції вектора Пойнтінга div P> 0. При позитивному значенні дивергенції вектора Пойнтінга енергія залишає обсяг, що призводить до зменшення вихровий складової вектора Пойнтінга.
При H rotE <E rotH одержуємо від'ємне значення дивергенції вектора
Пойнтінга div P <0. При негативному значенні дивергенції вектора Пойнтінга енергія зростає в заданому обсязі, що призводить до зростання вихровий складової вектора Пойнтінга і до зростання циркуляції вектора. Зміна вихровий складової вектора Пойнтінга супроводжується зміною циркуляції вектора, що безпосередньо випливає з теореми Стокса. Таким чином, зміна енергії призводить до зміни частотної характеристики динамічного об'єкта вакууму.
Зі співвідношення (5) безпосередньо випливає, що швидкість зміни енергії тим більше, чим більше величина div P. При цьому, позитивному значенню divP відповідає убування енергії, а від'ємного значення divP відповідає зростання енергії. Оскільки енергія і розміри області її локалізації пов'язані зворотною пропорцією [10,13], то звідси випливає, що швидкість зміни розмірів нематеріальних динамічних об'єктів поля в просторі пропорційна дивергенції вектора Пойнтінга.
Як бачимо, у динамічній неоднорідності поля виявлена циркуляція енергії за такими законами, які не виявляються на матеріальному рівні [10,13]. Динамічна неоднорідність поля не є ні хвилею, ні часткою. Вона являє собою нову сутність і характеризується цілим набором відповідних фізичних характеристик. Найважливішою її особливістю є те, що цій фізичній об'єкту властива динаміка. Цей фізичний об'єкт не має характеристик, властивих речовині. Це об'єкт нематеріальній середовища - об'єкт фізичного вакууму.
Вищевикладене вказує на те, що за певних умов електромагнітне поле проявляється у фізичному вакуумі у вигляді динамічних нематеріальних фізичних об'єктів, які не є ні відокремленими біжать хвилями ні речовими утвореннями. Цим польовим об'єктах властиво внутрішнє симетричне замкнутий рух.
Це означає, що електромагнітні хвилі є лише приватним випадком прояву електромагнітного поля. Іншим проявом електромагнітного поля є динамічні нематеріальні об'єкти фізичного вакууму. При певному рівні енергії динамічна (нелокальну) неоднорідність трансформується в локальну неоднорідність, що призводить до появи кулонівського потенціалу та народженню речових частинок.
2.Нова фундаментальних фізичних константЗі співвідношення (1) для густини енергії після інтегрування одержимо наступне співвідношення для повної енергії, укладеної в динамічному об'єкті поля:
E = q2ню * п * c • 10-7/2. (9)
У результаті приходимо до формули виду:
E = (комбінація констант) • ню. (10)
Отримано співвідношення, що нагадує за своїм виглядом формулу Планка E = h • ню. Тільки роль кванта дії виконує в ній не стала Планка, а нова константа. Позначимо комбінацію констант у вигляді:
h * = п • q2 • з • 10-7/2 (11).
Враховуючи, що для бінарного динамічного об'єкта вакууму модуль заряду дорівнює q = 2e [12], отримаємо таке співвідношення:
h * = 2п • e2 • з • 10-7. (12)
Уявімо це співвідношення у вигляді:
h * = 2п • hu. (13)
У результаті отримали нову фундаментальну фізичну константу:
hu = e2 • з • 10-7. (14)
Ця константа названа мною фундаментальним квантом дії [11 - 15].
Її значення дорівнює [11]:
hu = 7,69558071 (63) • 10-37 Дж с. (15)
Розгляд динаміки польових об'єктів дозволяє встановити, що першим фіксованим значенням енергії, яка відповідає стійким фізичним об'єктам, є енергія електрона або позитрона Ee [6]. Тоді значення частоти, яке відповідає цій величині енергії дорівнюватиме:
ню = Ee / hu = 1,063870869 • 1023 Гц.
Звідси отримаємо нову фізичну константу - фундаментальний квант часу:
tu = 0,939963701 (11) • 10-23c.
Використовуючи константу швидкості світла с, отримаємо ще одну константу - фундаментальний квант довжини:
lu = 2,817940285 (31) • 10-15 м.
Як бачимо, всі наведені вище константи отримані на основі класичних уявлень. Отримані на основі класичного підходу константи hu, tu, lu, спільно з числами п і альфа, дозволили встановити, що використовуються в сучасній фізиці фундаментальні фізичні константи є складові константи і не є первинними константами [11,12,15,30]. В [11,30,32] показано, що всі відомі фундаментальні фізичні константи представляють собою різні комбінації констант hu, tu, lu і чисел п, альфа.
Константи, що входять в (hu, tu, lu, п, альфа)-базис, названі мною універсальними суперконстант [11,15].
Константи фундаментальної метрики tu і lu утворюють нову константу b, названу фундаментальним прискоренням [11,30]:
b = lu/tu2.
Значення цієї константи одно: b = 3,189404629 (36) • 10-31 м / с 2. Ця константа дозволила отримати новий закон сили F = mb [11,32].
За допомогою універсальних суперконстант, походження яких має класичні коріння, можна представити всі закони і формули квантової фізики, а також всі фундаментальні константи фізики в тому числі і постійну Планка h. Група, що складається з п'яти універсальних суперконстант hu, tu, lu, п, альфа, дозволяє описувати як поле, так і речовина. Всі фундаментальні фізичні постійні мають вторинний статус по відношенню до знайдених суперконстант. Відкриття групи з п'яти незалежних універсальних суперконстант, яких цілком достатньо для отримання інших фізичних констант, вказує на глибоку взаємозв'язок констант різної природи. Взаємозв'язки, які спостерігаються у багатьох фізичних констант виникають від того, що в їх основі лежать тільки три розмірні hu, tu, lu і дві безрозмірні п, альфа універсальні суперконстант, яких достатньо, щоб описати фізичні закони, що стосуються і до поля і до речовини.
Нова фізична константа hu дозволила представити постійну Планка h, як комбінацію первинних суперконстант [14,30]:
h = f (hu, п, альфа).
Таким чином, вдалося виявити витоки походження постійної Планка з безперервного поля.
Вгаданих Планком постійна h містила для нього самого багато неясного. Це М. Планк спеціально наголошував у своїй Нобелівській промові. Таємничим вісником з реального світу назвав її М. Планк [3,7]. Дуже точно висловився про постійну h О. Д. Хвольсон [2]. "Проникаючи в усі відділи фізики, вона довела своє світове значення, довела, що вона грає велику роль у явищах фізичних; вона починає проникати і в хімію. Яка фізична її сутність? Чому вона така важлива? Чому вона ніби втручається (щоб не сказати - сунеться!) у всілякі фізичні явища? Одним словом: що таке h? Невідомо і незрозуміло! "
Ця таємниця про витоки походження кванта і його сутності, як і самої постійної h, більше ста років залишалася не розкритою. Підхід викладений вище і отримана нова фундаментальна константа hu дозволяють пролити світло на цю загадку. Це знімає завісу таємничості з постійною Планка h. Видно, що константа h безпосередньо пов'язана з властивостями фізичного вакууму і з'являється при переході безперервного поля в дискретне речовина.
Це може служити доказом того, що дискретне речовина відбувається з континуальної фізичного вакууму.
Суперконстантний (hu, tu, lu, п, альфа)-базис дозволяє створити нову фізичну теорію на основі об'єднання класичного і квантового підходів.
3.ДІНАМІЧЕСКАЯ СИМЕТРІЯ ВАКУУМУЗ рівняння (14) для нової константи - фундаментального кванта дії hu, слід ще одна важлива константа [11]:
Gu = hu / c.
Її значення дорівнює:
Gu = 2,56696941 (21) • 10-45 Н с2.
З цією константою вакууму G u пов'язаний новий динамічний закон, властивий фізичного вакууму. Цей закон має вигляд [11,30]:
mе • l = Gu, (16)
де: mе-електромагнітна маса.
З динамічного закону випливає, що електромагнітна маса приймає значення від нуля до деякої граничної величини:
0 <mе <mmax.
Це призводить до того, що метрична характеристика змінюється від нескінченності до деякої граничної величини:
lmin <l <нескінченність.
В [11,12,30] показано, що гранична величина довжини дорівнює константі lu.
Константа G u є константою в новому законі універсального взаємодії [11,32]:
F = Guню2
Рівняння (16) являє собою динамічний закон, який відображає динамічну симетрію вакууму. D-інваріантність вакууму є новим видом симетрії і є найбільш фундаментальною властивістю Природи.
З D-інваріантністю вакууму пов'язаний найважливіший закон збереження, який не порушується при всіх видах взаємодій.
Слід розрізняти динамічну симетрію законів, представлених математичними співвідношеннями, динамічну симетрію в Природі і динамічні закони, що відображають динамічну симетрію в Природі. Перша відноситься не до фізики, а до математичних конструкцій. У цьому випадку симетрія проявляється по відношенню до деяких математичним перетворенням. Це, за класифікацією Є. Вігнера [33] - геометричні закони. Ми їх не розглядаємо. Те, що викладено вище відноситься до динамічної симетрії, властивої фізичним об'єктам і до законів, що відображає цей вид симетрії.
D-інваріантність вакууму є симетрією більш високого порядку, ніж відомі на сьогодні симетрії. Порушення симетрії, які спостерігаються в Природі, аж до незбереження СР-інваріантності, не зачіпають
D-інваріантність вакууму. Межею для D-інваріантності є фундаментальні константи m e і lu, що й відображає динамічний закон. Видно, що динамічна симетрія вакууму не суперечить ідеї розвитку, оскільки
D-інваріантність зберігається і тоді, коли порушуються інші види симетрії.
Реалізується реальний фізичний процес, зобов'язаний своїм існуванням динамічної симетрії, який призводить до появи дискретних фізичних об'єктів з безперервного фізичного вакууму, що в математичному описі представлено як досягнення фізичними величинами своїх граничних значень.
4.НЕПРОТІВОРЕЧІВОЕ ЄДНІСТЬ КЛАСИЧНОЇ та квантової фізикиЯкщо б теорія Максвелла цілеспрямовано розвивалася в напрямку виявлення зв'язку її з квантовою теорією, то, можливо, ситуація у фізиці була б зовсім іншою. Історично склалося так, що рівняння Максвелла піддалися різноманітним спрощенням, а на початку ХХ століття сама теорія Максвелла була піддана критиці на тлі розвивається квантової теорії [8]. Особливо це було пов'язано з тим, що вона не змогла дати пояснення квантовим явищам. Наприкінці свого життя А. Ейнштейн писав: "взагалі здається сумнівним, чи може теорія поля пояснити атомістичну структуру речовини і випромінювання, а також квантові явища" [9].
На мій погляд пояснювальний потенціал теорії Максвелла ще досить великий. Вона є інструментом не тільки для безперервних полів, але й дозволяє дати пояснення тому, перед чим виявилася безсила сама квантова теорія, а саме, пояснити джерела походження кванта і отримати постійну Планка з класичних уявлень. Той факт, що пояснення кванту безпосередньо випливає з теорії Максвелла говорить про те, що електромагнітна теорія зовсім не чужа основі квантової теорії - постійної Планка. Це вказує на те, що континуальність і дискретність не тільки не конфліктують між собою, але і тісно пов'язані і навіть обумовлюють одна одну. При цьому, як виявилося, первинними є все ж класичні уявлення, а квантованность вторинна й виникає з безперервного поля. Кванти і безперервне поле не є антагоністичними об'єктами, між ними існує пряма генетичний зв'язок і взаємозумовленість.
5. ВИСНОВКИ1.Відкриття нова фундаментальна фізична константа hu, що отримала назву "фундаментальний квант дії". Її значення дорівнює:
hu = 7,69558071 (63) • 10-37 Дж с.
2. Знайдено теоретичне обгрунтування походженням постійної Планка. Виявлено механізм її походження з безперервного поля, що дозволяє з'ясувати фізичний зміст цієї найважливішої константи фізики і зняти завісу таємничості, яка супроводжувала цю константу біліше ста років.
3. Показано, що абсолютно реально і закономірно подолання тупикового протиріччя між безперервним полем і дискретним речовиною. Отримано доказ того, що квант дії виникає з безперервного поля. Показано, що сам квант необхідно розглядати як динамічний об'єкт, позбавлений ознак якої б то не було частки або сукупності частинок.
4. Існування електромагнітних хвиль є окремим випадком прояву
електромагнітного поля. Енергонасичені вакууму призводить до появи динамічних польових об'єктів у фізичному вакуумі, що при високій щільності енергії призводить до появи кулонівського потенціалу та народженню речових частинок.
5. Динамічні об'єкти вакууму не є ні відокремленими біжать хвилями, ні речовими утвореннями, ні частинками, ні сукупність частинок.
6. Отримані нові фізичні постійні tu, lu, Gu, b, які є незалежними і первинними константами.
7. Відкрита група з п'яти незалежних суперконстант hu, tu, lu, п, альфа, яких цілком достатньо для отримання інших фізичних констант, законів і формул фізики.
8. Те, що з класичних уявлень випливає закон квантування, говорить про те, що підхід, закладений Максвеллом, має величезний потенціал, який ще до кінця себе не вичерпав і здатний привести до створення нової фізичної теорії в якій вперше не будуть протиставлені безперервність і дискретність.
9. Теорія Максвелла дозволяє дати пояснення тому, перед чим виявилася безсила сама квантова теорія, а саме, пояснити джерела походження кванта і отримати постійну Планка з класичних уявлень.
ЛІТЕРАТУРА Л.де Бройль. Таємнича постійна h - велике відкриття Макса Планка. У кн. По стежках науки. М., ІЛ, 1962. Цит. за Є. М. Кляус. Пошуки і відкриття. М., Наука, 1986, с.145. М. Планк. Вибрані праці. М., Наука, 1975, с. 288. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сендс. Фейнмановские лекції з фізики. Т.6, М., Мир, 1966. Г. Корн, Т. Корн. Довідник з математики для наукових працівників та інженерів, М., Наука, 1970. Peter J. Mohr and Barry N. Taylor. CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 1998; Physics.nist.gov / constants. Constants in the category "All constants"; Reviews of Modern Physics, Vol 72, No. 2, 2000. Планк М. Єдність фізичної картини світу. М. с.121. К. В. Мануйлов, М. П. Варін, О. В. Волкова. Про рішення рівнянь Максвелла у зв'язку з класичною теорією потенціалу. В зб. "Проблеми простору і часу", С-Пб, 1993, с. 51. А. Ейнштейн. Збори наукових праць. Т.4, М.: Наука, 1966, стор 355 - 356. Косінов Н.В. Електродинаміка фізичного вакууму. Фізичний вакуум і природа, N1, 1999. Косінов Н.В. Фізичний вакуум і гравітація. Фізичний вакуум і природа, N4, 2000. Косінов Н.В. Закони унітронной теорії фізичного вакууму та нові фундаментальні фізичні константи. Фізичний вакуум і природа, N3, 2000. Косінов Н.В. Вакуум-гіпотеза та основні теореми унітронной теорії фізичного вакууму. Фізичний вакуум і природа, N2, 1999. . Косінов Н.В. Фізичний вакуум і фізика вакууму. Фізичний вакуум і природа, N2, 1999. . Kosinov N. Five Fundamental Constants of Vacuum, Lying in the Base of all Physical Laws, Constants and Formulas. Physical Vacuum and Nature, N4, 2000. . Косінов Н.В. Еволюція уявлень про вакуумі у фізиці. Фізичний вакуум і природа, N3, 2000.