Шам.Ан.
(Анатолий Шамуилов)
Моя физика,
простая и понятная
Ключевые слова:
относительность;
устойчивость, вместо инерции и тяготения;
волнообразность движения;
твёрдый и упругий вакуум, вместо полей;
квантовая эстафета;
пульсирующие частицы.
г. Омск – 2005 г.
Аннотация
Анализ
физических представлений в механике и электромагнетизме с позиций, изложенных в
моих работах:
«Проект
единой физической теории», 1979 г.;
«О
материализации пространства в направлении электромагнитного излучения и других
электромагнитных явлениях», 2005 г.
Для
студентов и старшеклассников.
Шамуилов
Анатолий Александрович, инженер.
Россия,
Тульская обл., г. Алексин, mail: ShamAnatoly@yandex.ru
тел.
8(48753)6-81-26.
Предисловие
При изучении физики
ошеломляют объёмы информации и особенно математики. Некоторые «учёные» даже
перестали мыслить физически, а мыслят лишь математическими символами!
Они забыли, что, хоть
математика и точная наука, но она лишь инструмент для отображения физических
представлений. И, конечно же, благо для физиков, что развитие математики
опережает физические представления. Это позволяет использовать явления, не
вдаваясь в их суть. Но, если раскрывается суть, то наука движется вперёд ещё
быстрее!
Эта преамбула приведена
для оправдания моих многолетних размышлений над сутью явлений параллельно с
моими основными занятиями, начиная с 1965 г.
В результате появились
две основные работы.
1. «Проект единой
физической теории», 1979 г.
Представлена
в АН СССР. Сообщение о «Проекте» опубликовано в журнале
«Инженер», № 9, 1990 г. под заголовком «Электрические заряды есть, гравитонов –
нет!»
2. «О материализации
пространства в направлении электромагнитного излучения и других
электромагнитных явлениях», 2005 г. Представлена в
РАН.
В них изложено, как и в какой
последовательности я вышел на позиции, которые стали
для меня решающими.
Эта работа – плод
размышлений об уже известных физических явлениях, понятиях и теориях с этих
моих позиций.
Порядок изложения
соответствует исторически сложившейся логике изложения физики, как науки.
В самом начале
рассмотрим принцип относительности и сравним моё представление с
представлениями Галилея и Эйнштейна. Затем рассмотрим принцип устойчивости. Это
новый принцип. Понятие «устойчивость» заменяет термин «инерция» в связи с
фактическим отсутствием инерционного движения в том виде, как мы это понимаем;
а также термин «гравитация (тяготение)».
Следующий принцип –
волновой (де Бройля). Это общеизвестный принцип и здесь он является одним из
основных.
Далее будут изложены три основные предположения, раскрывающие природу квантов и
других электромагнитных явлений. Они – эти предположения, основа новой теории
электромагнитных явлений.
I.
Принцип относительности
1. Нет ничего нового в
том, что физика – это наука о движении, внутреннем строении и взаимодействиях
материальных тел (материальных точек).
2. И если речь идёт о
движении, то прежде всего встаёт вопрос об измерениях
и системе отсчёта.
В классической механике
с системой отсчёта связывают систему координат (систему трёх измерений) и
оговаривают наличие «часов» для измерения времени. Предполагается при этом, что
время (в отличие от координат) не зависит от системы отсчёта.
Однако, не вдаваясь в
глубину познаний природы, но, имея уже на основе этих познаний глубокую
интуицию, нужно сразу же отметить: время – измерение материальное. Такое же,
как и остальные измерения. Время измеряется часами – прибором, который
материален так же, как и приборы для измерения длин, углов и т.д. Поэтому,
совершенно справедливо и правильно считать время зависящим от системы отсчёта,
наряду со всеми измерениями.
(Следует
заметить, что для большинства практических задач методы классической механики
достаточно точные и простые. Нужно лишь,
чтобы эти методы не искажали понимания действительности.)
3. В самом общем случае
отрезок пути тела А
относительно тела В будет:
DS
= f (Dx1; Dx2; Dx3; Dx4).
Здесь Dx1; Dx2; Dx3; Dx4 –
функции координат и времени принятых в В.
Путь тела
А может быть измерен только
относительно тела В –
системы отсчёта. Но т.к. В выбрано произвольно, то
выражение для DS не
зависит от системы отсчёта.
В этом суть принципа
относительности – одного из основных в физике.
Мои представления об
относительности исключают понятие «инерциальная система» (относительность по
Галилею) и обходятся без использования «постоянства скорости света»
(относительность по Эйнштейну).
4. Другие параметры
движения тела А также
определяются только относительно тела отсчёта. Главные из них скорость и
ускорение.
Скорость – параметр,
определяющий направление движения и величину пути в единицу времени.
__ ___
V = dS
dt
Ускорение – параметр,
определяющий в самом общем случае напряжённость (возбуждённость и кривизну)
пространства, а также величину изменения скорости в единицу времени.
__ ___
W = dV
.
dt
II.
Принцип устойчивости
5. При рассмотрении 1-го
закона Ньютона- закона инерции, нужно отметить, что он верен для, так
называемых, инерциальных систем отчёта, которых в природе фактически нет.
(С достаточной степенью
приближения для большинства практических задач можно считать инерциальными
гелиоцентрическую или геоцентрическую системы).
А что же есть? Есть
Вселенная – движущееся, бесконечное материальное пространство – время (или
просто пространство!).
Есть принцип
устойчивости!
Устойчивость – свойство
материальных объектов, которым объясняется взаимная привязанность материальных
объектов, как следствие их общего происхождения и совместного движения.
Это новый принцип. Он
представляет собой новую трактовку, так называемого «тяготения».
6. В связи с этим,
по-новому определяется понятие массы тела.
Масса – мера
устойчивости тела.
Устойчивость проявляется
в том, что тело сохраняет параметры своего движения до воздействия на него
других тел. А после прекращения действия других тел оно может стремиться к
восстановлению параметров нарушенного движения.
Пример
1. Тело будет лежать на Земле, если на него не действуют
посторонние силы.
Пример
2. Тело, брошенное во вращении, будет вращаться, пока не
затормозиться посторонними силами.
Пример
3. Пружина возвращается в исходное состояние после её
освобождения.
Понятие силы также
определяется по-новому. Сила – мера воздействия на тело со стороны других тел
или мера проявления устойчивости тела при взаимодействии с другими телами.
7. Второй закон Ньютона
– математическое выражение связи ускорения, силы и массы для материальной точки
i не
подлежит сомнению:
_
_ ___
Wi = F i .
mi
То же относится и к
третьему закону Ньютона о равенстве действия и противодействия для двух
материальных точек i и j:
___ ___
Fi j = -Fj
i .
8. Математическое
выражение для двух материальных точек на расстоянии R:
F = f
m1m2 ,
R2
следует
трактовать не как «закон всемирного тяготения», а как «закон взаимной привязанности».
Взаимная привязанность тел – следствие их общего происхождения и совместного
движения – объясняется устойчивостью тел. При этом отпадает необходимость в
«поле гравитации» и «гравитонах»!
Тогда F – сила устойчивости
(привязанности) одной точки по отношению к другой;
m1 и m2 –
массы этих точек;
f – постоянная
устойчивости, определяется опытным путём, зависит от выбора системы единиц
измерения.
9. Ускорение свободного
падения тела g
характеризует кривизну пространства и зависит от географической
широты и высоты над
уровнем моря.
Произведение gm = P – определяет силу устойчивости
(привязанности) к Земле.
Для тел подвешенных или
лежащих на опоре неподвижно относительно Земли эта сила называется весом тела.
10. Невесомость –
состояние тела при отсутствии взаимного давления частей тела друг на друга. На
тело действует только сила устойчивости. (Эти условия возникают в свободно
падающем лифте, в искусственных спутниках Земли и космических кораблях с
выключенными в полёте двигателями).
11. Так существует ли
«гравитационное поле» отдельно от пространства? Нет! Нужно отбросить понятие
«поля» (любого!), или применять его, как понятие материального пространства –
времени, или просто пространства!
Но тогда, что за силы действуют
на материальную точку в пространстве? Это силы собственной устойчивости!
__ _
F = mg,
где m – масса
точки;
g – кривизна (напряжённость)
пространства относительно системы отсчёта.
Прежние
понятия «инерции» и «гравитации (тяготения)» могут сохраняться, как частные
понятия «устойчивости».
12. Понятия энергии,
работы, законы сохранения – не вызывают сомнений.
Энергия – мера движения.
Скалярная величина. Виды энергии – механическая, внутренняя, электромагнитная,
химическая, ядерная и др.
Закон сохранения и
превращения энергии гласит: при любых процессах в изолированной системе её
полная энергия не изменяется. Если система не замкнутая, то изменение её энергии численно равно и противоположно по знаку
алгебраической сумме изменений энергии всех внешних тел, взаимодействующих с
системой.
Передача энергии между
телами осуществляется в форме работы и в форме теплоты. Элементарная работа dA силы
__ _
__ _
F
при перемещении dr материальной
точки равна скалярному произведению векторов F и dr:
__ _
dA=
(Fdr)
__
Мощностью N
силы
F называется величина,
характеризующая быстроту совершения работы и равная отношению
элементарной работы dA
к
промежутку времени dt, за который
она совершена:
N = dA
dt .
III.
Волновой принцип (принцип де Бройля)
13. Установлено, что
свободное движение любого тела является волновым. Причём с очень высокой
частотой.
Ниже мы предположим, что
вакуум (пространство) становится упругим при колебательных движениях высокой
частоты. В связи с этим, можно утверждать, что на тело в свободном движении
действуют сила устойчивости и силы упругости вакуума, поддерживающие направление
движения и его волнообразность.
14. Движению
материального объекта соответствуют определённая скорость и параметры волны.
Причём:
V = ln,
где l – длина волны,
n –
частота (n =
1),
Т
Т –
период колебаний.
IV.
Теория электромагнитных явлений
15. О материализации
пространства в направлении электромагнитного излучения.
Пространство становится
«твёрдым», если оно пронизывается с относительными скоростями близкими или
равными скорости света!
Время «жизни» этого
«твёрдого пространства» (иначе назовём его «квант») равно времени прохождения
импульса.
После прохождения
импульса «твёрдость-квант» исчезает. И так на всём направлении распространения
электромагнитного излучения.
Кванты «рождаются» и
«умирают» переходя друг в друга,
передавая как эстафету, все параметры электромагнитного излучения (квантовая эстафета!).
Это первое и самое
важное предположение в новой теории электромагнитных явлений. Оно позволяет
объединить и объяснить с единых позиций все известные свойства
электромагнитного излучения (в т.ч. света),
а также все связанные с ним явления.
Становится понятным
главное.
15.1. Возможность
распространения электромагнитных волн (известно, что электромагнитные волны – поперечны, и что
поперечные волны могут распространяться только в твёрдой среде).
15.2. Совместимость
«волновых» и «корпускулярных» свойств электромагнитного излучения.
15.3. Обладание
электромагнитного излучения массой и количеством движения (импульсом),
проявляемым, в частности, световым давлением на отражающую поверхность.
15.4. Возможность
преобразования кванта света в пару электрон-позитрон и обратного преобразования
пары с образованием квантов света.
15.5. Равенство нулю
массы покоя кванта.
Итак, всё по порядку.
15.1. О возможности
распространения электромагнитных волн.
Известно, что электромагнитные волны – поперечны, и что
поперечные волны могут распространяться только в твёрдой среде.
Идущий от источника
импульс
Pu
= hn
c
создаёт
массу m1 = Pu
первого кванта, который
пропускает параметры излучения и своим импульсом
c
P1 = m1 c = hn
c
создаёт
массу m2 = P1 второго кванта, который
является продолжением
c
предыдущего
кванта (непосредственно примыкает к нему и происходит из него).
Снова пропускаются
параметры излучения, а первый квант исчезает.
Процесс повторяется и
идёт непрерывно со скоростью света C.
15.2. Из предыдущих
рассуждений непосредственно следует представление о совместимости «волновых» и
«корпускулярных» свойств электромагнитного излучения.
15.3. Обладание
электромагнитного излучения массой и количеством движения (импульсом) также
следует из предыдущих рассуждений (п. 15.1).
15.4. О возможности
преобразования кванта света в пару электрон-позитрон и обратного преобразования
пары с образованием квантов света.
Электрон и позитрон,
возникающие из тяжёлых квантов
(например, g - квантов), можно представить, как некоторые
части кванта – остановившиеся и не исчезнувшие!
Напротив, при
столкновении электрона и позитрона их импульсы образуют массы квантов (двух или
трёх).
При этом сами частицы
(электрон и позитрон) исчезают.
15.5. Из предыдущего следует, что кванты не имеют массы покоя
(т.е. масса кванта равна нулю) потому, что кванты существуют только в движении,
как элементы передачи импульса от их источника!
16. Что же колеблется в
самом начале и даёт импульс кванту?
Мы предположили, что
поперечные колебания высокой частоты распространяются со скоростью света и
создают в вакууме твёрдые кванты.
Это предположение
объясняет очень многое (см. предыдущие рассуждения).
Поэтому есть полная
уверенность, что можно сделать следующее предположение.
В вакууме возможны
продольные колебания высокой частоты, распространяющиеся со скоростью света и
чередующиеся «уплотнениями» и «разрежениями».
Т.е.
вакуум может быть упругим!
Далее. Можно представить
«электрические заряды» («заряженные» частицы) как пульсирующие частицы,
возбуждающие вокруг себя высокочастотные продольные колебания пространства,
распространяющиеся со скоростью света!
Таким образом, вокруг «заряда»
пространство возбуждено независимо от того, стоит «заряд» или движется!
Если заряд движется, у
него появляется импульс
Р = meV.
Этот импульс передаётся
в возбуждённом пространстве со скоростью света С.
Если заряд колеблется,
то колеблется и его импульс от
+meVmax до - meVmax.
Это уже поперечные
колебания.
Эти колебания
распространяются в пространстве также со скоростью света, с образованием
твёрдых квантов, в направлении перпендикулярном колебаниям.
Импульс поперечных
колебаний
p = hn .
c
Частота n равна частоте поперечных
колебаний заряда.
Таким образом, каждый
квант электромагнитного излучения (поперечных волн) получает первоначальный
импульс от одной колеблющейся «заряженной» частицы.
Наши рассуждения
позволили понять, что нет специальных «полей», а есть одно возбуждаемое материальное пространство. Причём продольные
колебания объясняют способ взаимодействия пульсирующих частиц («заряды»,
«электрическое поле», «магнитное поле»). Поперечные колебания –
электромагнитные волны, кванты.
Пульсирующие частицы
отталкиваются, если пульсации происходят в одинаковых фазах.
Пульсирующие частицы
притягиваются, если пульсации происходят в противоположных фазах.
Шамуилов
Анатолий Александрович, инженер.
Россия,
Тульская обл., г. Алексин, mail: ShamAnatoly@yandex.ru
тел. 8(48753)6-81-26.
Февраль 2005 г.
Содержание
Предисловие........................................................ 3
I.
Принцип относительности............................... 5
II.
Принцип устойчивости................................... 7
III.
Волновой принцип (принцип де Бройля)..... 10
IV. Теория электромагнитных явлений.............. 11