7

Теория физического пространства

Гаджиев М.Г. канд. физ.-мат. наук, Москва

Как устроен этот мир? Физическая наука полагает, что ответ на этот вопрос в целом уже известен, но есть частности, которые требуют более совершенных, чем в настоящее время, приборов и аппаратов, способных заглянуть в глубь материи и в даль Вселенной. Но при перечислении этих частностей создается впечатление, что мы находимся в самом начале процесса познания мира. К дискутируемым или не до конца исследованным проблемам сейчас можно отнести: устройство ядра, электрона, электрического заряда, природу гравитационных и электромагнитных сил, происхождение и количество материи, возраст и размеры Вселенной, источники энергии звезд и т.д. При этом нельзя утверждать, что природа тщательно скрывает от нас тайны, но сегодня физическая наука отдает предпочтение оригинальности гипотез и теорий, что уводит исследователей в сторону от познания оптимальных (или простейших) законов природы. Подтверждением этого является современное научное представление о пространстве. Геометрическими свойствами пространства объясняют гравитацию, ограниченность скорости света, изменение направления распространения света и т.д. Вместе с тем, самая простая модель геометрического пространства - это неограниченная трехмерная область с евклидовой геометрией. Для того, чтобы превратить геометрическое пространство во Вселенную, т.е. физическое пространство, необходимо ввести в нее материю, используя при этом все экспериментально подтвержденные знания о ней, которые накоплены к настоящему времени, а также исторический опыт создания различных теорий эфира, поля, вакуума.

В 1921 году в статье “Геометрия и опыт” А.Эйнштейн писал: “Гравитационное поле обладает такими свойствами, как если бы кроме весомых масс оно создавалось равномерно распределенной в пространстве плотностью массы имеющей отрицательный знак. Так как эта фиктивная масса очень мала, то ее можно заметить только в случае очень больших гравирующих систем”. Фиктивная масса компенсировала гравитационное сжатие Вселенной, т.е. обосновывала ее стационарность. В связи с тем, что к идее фиктивной массы Эйнштейна привел поиск физического смысла космологической постоянной в уравнениях теории относительности, то он и не связывал с ней все остальные проблемы физики. Но если бы в поисках единой теории поля он вернулся к этой идее, то многие общие и частные проблемы физики, не решенные до сих пор, могли получить единообразное и естественное объяснение.

Во-первых - существование материи с положительной плотностью и фиктивной массы с отрицательной плотностью означает, что Вселенную можно рассматривать как двухкомпонентную среду. Причем, наиболее естественным количественным соотношением между компонентами с противоположными свойствами является равенство абсолютных значений плотностей. Тогда средняя плотность Вселенной будет равна нулю и не возникает проблемы о происхождении и количестве материи. В современной физике эта проблема вообще не рассматривается.

Во вторых - если распространение света связать с распространением возмущений в фиктивной массе, то, очевидно, что ограниченность скорости света является не свойством геометрии пространства, а характеристикой фиктивной массы. А так как в любой физической среде распространение возмущений, которое описывается волновыми уравнениями, не зависит от течения, которое удовлетворяет уравнениям движения (Эйлера), то очевиден отрицательный результат опытов Майкельсона-Морли по обнаружению “эфирного ветра”. Течение “эфира” не может изменить скорость распространения волн в среде, т.е. скорость света, электромагнитных волн и т.д.

В третьих - поток любой среды (например: воздуха, воды) оказывает на материальные тела давление пропорциональное плотности. В том случае, когда плотность среды отрицательная, это давление превращается в силу притяжения. Следовательно, если материальное тело может излучать среду с отрицательной плотностью, то оно неизюежно будет притягивать окружающие тела.

Таким образом, идея о фиктивной массе позволяет более естественно объяснять некоторые известные физические явления и эксперименты. Для того, чтобы охватить все явления, очевидно, необходимо построить модель Вселенной с фиктивной массой, которая опирается на минимальный набор гипотез. Такая модель далее называется теорией физического пространства (ТФП). Понятно, что в этой теории речь идет уже не о фиктивной массе, а о реальной среде, которая не просто заполняет, а составляет окружающее нас пространство. Существует несколько гипотез теории относительности, которые до сих пор проверяются и не имеют никакого отношения к происхождению и свойствам материи и пространства. Гениальность Эйнштейна состоит и в том, что он один задумывался над этими вопросами и предполагал ответить на них в другой, более глобальной теории – единой теории поля. Но если считать природу независимой от внешних разумных воздействий, то поле никак не может быть единым, если только оно само не яавляется внешним воздействием.

Современное представление о Вселенной предполагает существование в пространстве материи и множества различных полей, природа которых в большинстве случаев неизвестна ( например: гравитационное или магнитное поле, вакуум и т.д.). В принципе, можно постулировать любое количество различных сред, заполняющих пространство, но эта переопределенность свидетельствует только о недостатках модели.

Теория физического пространства основывается на двух гипотезах, которые органически вытекают из изложенных выше возможностей использования идеи фиктивной массы для создания модели Вселенной.

Гипотеза симметрии: В пространстве существуют только две среды, одна из которых имеет положительную плотность () и называется материей, а другая имеет отрицательную плотность () и называется физическим пространством. Эти среды состоят из неделимых частиц, которые образуются и исчезают (аннигилируют) парами.

Главный смысл гипотезы симметрии состоит в предположении о том, что для описания всех явлений реального мира достаточно именно двух сред (или полей). В соответствии с гипотезой симметрии имеет место количественная эквивалентность между средами, которая обеспечивается парностью образования (исчезновения) и неделимостью частиц. А это означает, что не возникает вопроса о происхождении материи и физического пространства, так как две частицы с противоположными характеристиками, согласно соотношению , могут возникать из ничего, т.е. из пустоты. Эта возможность требует причинного обоснования, которой, кстати, нет в теории Большого взрыва. Избежать необходимости внешнего воздействия можно, предположив, что пустота, которая образуется в результате аннигиляции, является неустойчивой, т.е. на поверхности пустоты происходит процесс «горения» с образованием материи и физического пространства.

Образование и аннигиляция пар частиц не объясняет длительного существования материи во Вселенной. По гипотезе симметрии обе среды равноправны, из каждой из них можно построить свой мир, подобно миру и антимиру, но длительное существование этих миров невозможно, т.к. образование пар частиц может происходить с такой же интенсивностью, что и их аннигиляция. Эта неопределенность, а также реальность окружающего мира, обосновывают необходимость еще одной гипотезы.

Гипотеза асимметрии: Неделимые частицы физического пространства образуют непрерывную среду, а неделимые частицы материи объединяются в элементарные частицы, из которых состоит вся известная материя.

В физическом пространстве сохраняется от аннигиляции не любое количество объединившихся частиц материи, а существует дискретный ряд чисел, который определяется волновыми свойствами физического пространства и соответствует известному ряду элементарных частиц. Материя, которая состоит из элементарных частиц, существует только на волнах физического пространства. Для аннигиляции необходимо лишить материю ее несущей волны. Это и происходит при столкновении частицы и античастицы, несущие волны которых равны по величине и противоположны по фазам, т.е. исчезают при наложении.

Реальным способом, который обеспечивает сохранение и распространение элементарных частиц, является возбуждение волн в окружающем физическом пространстве в процессе их образования. Следовательно, этот процесс имеет волновую природу и является поверхностным по отношению к пустоте, т.е. образование материи и физического пространства происходит на поверхности пустоты. Учитывая, что размеры пустоты конечные, то и сингулярности в данной модели не имеют места.

Известно, что каждая элементарная частица материи имеет свою античастицу, а при их аннигиляции (в соответствии с законом сохранения массы) образуется эквивалентное количество элементарных частиц. Но действие закона сохранения массы в физике неопределено, т. к. процессы аннигиляции и образования элементарных частиц разнесены во времени, а механизм передачи количественной информации неизвестен. В рассматриваемой модели частицы и античастицы при столкновении распадаются, аннигилируют с окружающим физическим пространством, и образуется определенный объем пустоты, который затем переходит в эквивалентное количество материи и физического пространства. В этом состоит принцип действия закона сохранения массы.

Что такое пустота? Сам термин “пустота” в настоящее время свободен, т.к. в свое время был заменен “вакуумом”. Но вакуум впоследствии стал, обитаем, в нем появились виртуальные частицы, тонкая материя и т.д. В настоящей модели, где материя существует только на волнах физического пространства, под пустотой понимается ограниченная область в пространстве, где нет ни материи, ни физического пространства. Пустота неустойчива в том смысле, что на ее поверхности, граничащей с окружающим физическим пространством, всегда происходит волновой процесс образования материи и физического пространства. Т.е. пустота постоянно “выгорает” подобно любому другому топливу и является источником энергии во Вселенной. Образование пустоты связано с аннигиляцией материи и физического пространства, т.е. с поглощением энергии. Причем, чем больше аннигилирующие массы, тем больше образующийся объем пустоты. Типичным примером пустоты является шаровая молния, которая образуется при аннигиляции разнозаряженных частиц и постепенно “выгорает” по поверхности. Более интенсивно этот процесс происходит в обычной молнии. По такому же принципу устроены и звезды, разница только в объемах, интенсивности процесса “горения”, размерах и структуре слоя материи на поверхности пустоты. Очевидной особенностью пустоты является то, что она не обладает массой. Поэтому ее перемещение в пространстве определяется массой поверхностного слоя материи и течением окружающего физического пространства.

Из гипотез модели следует, что материя во всех ее проявлениях существует в физическом пространстве. Свободные и вынужденные колебания, излучение и течение физического пространства объясняют такие явления, как свет, атом, магнетизм, инерция, гравитация, ”скрытая” масса, и др., о которых в настоящее время доподлинно известно только то, что они существуют. По этому поводу Эйнштейн писал, что “требование сведения явлений к физическим причинам выдвигаются пока еще не достаточно требовательно и будущим поколениям эта нетребовательность покажется непонятной”.

Применение теории физического пространства к трактовке различных явлений реального мира является увлекательным занятием, как и всё новое. Но в ограниченном объеме публикации это можно продемонстрировать только на примерах, в которых проявляются различные свойства физического пространства.