Эффект Казимира
реклама
Эффект Казимира В. МОСТЕПАНЕНКО Доктор физико-математических наук (г. Ленинград) С точки зрения современной физики вакуум вовсе не пустота. Квантовая теория показала, что вакуум представляет собой чрезвычайно динамичную, непрерывно меняющуюся субстанцию, нечто вроде кипящей жидкости из виртуальных – рождающихся и тут же умирающих – элементарных частиц. Иначе говоря, вакуум с точки зрения квантовой теории не просто «ничто», а может рассматриваться как море так называемых нулевых колебаний, и, даже если в пространстве нет ни одной реальной частицы и ни одного реального кванта – фотона, электрические и магнитные поля совершают нулевые колебания (то же самое можно сказать и относительно других квантованных полей). И вот оказывается, что нулевые колебания вакуума весьма отчетливо себя проявляют в целом ряде замечательных физических эффектов, один из которых был предсказан в 1948 году голландским физиком Хендриком Казимиром и носит его имя. В последние годы область приложений эффекта Казимира необычайно расширилась и охватила практически всю физику – от теории межмолекулярных взаимодействий до физики элементарных частиц и космологии. Мы расскажем о наиболее впечатляющих проблемах, где этот эффект стал играть особенно заметную роль. В 1948 году Казимир рассмотрел две плоские металлические нейтральные – незаряженные – пластины, расположенные в вакууме параллельно друг другу на некотором расстоянии. Поскольку электрическое поле не проникает в глубь металла, электрическая составляющая нулевых колебаний, направленная вдоль пластин, должна обращаться в нуль. А значит, рассуждал Казимир, вакуумное море обязано претерпеть определенные искажения, хотя его энергия как была бесконечной, так и останется такой. И все же, как первым заметил Казимир, если вычесть эту бесконечность из исходной (до внесения пластин), то получится некоторая конечная энергия, заключенная между пластинами. Эта энергия отрицательна и, следовательно (по правилам механики), должна привести к тому, что пластины будут притягиваться друг к другу. Необычность такой силы притяжения, называемой вакуумной или казимировской, состоит в том, что она не зависит ни от масс, ни от зарядов, ни от других аналогичных постоянных, называемых физиками константами связи, а определяется только расстоянием между пластинами. Подобная сила, с точки зрения многих теоретиков того времени, выглядела какой-то неправдоподобной экзотикой, однако через 10 лет, в 1958 году, казимировское притяжение было обнаружено экспериментально, причем в полном соответствии с предсказаниями теории. Поначалу у Казимира возникла сумасшедшая идея попытаться объяснить действием вакуумных сил загадочную стабильность электрона. Ведь электрон несет электрический заряд, и его разные части отталкиваются друг от друга. Не вакуумные ли силы препятствуют его развалу? Привлекательная идея, однако, «не прошла» – казимировская энергия сферы оказалась положительной, что соответствует силам отталкивания, а не притяжения. (Впоследствии выяснилось, что роль эффекта Казимира в физике элементарных частиц оказалась куда более изощренной.) Вакуумные энергии и силы возникают не только в ограниченных объемах, но и в топологически неевклидовых пространствах, то есть таких, которые нельзя перевести в евклидовы взаимно однозначным и непрерывным преобразованием. Например, на неограниченной плоскости эффекта Казимира нет, а на поверхности сферы есть. Именно поэтому эффект Казимира, как оказалось, имеет прямое отношение к вопросу, конечна или бесконечна Вселенная, – одному из самых интригующих в истории человечества. Наука о Вселенной в целом – современная космология – основана на общей теории относительности Эйнштейна и допускает три возможности (см. «Наука и жизнь» №№2...4, 1987 г.). Если средняя плотность материи во Вселенной меньше критического значения 10–92 г/см3, то пространство нашего мира подобно поверхности гиперболоида вращения, если средняя плотность равна критической, то мы живем в обычном плоском пространстве. Кстати, именно эта возможность представляется наиболее предпочтительной с точки зрения популярных в настоящее время инфляционных моделей Вселенной (см. «Наука и жизнь» №8, 1985 г.). Если же средняя плотность превосходит критическую, то пространство Вселенной уподобляется поверхности сферы и объем его конечен. Казалось бы, сакраментальный вопрос о конечности Вселенной наконец-то получает ясный ответ. Однако ситуация оказывается не такой простой. Действительно, средняя плотность материи известна лишь очень приближенно, и ее значения ненамного отличаются от критического, причем неясно даже, в сторону увеличения или уменьшения. Кроме того, как подчеркивают некоторые философы, занимающиеся проблемой бесконечности, наблюдательные данные о средней плотности всегда поневоле относятся к конечному объему, и поэтому, опираясь только на них, в принципе нельзя сделать вывод о бесконечности Вселенной. Таким образом, утверждают эти философы, сам вопрос выпадает из сферы физики и должен решаться на основе философских соображений. Вот тут-то в защиту космологической компетенции физики и выступил эффект Казимира. В самом деле, если мы живем в гиперболическом или плоском мире, то эффекта Казимира нет, а если в сферическом, то он должен проявляться. Соответствующая положительная плотность энергии вакуума очень мала, однако в принципе ее можно зафиксировать в локальных измерениях и по их результатам реконструировать структуру Вселенной в целом – в частности, решить проблему конечности – бесконечности. Эффект Казимира, как недавно выяснилось, играет важную роль и в других проблемах космологии, например, при обсуждении механизмов инфляции или, скажем, в космологической «машине времени» И.Д. Новикова и К. Торна (см. «Наука и жизнь» №12, 1988 г.). Уже более десяти лет теоретики обсуждают эффект Казимира в связи с проблемой строения адронов, то есть сильно взаимодействующих частиц. В рамках теории сильных взаимодействий – квантовой хромодинамики – адроны можно упрощенно представлять как пузырьки в вакууме (так называемые «мешки»), внутри которых заключены кварки и глюоны (см. «Наука и жизнь» №10, 1987 г.). Нулевые колебания квантованных полей кварков и глюонов приводят к появлению казимировской энергии мешка, которая, как оказалось, составляет около десяти процентов его полной энергии. Вклад энергии Казимира необходимо также учитывать при определении радиуса мешка, массы адрона и других его характеристик, измеряемых в эксперименте. Еще одно интереснейшее приложение эффекта Казимира относится к многомерным моделям типа Калуцы – Клейна. Согласно таким моделям, «истинная» размерность нашего пространства-времени больше четырех, скажем, 10, 11 или 26. Однако лишние измерения (кроме наших четырех-трех пространственных и времени) замыкаются или, как говорят, компактифицируются на очень малых расстояниях – порядка 10–33 сантиметра, в связи с чем мы их просто не замечаем. Вот эту-то замкнутость лишних измерений и гарантирует эффект Казимира. Наконец, силы Казимира оказались чрезвычайно чувствительными к параметрам гипотетических легких или вообще безмассовых частиц, предсказываемых сегодня в рамках единых калибровочных теорий, суперсимметрии и супергравитации (скалярный аксион, дилатон, арион, антигравитон со спином единица и многие другие). Такие частицы невозможно обнаружить с помощью даже самых мощных ускорителей, поскольку они нейтральны и способны пронизывать огромные толщи вещества, почти не взаимодействуя с ним. Но именно эти частицы приводят к появлению новых медленно убывающих с расстоянием – дальнодействующих – сил (см. статью Е.Б. Александрова «В поисках пятой силы»), которые можно зафиксировать на фоне сил Казимира. Подобные работы ведутся в Московском государственном университете под руководством доктора физико-математических наук В.И. Панова с помощью атомного силового микроскопа (см. «Наука и жизнь» №8, 1989 г.). Не исключено поэтому, что в недалеком будущем эффект Казимира станет новым тестом для предсказаний фундаментальных физических теорий. Источники информации: 1. Мостепаненко В.М., Трунов Н.Н. Эффект Казимира и его приложения. «Успехи физических наук» т. 156, вып. 3, с. 385...426. 1988. 2. Мостепаненко Л.М., Мостепаненко В.М. Концепция вакуума в физике и философии. «Природа», №3, с. 88...95, 1985. 3. Гриб А.А., Мамаев С.Г., Мостепаненко В.М. Вакуумные квантовые эффекты в сильных полях. М., «Энергоатомиздат», 1988. Ранее опубликовано: Наука и жизнь. 1989. №12. См. также: 1. Эткин В.А. Об ориентационном взаимодействии спиновых систем. НиТ, 2002. 2. Рыков А.В. Жизненная сила эфира. НиТ, 2002. 3. Горбацевич Ф.Ф. Основы теории непустого эфира (вакуума). НиТ, 2001. Дата публикации: Электронная версия: 10 декабря 2002 года © НиТ. Научные журналы, 2002 В поисках пятой силы Евгений АЛЕКСАНДРОВ Состоится ли ревизия закона Ньютона Лет тридцать тому назад каждый приличный физик, просматривая научные журналы, испытывал угрызения совести – надо бы читать, а не просматривать. Сейчас те же угрызения он испытывает, просматривая заголовки статей, – читать заголовки можно позволить себе только в рамках своего научного направления. Но есть темы столь притягательные, что и сейчас некоторые статьи останавливают взгляд физика любой специализации. Одна из таких тем – гравитация. Первая из известных человеку фундаментальных сил, самая слабая и одновременно самая могущественная, всепроникающая и одновременно почти полностью ускользающая от исследования: практически все имеющиеся экспериментальные данные о гравитационном взаимодействии содержатся в учебниках прошлого века. При изучении гравитации теория давно опережает эксперимент, который пока не справляется с ее заданиями. Наиболее популярное из них – обнаружение гравитационных волн. Задача эта необычайной трудности, и попытки решить ее продолжаются уже десятки лет. Но вот как будто появился шанс, что инициативу открытия нового в вопросах тяготения перехватит эксперимент: с 6 января 1986 года в научной литературе энергично обсуждаются некоторые свидетельства в пользу существования неизвестной ранее составляющей силы тяготения. Фактически вопрос сегодня ставится так: существует ли в природе пятая сила? Начало положила публикация группы американских физиков в ведущем физическом журнале "The Physical Review Letters", оперативно печатающем наиболее важные новости физики. Вот о чем идет речь. Как учат в школе, две точечные массы, разнесенные на некоторое расстояние, притягиваются друг к другу. Такое притяжение подчиняется закону всемирного тяготения Ньютона. Этот закон, в частности, управляет движением планет вокруг Солнца, и одно из чудесных достоинств закона Ньютона – его поразительная простота: чтобы определить силу притяжения между ньютоновыми телами, достаточно знать только их массы и расстояние между ними. Этого хватит даже для того, чтобы описать движение ньютоновых тел – разнесенных комочков вещества. Что касается зависимости силы от расстояния, то закон Ньютона с огромной точностью (до 10–8) подтверждается астрономическими наблюдениями. Количественная мера притяжения, то есть гравитационная постоянная, измеряется в лаборатории, но с гораздо меньшей точностью – уже третий знак за запятой под сомнением. Но сегодня тень сомнения легла уже на первый знак и даже на безупречную зависимость силы от расстояния! Умозрительные неклассические модели тяготения обсуждались теоретиками уже давно. В попытках уличить тяготение в отклонении от закона Ньютона во многих странах проводились тщательные измерения зависимости силы от расстояния. Оказалось, что в диапазоне от сантиметра до 10 метров величина гравитационной постоянной остается неизменной с точностью до десятой доли процента. Однако на расстояниях менее 1 см и от 10 метров до десятков тысяч километров сохраняется принципиальная возможность того, что существуют отклонения от закона Ньютона. При отсутствии экспериментальных фактов все эти построения вокруг не ньютонового тяготения были, по существу, беспредметными. Но после упомянутой публикации вопрос перешел в ранг актуальной физической проблемы. Исходным материалом для авторов статьи в "Phys. Rev Letters" послужили недавно опубликованные результаты многолетних измерений ускорения свободного падения тел в шахтах на разных глубинах. Такие измерения при условии хорошего знания геологических структур в окрестности шахты дают возможность независимого определения гравитационной константы, которая оказалась примерно на 1% больше, чем измеренная в лаборатории с помощью весов Кавендиша. На этой основе авторы статьи выдвинули гипотезу о существовании силы отталкивания с радиусом действия около 200 метров, пропорциональной барионному заряду вещества. Далее авторы подвергли свою гипотезу проверке, сопоставив ее с данными классических экспериментальных работ. Обнаруженное при этом эффектное согласие предсказаний гипотезы с опытом произвело в научном мире сенсацию и вызвало живейший отклик: уже через полгода по следам первой статьи было опубликовано около десяти статей и заметок. Большая часть из них посвящена предложениям новых путей проверки гипотезы. Но прежде, чем говорить о проверках гипотезы, нужно сказать хоть чуть-чуть о природе предполагаемой новой силы. По существующим представлениям, все известные в природе силы вызваны обменом некоторыми частицами между взаимодействующими объектами. Потенциальная энергия взаимодействия при этом представляет собой так называемый «потенциал Юкавы», а радиус действия сил обратно пропорционален массе покоя частицы, переносящей взаимодействие. Электромагнитные и гравитационные силы передаются частицами с нулевой массой покоя – фотонами и гравитонами, что соответствует бесконечно большому радиусу действия. Другими словами, экспоненциального падения сил с расстоянием в этом случае нет: электромагнитные и гравитационные поля – дальнодействующие. В отличие от них ядерные силы, удерживающие нуклоны в ядре, и силы, ответственные за бета-распад ядер (слабое взаимодействие), вызваны обменом массивными частицами – адронами и векторными бозонами, что делает такие силы чрезвычайно короткодействующими: они проявляют себя лишь в пределах ядра и наружу, в мир макрообъектов, не «высовываются». «Пятая сила», вводимая обсуждаемой гипотезой по этой же схеме, предполагает существование частиц с исключительно малой, но все-таки отличной от нуля массой покоя. Чтобы радиус взаимодействия измерялся сотнями метров, масса частицы должна быть на 15 порядков меньше массы электрона! Таких частиц физика не знает, но обнаружение пятой силы как раз и означало бы их открытие. Таким образом, закон тяготения оказывается в тесной связи с физикой элементарных частиц. Любой вид взаимодействия привязан к определенной характеристике вещества – каждая сила тянет за свой крючок. Для электрической силы – это электрический заряд вещества, для классической гравитации «крючком» служит масса, причем любого происхождения. (По этой причине, кстати, тяготение чуть-чуть действует и на свет, потому что он обладает энергией, а тем самым и массой.) Новая сила, как предполагается, действует, подобно ядерной, на барионный заряд вещества, или, попросту говоря, определяется только полным, суммарным числом протонов и нейтронов в объекте. Это обстоятельство должно дополнительно (наряду с зависимостью от расстояния) отличать новую силу от классического тяготения, действующего на массу, поскольку масса вещества не пропорциональна барионному заряду. Действительно, хотя масса в первую очередь зависит от числа тяжелых нуклонов в веществе, то есть от барионного заряда, однако массы протонов и нейтронов немного отличаются, а потому при одном и том же их полном числе, или, как говорят физики, при заданном барионном заряде, суммарная масса зависит от соотношения протонов и нейтронов. Кроме того, в массу атома входит масса электронов, не имеющих барионного заряда, и еще из первой вычитается «дефект массы» – энергия взаимодействия нуклонов в ядре и энергия притяжения к ядру электронов. Именно указанное различие и было взято авторами обсуждаемой работы за основу для экспериментального обнаружения новой силы: ввиду отсутствия пропорциональности между массой и барионным зарядом следует ожидать, что гипотетические силы отталкивания будут различными для тел одной массы, но разного элементного состава. Это предсказание оборачивается для гипотезы очень суровой проверкой. Дело в том, что независимость тяготения от химического состава подвергалась со времен Галилея многократным «тестам», точность которых все возрастала. Сегодня утверждение о том, что сила тяжести не зависит от химического состава притягивающихся тел, считается непреложным фактом, лежащим в основе фундаментального принципа эквивалентности тяготеющей и инерционной масс. А принцип эквивалентности, в свою очередь, был положен Эйнштейном в основу общей теории относительности. Поэтому новая гипотеза сразу же приобрела некоторый «еретический» привкус. Чтобы проверить ее жизнеспособность, нужно оценить ожидаемое на ее основе различие в притяжении тел разного состава и сравнить с данными наиболее точных – прецизионных – экспериментов. Прежде всего сразу становится ясным, что хотя искомое отталкивание составляет – даже в бытовом понимании – заметную часть от ньютонового притяжения (около 1%), измеряемая при изучении добавочного отталкивания величина окажется много меньше. В самом деле, мы собираемся сравнивать не отталкивание с притяжением, а различие в отталкивании тел разного состава. Это различие оказывается в несколько раз меньше самого отталкивания. Чтобы в этом убедиться, нужно подсчитать отношения барионного заряда к массе атома для разных элементов и их сопоставить (см. рис. 1). Рис. 1. Относительные разности ускорения свободного падения для разных пар веществ в зависимости от различия их удельных барионных зарядов. Указаны среднеквадратичные разбросы измерений. Точка с нулевой разностью барионных зарядов соответствует сравнению смеси реагентов (сернокислых серебра и двухвалентного железа) со смесью продуктов их реакции (металлического серебра и сернокислого железа). Практически на опыте сравнивают не взаимное притяжение двух тел в зависимости от их состава, а притяжение пробных тел к очень большому третьему телу. Впервые такой опыт поставил Галилей, измеривший ускорение свободного падения на Земле тел разного состава и веса. Если справедлив закон Ньютона, то есть если вес тела строго пропорционален его массе, то ускорение свободного падения должно быть величиной постоянной. Это и было установлено Галилеем с точностью порядка долей процента. Самая высокая точность в опытах такого типа была достигнута в 1971 году в Московском государственном университете в экспериментах В.Б. Брагинского и В.И. Панова, ограничивших различие в ускорениях свободного падения величиной 10–12 от самого ускорения. К сожалению, этот результат не может быть использован для проверки обсуждаемой гипотезы, поскольку Брагинский и Панов измеряли ускорение свободного падения пробных тел на Солнце. Другими словами, в этих опытах исследовалось взаимодействие на столь больших расстояниях, что экспоненциально убывающее отталкивание должно было полностью исчезнуть. Поэтому авторы гипотезы обратились к чисто «земным» опытам – к исследованиям известного венгерского ученого Роланда фон Этвеша (1848...1919). В опытах Этвеша центробежная сила, связанная с вращением Земли и действующая на любое тело, сопоставлялась с силой тяжести. Детальный отчет об этих исследованиях, продолжавшихся десятки лет, был опубликован сотрудниками Этвеша, Д. Пикаром и Э. Фекете, уже после его смерти, в 1922 году. В историю физики этот отчет вошел как свидетельство того, что ускорение свободного падения любых тел постоянно с точностью до 10–8. Однако детальное рассмотрение отчета группы Этвеша показывает, что в работе все же были обнаружены очень малые, но статистически значимые различия ускорений при падении разных тел. Например, было установлено, что вода ускоряется при падении на одну стомиллионную долю меньше, чем медь (на 1,0 ± 0,2 в единицах 10–8) (В отличие от Галилея Этвеш не измерял непосредственно ускорение свободного падения. Он применил метод, основанный на использовании крутильных весов Кавендиша – коромысла, висящего на тончайшей нити, к концам которого подвешивались испытуемые тела. Различия в ускорениях падения вычислялись по результатам измерений угла, на который закручивается нить при изменении ориентации основания весов относительно меридиана). Но поскольку подобные различия среди остальных девяти пар исследованных веществ оказались еще меньше и при этом не обнаруживалось никакой логической связи этих различий с химическим составом веществ, то сотрудники Этвеша не сочли найденные отклонения достойными внимания и ограничились в выводах констатацией отсутствия эффекта за пределами 10–8. Но именно эти следы различий в ускорениях свободного падения и привлекли внимание авторов январской публикации 1986 года в "The Physical Review Letters". Гипотеза взаимодействия через барионный заряд дает ключ, с помощью которого можно попытаться разобраться в хаосе результатов Этвеша. На рис. 1 воспроизведен график из упомянутой статьи, на котором измеренная разность ускорений для набора пробных тел представлена в зависимости от различия удельных барионных зарядов этих тел. (Зависимость удельного барионного заряда – отношение барионного заряда к массе атома – от порядкового номера элемента в таблице Менделеева. За единицу принято это отношение для водорода, а максимальным оно становится для элементов, находящихся в середине таблицы. Следовательно, в соответствии с гипотезой «пятой силы» для таких веществ сильнее всего и отталкивание. К «краям» периодической таблицы элементов оно спадает на несколько тысячных долей. Поэтому можно ожидать, что взаимное притяжение тел разного состава при прочих равных условиях может отличаться на несколько стотысячных долей (менее одной сотой процента). Точное измерение столь малых различий представляет собой трудную задачу экспериментальной физики.) Можно видеть, что измерения Этвеша недвусмысленно группируются вокруг прямой линии, проходящей через нуль, как и должно быть по логике гипотезы пятой силы! Надо признать, что рисунок производит сильное впечатление. Разброс полученных значений для каждой пары веществ велик, однако результаты по разным парам поддерживают друг друга и вся совокупность очень убедительна. Степень убедительности может быть охарактеризована количественно. Например, если предположить, что точки на рисунке 4 случайным образом отклоняются от своего истинного нулевого значения, то вероятность справедливости такого допущения не превышает одной миллионной. Но говоря об убедительности, приходится принимать во внимание разные обстоятельства, в том числе и выходящие за рамки точных наук. Когда экспериментатор хочет найти какое-то явление, всегда имеется риск тенденциозной трактовки случайных и систематических ошибок. Степень этого риска зависит, как деликатно говорят психологи, от уровня мотивации и от индивидуальности экспериментатора. (Поэтому в важных случаях ученые интересуются не только подробностями работы, но и теми, кто ее делал.) В данном случае, разумеется, о подобной тенденциозности речи нет – опыты проводились за 70 лет до обсуждаемой гипотезы. Однако тенденциозность может сказаться на современном этапе обработки данных Этвеша. Такого рода упреки были сделаны в адрес авторов январской статьи уже в июньском номере того же журнала "Phys. Rev. Letters". Дело в том, что на рис. 1 представлены не все данные Этвеша. Результаты по трем парам веществ опущены. В две из опущенных пар входили вещества неопределенного химического состава – топленый жир и «змеиное дерево». Эта неопределенность и послужила основанием для изъятия данных. Авторы, в частности, отмечали возможность присутствия в этих материалах воды. Критики же считают, что химический состав животных жиров, как и состав древесины, достаточно однотипен, а потому эти данные следовало бы учесть. Критическому разбору подвергся и вопрос о том, насколько величина наблюдаемого эффекта соответствует предсказаниям теории. Уже говорилось, что ожидаемое различие в притяжении тел разного состава может составлять тысячные доли процента, если расстояние между телами много меньше радиуса действия «пятой силы». Но в работах Этвеша пробные тела притягиваются к Земле, радиус которой в 30 тысяч раз больше предполагаемого значения радиуса действия. Это означает, что вклад в отталкивание дают только ближайшие к пробным телам земные слои, в то время как ньютоново притяжение вызывается всей массой Земли. Это обстоятельство дополнительно уменьшает ожидаемую разницу в ускорениях примерно в те самые 30 тысяч раз. Точный расчет эффекта практически невозможен, так как результат очень сильно зависит от карты распределения масс на поверхности и внутри Земли в окрестности пробных тел. Для модели Земли в виде однородного шара ожидаемый эффект в 16 раз меньше, чем полученный в опытах Этвеша (имеется в виду угол наклона прямой на рис. 1). Более того, как заявили критики, данные Этвеша свидетельствуют в пользу новой составляющей тяготения, но не отталкивания, а притяжения. Час от часу не легче! И действительно, у Этвеша, например, вода «падала» медленнее меди, в то время как гипотеза барионного отталкивания предсказывает обратное (см. рис. 2). Это противоречие не обсуждалось авторами январской статьи в "The Physical Review Letters", но они разрешили его в июньском номере журнала, разъяснив критикам, что локальное скопление масс в окрестности экспериментальной установки Этвеша (например, стена лабораторного корпуса) может в широких пределах изменить величину эффекта, включая смену знака. Все определяется величиной локальной массы и ее расположением относительно пробных тел и направления меридиана. В предельном случае большой скалы, рядом с которой стоят весы Этвеша, их показания уже не будут иметь связи с притяжением тел к Земле и с ее вращением, а непосредственно отразят различие в силах притяжения пробных тел к скале. При этом, если скала имеет размеры порядка радиуса действия гипотетической силы, различие может достичь тысячных долей процента и в десятки раз превзойти эффект, фиксированный Этвешем. Рис. 2. Зависимость удельного барионного заряда – отношение барионного заряда к массе атома – от порядкового номера элемента в таблице Менделеева. За единицу принято это отношение для водорода, а максимальным оно становится для элементов, находящихся в середине таблицы. Следовательно, в соответствии с гипотезой «пятой силы» для таких веществ сильнее всего и отталкивание. К «краям» периодической таблицы элементов оно спадает на несколько тысячных долей. Поэтому можно ожидать что взаимное притяжение тел разного состава при прочих равных условиях может отличаться на несколько стотысячных долей (менее одной сотой процента). Таким образом, дискуссия показала, что в опытах типа Этвеша (в их оригинальной постановке) ни знак эффекта, ни его величина не могут служить характерными признаками для проверки гипотезы барионного отталкивания. В пользу гипотезы говорит только само наличие эффекта и его закономерная связь с химическим составом пробных тел. Итак, имеется два определенных намека на существование «пятой силы», приводящей к отталкиванию любых тел, не слишком удаленных друг от друга. Первый намек, связанный с геофизическими исследованиями, едва ли в ближайшее время будет дополнен новыми данными, так как этот путь требует огромного объема работ. Второй намек, вызванный пересмотром старых работ Этвеша, напротив, обещает скорое развитие. Уже высказаны предложения новых опытов, специально нацеленных на проверку барионной гипотезы. Ее авторы, например, предложили применить лазерный гравиметр для прямого измерения ускорения свободного падения тел, то есть повторить опыт Галилея на современном уровне. К сожалению, немедленно это сделать нельзя: сначала нужно повысить точность гравиметра примерно в сто раз, что представляется делом очень непростым. Рис. 3. Лазерный гравиметр может представлять собой интерферометр Майкельсона, у которого одно оптическое «плечо» подвижно, например, свободно падающая оборачивающая призма. При падении призмы изменяется разность хода двух когерентных световых пучков, распространяющихся во взаимно перпендикулярных направлениях, и это приводит к периодической модуляции интенсивности света, попадающего на малый участок приемной площадки фотодетектора. Пересчитав число «мерцаний» (сдвигов интерференционных полос), можно найти ускорение свободного падения. Можно было бы попытаться проверить зависимость отталкивания от расстояния: уравновесить на весах два груза из разных веществ, а потом поднять весы над землей, скажем, на километр, и посмотреть, что станет с равновесием. Но для этого нужны весы с разрешающей способностью 10–9...10–10. Лучшие же существующие весы имеют разрешение 10–8. Значит, опять надо создавать небывалый прибор. Видимо, наиболее реальный путь – это модификация опытов Этвеша с измерениями возле скальной стены. Но и тут легких побед ожидать не приходится. На этом пути исследователь возвращается к крутильным весам, изобретенным 200 лет назад Кулоном и Кавендишем. К сожалению, современная могучая экспериментальная техника оказывает здесь неожиданно малую помощь, и конкурировать с патриархами физики приходится почти на равных. И, наконец, несколько слов о значении предполагаемого открытия пятой силы. Разумеется, с появлением новой силы практически ничего не меняется ни в земной, ни тем более в небесной механике, да и вообще в физике. За исключением физики элементарных частиц, или, как теперь чаще говорят, физики высоких энергий, для которой обнаружение «пятой силы» было бы открытием века. В этой области наиболее глубоких знаний о материи продолжается период замечательных успехов и великих надежд. Новая гипотеза прямым образом не вписывается в существующие наброски будущей объединенной теории. Поэтому экспериментальное открытие пятой силы привело бы к существенному пересмотру направлений поисков единой теории и, может быть, дало бы этим поискам новый решительный импульс. Физики-теоретики, складывающие мозаику экспериментальных фактов в единую картину мироздания, с надеждой ждут недостающих фрагментов, которые, быть может, окажутся ключевыми. Но надежды эти сочетаются с естественным недоверием, потому что большие открытия происходят редко. Ближайшее будущее покажет, что привлекло внимание исследователей – случайная тень на монолитном фундаменте физики или след потайного хода вглубь. Потенциал Юкавы Квантовая физика значительно отличается от классической. Одно из самых серьезных расхождений между ними – разное понимание двух форм материи, вещества и поля. Классический мир состоял из маленьких комочков вещества, двигавшихся в пространстве по законам Ньютона, и из полей, оказывавших силовое воздействие на помещенные в них «пробные» частицы. И хотя поля и частицы в классической физике могут быть связаны сложной цепочкой взаимодействий, эти два элемента физической картины мира остаются принципиально разными. Квантовая теория стирает различие между частицами и полями: точечные комочки материи «размазываются», а их поведение описывается волновыми уравнениями; поля, которые в классической физике считались непрерывными, как, например, электромагнитное поле, приобретают свойства частиц (появляются фотоны). Но тогда возникает естественный вопрос: если поля и частицы в квантовой теории так похожи, то существует ли вообще какойнибудь принцип, позволяющий разделить материю на эти два элемента? Ответ на этот вопрос дает физика элементарных частиц, или, как ее теперь принято называть, физика высоких энергий: существует набор – спектр частиц-полей, которые друг с другом взаимодействуют путем обмена полями-частицами из другого набора – носителей силы, или переносчиков взаимодействия. Например, заряженные частицы обмениваются фотонами – так возникает электромагнитное взаимодействие, фотоны при этом служат квантами поля, которое связывает между собой заряженные частицы вещества. Мгновенное ньютоново действие на расстоянии отменяется. Совершенно так же «склеиваются» между собой нейтроны и протоны в атомном ядре. Здесь отличие от электромагнитного взаимодействия состоит в том, что переносчики ядерных сил – кванты «склеивающего» ядро поля имеют довольно большую массу. Именно поэтому ядерные силы столь короткодействующие: чем больше масса, тем ближе частица к классической, точечной – меньше ее «размазка» и, следовательно, радиус действия сил. У фотона нет массы, поэтому радиус действия электромагнитных сил бесконечен. Потенциальную энергию ядерных сил можно записать в виде где множитель æ/r перед экспонентой характеризует интенсивность взаимодействия, а показатель экспоненты –r/λ – радиус действия сил. Это выражение называют «потенциалом Юкавы», по имени известного японского физика, который в 1935 году постулировал существование частицыпереносчика с массой, промежуточной между массами электрона и протона, – пи-мезона. В 1947 году частица Юкавы, которую теперь называют пионом, была обнаружена в космических лучах. Не ньютоновы модели тяготения В таких моделях потенциальная энергия V(r) взаимодействия двух тел обычно представляется как сумма ньютоновой энергии V(r) взаимодействия двух тел обычно представляется как сумма ньютоновой энергии VN (r) = – G0 m1·m2/r и дополнительной энергии ΔV(r), экспоненциально спадающей с расстоянием: V(r) = VN (r) + ΔV(r) = VN (r) · (1 + α · е–r/λ). Параметр α определяет относительное влияние дополнительной составляющей тяготения, а λ – «радиус взаимодействия», на котором эта составляющая спадает в 2,7 раза. На больших расстояниях r >> λ такое взаимодействие становится чисто ньютоновым, что автоматически согласует его с небесной механикой. На малых расстояниях, r << λ, взаимодействие тоже по форме становится ньютоновым, но с новой константой G = G0(1 + α). Об авторе: Евгений Борисович Александров, академик, специализация: физика, отделение общей физики и астрономии АН РФ, e-mail: [email protected], [email protected] Источники информации: 1. «Наука и жизнь», №1, 1988 2. «Наука и жизнь», №№2...4, 1987 3. Физический энциклопедический словарь. // Под ред. А.М. Прохорова – М.: Советская энциклопедия, 1983 Дата публикации: Электронная версия: 12 ноября 1999 года © НиТ. Текущие публикации, 1997 Основы теории непустого эфира (вакуума) Феликс ГОРБАЦЕВИЧ Полная версия статьи доступна в формате PDF (321 кб). Не должно принимать в природе иных причин, сверх тех, которые необходимы и достаточны для объяснения явлений. Ибо природа проста и не роскошествует излишними причинами. И. Ньютон. Сборник статей М.-Л., Изд-во АН СССР, 1943 Введение В основе научных представлений о мире лежат понятия о пространстве, времени и материи. Наиболее признаваемая физиками в настоящее время Специальная Теория Относительности (СТО) постулирует принцип единства категорий пространства и времени. Вместе с этим, СТО отрицает существование особой материи – эфира или вакуума, в которой, как известно, распространяются все виды электромагнитных колебаний. Принятие постулатов как Специальной Теории Относительности, так и Общей Теории Относительности не позволило получить непротиворечивую физическую модель, которая могла бы объединить наблюдаемые явления из области гравитации и электромагнетизма [1]. Подобное положение существует уже более 90 лет и по мнению многих выдающихся ученых (В. Ритц, А. Пуанкаре, М. Рейхенбах, В.Ф. Миткевич, Н.П. Кастерин, А.К. Тимирязев, Л. Бриллюэн) демонстрирует глубокий упадок наших представлений об основах мироздания. По нашему мнению, исправить существующее положение позволит создание физической модели вакуума (эфирной среды) согласующейся с известными явлениями при распространении световых и электромагнитных волн, а также объясняющей природу инерции и гравитации. В свое время Ньютон представлял свет как поток корпускул, то есть частиц, распространяющихся прямолинейно. При встрече с препятствием (зеркалом) такие корпускулы отскакивали подобно тому, как отскакивают шары от твердой поверхности. Волновую теорию света разработал Х. Гюйгенс. В работе «трактат о свете» он полагает, что свет распространяется в виде упругого импульса в особой среде – эфире, заполняющем все пространство. Работы Френеля с определенностью показали, что свет имеет волновую природу. Опыты Герца позволили подтвердить предположение Д. Максвелла об электромагнитной природе световых волн. Вместе с этим, электромагнитная волновая теория света не свободна от противоречий. Например, точно известно, что смещения в такой волне происходят в направлении, поперечном к направлению распространения. Однако такой вид смещений характерен только для твердых тел. Очень высокая скорость и очень малое затухание при распространении света от весьма далеких галактик приводит к выводу, что эфир, как носитель электромагнитной волны, близок по свойствам к абсолютно твердому телу с очень высокой упругостью. В то же время эфир может без трения проникать в физические тела и все эти тела, в том числе и твердые, могут совершенно свободно передвигаться в эфире. Как следует из этого, до сих пор не выработана логически непротиворечивая физически обоснованная теория эфира (вакуума). Вместе с этим, отказ от наличия эфира означает отказ от светоносной среды, доставляющей нам от солнца живительную энергию. В повседневном быту каждый из нас пользуется радио- и телеприемниками, получающими через окружающий Землю эфир полезный сигнал из околоземного космоса. И именно волновые уравнения, полученные на основе предположения о наличии среды с определенными и известными свойствами, позволяют в точности рассчитывать траектории распространения электромагнитных волн. Если же без оговорок принять корпускулярную теорию, то следует признать, что солнце, излучая фотоны в очень большом диапазоне энергий, посылало бы их к нам с разными скоростями. Однако, как достоверно известно, их скорость распространения постоянна и равна C = 2,9979246·108 м/сек [2]. Постоянство скорости распространения колебаний характерно только для однородных сред. Таким образом, волновая теория света встречает меньше логических противоречий, чем корпускулярная. Однако волновая теория света обязательно требует среды – переносчика колебаний. Эта неуловимая среда, называемая в литературе эфиром, эфирной средой, вакуумом, имеет вполне определенные электромагнитные свойства [3]. Однако непротиворечивой физической модели вакуума до сих пор не создано. Настоящая работа предлагает такую модель, которая, как нам представляется, логически непротиворечиво и физически адекватно отвечает известным экспериментальным наблюдениям. Историческое развитие концепции эфира Наиболее ранние письменные свидетельства об устройстве материи и вакуума известны нам из работ философов Китая и Греции [4, 5]. В середине первого тысячелетия до новой эры китайскими философами была выдвинута гипотеза, что все сущее состоит из двух противоположных по знаку начал – инь и ян [4]. Инь и ян – категории, выражающие идею дуализма мира: пассивное и активное, мягкое и твердое, внутреннее и внешнее, женское и мужское, земное и небесное и т.д. В традиционной космогонии появление категорий инь и ян знаменует первый шаг от хаотического единства первозданной пневмы (ци) к многообразию, наблюдаемому во всей вселенной. Философ Лао Цзы утверждал, что инь и ян определяют не только развитие, но и устройство всего сущего в мире. Философы Древней Греции всесторонне занимались проблемами универсума и космогонии. Именно они дали название эфир той всепроникающей, неуловимой, не подлежащей нашим ощущениям материи. Наиболее непротиворечивой нам представляется модель эфира, предложенная Демокритом [5]. Он утверждал, что в основе всех элементарных частиц лежат амеры – истинно неделимые, лишенные частей. Амеры, являясь частями атомов, обладают свойствами, совершенно отличными от свойств атомов, – если атомам присуща тяжесть, то амеры полностью лишены этого свойства. Вся же совокупность амеров, перемещающихся в пустоте, по Анаксимандру, является общей мировой средой, эфиром или апейроном. Творцы основ современной математики и физики считали эфир материальной средой. Например, Рене Декарт писал, что пространство все сплошь заполнено материей. Образование видимой материи, планет, по Декарту, происходит из вихрей эфира. В конце своей жизни Исаак Ньютон объяснял наличие силы тяготения давлением эфирной среды на материальное тело. Согласно его последним воззрениям, градиент плотности эфира является необходимым, для того, чтобы устремлять тела от более плотных областей эфира к менее плотным. Однако чтобы тяготение проявлялось таким образом, каким оно наблюдается нами, эфир должен, по Ньютону, обладать очень большой упругостью. Первую серьезную попытку дать математическое описание эфира сделал МакКеллог (MacGullagh) в 1839 г. Согласно МакКеллогу, эфир является средой, жестко закрепленной в мировом пространстве. Эта среда оказывает упругое сопротивление деформациям поворота и описывается антисимметричным тензором второго ранга, члены главной диагонали которого равны нулю. Последующими учеными было показано, что эфир МакКеллога описывается уравнениями Д. Максвелла для пустого пространства [6]. Из классиков естествознания наиболее полное определение эфира дал Джеймс Клерк Максвелл [7]: «Эфир отличен от обыкновенной материи. Когда свет движется через воздух, то очевидно, что среда, по которой свет распространяется, не есть сам воздух, потому что, во-первых воздух не может передавать поперечных колебаний, а продольные колебания, им передаваемые, распространяются почти в миллион раз медленнее света»... «Нельзя допустить, что строение эфира подобно строению газа, в котором молекулы находятся в состоянии хаотического движения, ибо в такой среде поперечное колебание на протяжении одной длины волны ослабляется до величины менее, чем одна пятисотая начальной амплитуды. Но мы знаем, что магнитная сила в некоторой области вокруг магнита сохраняется, пока сталь удерживает свой магнетизм и так как у нас нет оснований к допущению, что магнит может потерять весь свой магнетизм просто с течением времени, то мы заключаем, что молекулярные вихри не требуют постоянной затраты работы на поддержание своего движения...». «С какими бы трудностями в наших попытках выработать состоятельное представление о строении эфира ни приходилось нам сталкиваться, но несомненно, что межпланетное и межзвездное пространство не суть пространства пустые, но занятые материальной субстанцией или телом, самым обширным и, надо думать, самым однородным, какое только нам известно». Один из творцов классической физики У. Томсон в прошлом веке также разрабатывал концепцию несжимаемой эфирной среды, состоящей из «атомов, условно, красных и синих», связанных между собой жесткими связями и располагающихся в узлах решетки Браве [8]. По его концепции предполагается, что эфир является квазижестким и абсолютно сопротивляется любым поворотам (вращению). Эфир Томсона может быть подвержен сдвиговой деформации. Для того, чтобы модель эфира отвечала условию абсолютного сопротивления повороту, на жестких связях У. Томсон расположил вращающиеся гироскопы. Гироскопы могут быть представлены потоками несжимаемой жидкости. Угловая скорость движения в каждом из гироскопов может быть бесконечно велика. При этом условии пространственная сеть разноориентированных гироскопов окажет бесконечно большое сопротивление повороту эфирной среды вокруг любой оси. Построенная таким образом модель эфира, по концепции У. Томсона, способна передавать колебания подобно тому, как это делает природный эфир. Без сомнения, модель У. Томсона практически не согласуется с современными представлениями. Она очень сложна. Трудно представить гироскопы с бесконечно большой угловой скоростью. Сравнительно простые рассуждения приводят к выводу, что бесконечно большая скорость требует бесконечно большой энергии. Не совсем ясно, как сопрягаются области гироскопов, в которых вращение происходит вокруг взаимно перпендикулярных осей. У. Томсон не объясняет, какой физический механизм осуществляет жесткие связи. Вместе с этим, по нашему мнению, концепция эфирной среды, состоящей из «атомов» двоякого рода, соединенных жесткими связями, находящихся в узлах определенной решетки, представляется рациональной. Существенная революция среди физиков в представлениях об эфире произошла после опубликования принципов Теории Относительности А. Эйнштейном. Например, в 1905 году А. Эйнштейн пишет «Введение «светоносного эфира» окажется при этом излишним»[9, с. 8]. В другой работе, в 1915 г. он пишет: «...следует отказаться от введения понятия эфира, который превратился лишь в бесполезный довесок к теории...» [9, с. 416]. В 1920 г. он пишет: «Гипотеза о существовании эфира не противоречит специальной теории относительности» [9, с. 685]. Вплоть до 1952 г. А. Эйнштейн то признавал существование эфира, то отказывался от него. Один из выдающихся физиков, Поль Дирак так описал свое понимание вакуума [10]: «Согласно этим новым представлениям, вакуум не является пустотой, в которой ничего не находится. Он заполнен колоссальным количеством электронов, находящимся в состоянии с отрицательной энергией, которое можно рассматривать как некий океан. Этот океан заполнен электронами без предела для величины отрицательной энергии, и поэтому нет ничего похожего на дно в этом электронном океане. Те явления, которые интересуют нас, это явления, происходящие у поверхности этого океана, а то, что происходит на глубине, не наблюдаемо и не представляет интереса. До тех пор, пока океан совершенно однороден, пока его поверхность плоская, он ненаблюдаем. Но если взять пригоршню воды из океана и поднять, то получающееся нарушение однородности будет тем, что наблюдается в виде электронов, представляющихся в этой картине, как поднятая часть воды и остающаяся на ее месте дырка, т.е. позитроны». Другой выдающийся ученый, Л. Бриллюэн пришел к выводу, что «Общая Теория Относительности – блестящий пример великолепной математической теории, построенной на песке и ведущей к все большему нагромождению математики в космологии (типичный пример научной фантастики)» [1]. В книге «Новый взгляд на теорию относительности» он пишет, что и теория относительности, как и квантовая теория, возникли в начале 20-го столетия. Далее началось бурное развитие квантовой механики. Был открыт спин, принцип запрета Паули, волны де Бройля, уравнение Шредингера и многое другое. Эксперименты дополняли теорию, уточненная теория позволяла предсказать новые явления. Развитие квантовой механики продемонстрировало тот замечательный симбиоз теории и эксперимента, который ведет к безграничному росту знаний. Иное положение с Теорией Относительности. Подвергнутая только нескольким экспериментальным проверкам, она остается логически противоречивой. Она не дала той буйной поросли новых научных направлений, которую могла бы дать плодотворная теория. На ее поле до сих пор продолжаются тяжелые бои с логическими и физическими противоречиями в самой теории. Заметим, что вышеприведенные аргументированные утверждения ученых с мировой известностью не могут быть проигнорированы. Последние научные достижения, особенно в области распространения радиоволн, в том числе и в космическом пространстве, побуждают снова вернуться к решению проблемы эфира. Главы в формате PDF (321 кбайт): Общие свойства эфира (вакуума); Эфир состоит из двух, противоположных по заряду, частиц; Математическая модель квазиупругого эфира; Плотность эфирной среды в вакууме и в физических средах; Механизм сил притяжения физических тел в эфирной среде. Заключение Природа не любит пустоты. Практически все последние концепции физического вакуума основаны на этом постулате [1, 40, 41]. Вселенная заполнена особой средой – эфиром [42]. Кто хоть раз приближал сильный магнит к куску железа, не может отрицать наличие этой особой среды. Только принятие факта существования эфирной среды позволяет сохранить материальную основу распространения световых и электромагнитных колебаний [43]. Эта среда является передатчиком гравитационных взаимодействий тяготеющих тел. Иначе следует признать возможность мистическим образом «узнавать» тяготеющим телом наличие другого тела и затем стремиться по направлению к нему. Второй плодотворный постулат – все сущее состоит из двух противоположных по знаку начал – был выдвинут в середине 1-го тысячелетия до новой эры китайскими философами [5]. Противоположные начала – инь и ян – не только категории философии, выражающие идею дуализма мира, но являются и основополагающими принципами устройства универсума. В традиционной космогонии появление категорий инь и ян знаменует первый шаг от хаотического единства первозданной пневмы (ци) к многообразию всей «тьмы вещей» («Дао дэ цзин»). Каждое из этих начал содержит в себе потенцию другого. Примеры разделения на два противоположных начала можно найти во всех формах существования материи, в разных масштабах ее проявления, особенно при анализе физических явлений. Мы знаем, что существует только два вида электрических зарядов – положительный и отрицательный. К настоящему времени существует экспериментальное доказательство существования как вещества, так и антивещества. Предсказаны и зарегистрированы нейтрино и антинейтрино [44]. Изложенные основы теории непустого эфира, отчетливо демонстрируют этот первый шаг самоорганизации вещества. Следующие шаги ведут к образованию более сложных форм материи, вплоть до создания биологических, живых видов ее существования. Предлагаемая концепция эфирной среды решает несколько проблем, казавшиеся ранее неразрешимыми. Она объясняет «поперечность» световых и электромагнитных колебаний. Она позволяет понять различие массы физического тела от электромагнитной массы эфирной среды и объясняет наблюдаемую форму законов отражения и преломления света. Она подтверждает принцип устройства любой среды, способной передавать колебательные возмущения – такая среда должна содержать в себе упругость и массу. Выведенные нами физические величины упругости и массы эфирной среды подтверждают это. Представленная концепция полностью согласуется с фундаментальными уравнениями Д. Максвелла, а следовательно и с теориями электростатики и электродинамики. Она объясняет очень большую однородность вакуума. Она дает объяснение, почему в экспериментах при столкновении частиц высоких энергий, порой возникают пары новых частиц с противоположными зарядами – они порождаются эфирной средой, содержащей эти заряды [45]. Предлагаемая концепция устраняет парадокс магнитного поля, который в справочной и учебной литературе назван вихревым [46]. Ранее, В.П. Дмитриевым [36] убедительно было показано, что магнитное поле является сдвиговой деформацией эфирной среды. «Вихревая» теория магнитного поля, как показано нами, не может быть обоснована без нарушения принципа сохранения энергии. Одно из самых важных следствий предлагаемой теории – объяснение природы взаимного притяжения и инерции физических тел. Создание градиента упругого давления эфира физическим телом в окрестности другого физического тела, также создающего градиент упругого давления эфира в окрестности первого, приводит к возникновению силы, заставляющей эти тела сближаться друг с другом. Это и есть причина тяготения или гравитации. Взаимодействие физического тела с эфирной средой является основой проявления сил инерции. В данной работе мы не рассматриваем движение заряженных тел и, в частности, электрона, в эфирной среде. Движение электрона в электрическом поле, например в поле заряженного плоского конденсатора, следует рассматривать как движение в анизотропной среде вращающегося (т.е. обладающего спином) тела. Действительно, между обкладками плоского конденсатора при его заряде возникает анизотропное электростатическое поле. Как известно, движение вращающегося тела в анизотропном поле приводит к искривлению траектории тела таким образом, чтобы плоскость вращения совпадала бы с плоскостью анизотропии. *** Предлагаемая концепция эфирной среды [47, 48] позволяет предсказать наиболее элементарные возмущения (частицы) которые могут в ней возникнуть. Выше было показано, что эфирная среда представляет собой регулярную пространственную решетку, состоящую из двух одинаковых по размеру, но противоположных по знаку частиц. Их взаимное притяжение заставит принять эти частицы очень строгое и точное друг относительно друга положение. Таким образом, пространственная решетка эфирной среды, в конечном итоге, будет весьма однородной. Однако мы может представить себе возникновение, из-за каких либо причин, дислокаций, или неоднородностей в пространственной структуре вакуума. Например, как это было рассмотрено выше, неоднородности в вакууме возникают при наличии атомов, ионов, электронов, т.е. тел, обладающих физической массой. Однако, по нашему мнению, в некоторых случаях могут возникать неоднородности без наличия физического тела. Представим себе простейшие виды таких неоднородностей (дислокаций). Например, можно себе представить наличие излишней частицы с положительным знаком, находящейся в середине однородной решетки. Это будет пример простейшей дислокации, которую можно назвать «с положительной избыточностью». Также можно представить, что в середине решетки будет находиться избыточная отрицательная частица. Такую дислокацию можно назвать дислокацией «с отрицательной избыточностью». Могут существовать и два других вида дислокаций. Один их этих видов представлен отсутствием в середине решетки положительного заряда. Назовем такой вид дислокации – «с положительной недостаточностью». Противоположный ему вид будет называться «с отрицательной недостаточностью». Таким образом, таких самых простых неоднородностей может быть четыре вида. Интересно отметить, что совмещение дислокации «с положительной избыточностью» и «с положительной недостаточностью» приведет к взаимной аннигиляции, уничтожению. То же самое произойдет при совмещении дислокаций «с отрицательной избыточностью» и «с отрицательной недостаточностью». Подобные дислокации (частицы) не будут обладать массой, свойственной физическому телу. Однако некий заряд, электромагнитную массу, эти «избыточные» и «недостаточные» частицы должны иметь. Они должны быть самыми малыми и элементарными из всех возможных. Эфирная среда или вакуум действительно представляет, как писал Поль Дирак, безбрежный океан. Этот океан заполнен упругой, сильно сжатой электромагнитной материей. Сейчас трудно сказать, как энергия, заключенная в этой материи, может быть освобождена и использована. Однако, несомненно то, что через эфирную среду, свободный космос, можно совершенно без малейших потерь передавать колоссальные количества энергии посредством электромагнитных колебаний большой интенсивности. Последнее высказывание А. Эйнштейна относительно эфирной среды было сделано в 1952 г.: «Тем, что специальная теория относительности показала физическую эквивалентность всех инерциальных систем, она доказала несостоятельность гипотезы покоящегося эфира. Поэтому необходимо было отказаться от идеи, что электромагнитное поле должно рассматриваться как состояние некоторого материального носителя» [9, Т2, с.753]. Однако объективные физические обоснования наличия эфирной среды с определенными и известными свойствами показывают, что это не так. Полная версия статьи доступна в формате PDF (321 кб). Автор с благодарностью примет все конструктивные замечания и предложения по существу, увы, изрядно затянувшейся истории с физическим эфиром. Вы можете написать по адресу: 184200, Апатиты Мурманской области, ул. Ферсмана, 14, Геологический институт Кольского научного центра РАН. тел.: 81555 79 626 e-mail: [email protected] или 184209 Апатиты, а/я 418 Горбацевичу Феликсу Феликсовичу Литература 1. Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности (М.: Мир, 1972). 2. Таблицы физических величин (М.: Атомиздат, 1976). 3. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники 1 (М.: Энергия, 1977). 4. Таранов П.С. Анатомия мудрости 1 (Симферополь: Таврия, 1996). 5. Философский энциклопедический словарь (М.: Советская энциклопедия, 1989). 6. Sommerfeld A. Mechanik der deformierbaren medien 6 Auflage (Leizig, Geest & Portig K.G. 1970). 7. Максвелл Д.К. Статьи и речи (М.: Наука, 1968). 8. Thomson W. (Lord Kelvin) Mathemathical and Physical Papers Vol.III Art. XCIX(49) C (50) CII (52) (London, Cambridge University Press, 1890). 9. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. 1, 2. (М.: Наука, 1966). 10. Дирак П. Электроны и вакуум (М.: Знание, 1957). 11. Allison S.I., Palmer D.F. Geology: the science of a changing Earth Seventh edition (McGraw-Hill Book, New York, London, Paris. 1980). 12. Шерклифф У. Поляризованный свет (М.: Мир, 1965). 13. Смит Г. Драгоценные камни (М.: Мир, 1980). 14. Жевандров Н.Д. Применение поляризованного света (М.: Наука, 1978). 15. Фрохт М.М. Фотоупругость 1 (М.-Л.: изд. ОГИЗ, 1948). 16. Горбацевич Ф.Ф. Акустополярископия горных пород (Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1995). 17. Волкова Е.А. Поляризационные измерения (М.: изд.стандартов, 1974). 18. Горбацевич Ф.Ф. Анизотропия поглощения сдвиговых колебаний в горных породах Физика Земли 5 (1990). 19. Александров С.И. Деполяризация объемных упругих волн при рассеянии в случайно-неоднородной среде Физика Земли 9 (1997). 20. Борн М., Вольф Э. Основы оптики (М.: Наука, 1970). 21. Александров К.С. Акустическая кристаллография В: Проблемы современной кристаллографии (М.: Наука, 1975) с.327. 22. Най Дж. Физические свойства кристаллов (М.: изд. Ин. лит., 1960). 23. Ермилин К.К., Лямов В.Е., Прохоров В.М. Поляризационные эффекты в линейной и нелинейной кристаллоакустике Акуст. Журн., 25 2 (1979). 24. Горбацевич Ф.Ф. Отражение и прохождение упругих волн на границе раздела сред (Апатиты: изд. КфАН СССР, 1985). 25. Федоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах (М.: Наука, 1965). 26. Лямов В.Е. Поляризационные эффекты и анизотропия взаимодействия акустических волн в кристаллах (М.: изд. МГУ, 1983). 27. Бабаков И.М. Теория колебаний (М.: Наука, 1968). 28. Мусхелишвили Н И Некоторые основные задачи математической теории упругости (М.: Наука, 1966). 29. Дирак П.А. Пути физики (М.: Энергоиздат, 1983). 30. Корсунский Л.Н. Распространение радиоволн при связи с искусственными спутниками Земли (М.: Сов. Радио, 1971). 31. Сахаров Ю.К. Противоречия современной теории магнитного поля В: Проблемы пространства, времени, тяготения. (С-Пб.: изд. Политехника, 1993) с.189. 32. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород (М.: Недра, 1975). 33. Эберт Г. Краткий справочник по физике (М.: Физматгиз, 1963). 34. Трегер В.Е. Оптическое определение породообразующих минералов (М.: Недра, 1968). 35. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теория поля (М.: Наука, 1967). 36. Дмитриев В.П. Стохастическая механика (М.: Высш. школа, 1990). 37. Чумаченко Н.В. Действие динамических законов Ньютона в микромире В: Развитие классических методов исследования в естествознании (С.-Пб.: изд. НИИРЭК, 1994) с.100. 38. Гинзбург В.Л. Об экспериментальной проверке общей теории относительности. УФН 128 3 (1979). 39. Лебедев В.А. Геометрические и энергетические инварианты системы сферических тяготеющих тел в сплошной среде В: Проблемы пространства, времени, тяготения (С.-Пб.: изд. Политехника, 1995) с.383. 40. Барашенков В.С., Юрьев М.З. О новых теориях физического вакуума Р2...92...485 (Дубна: изд. ОИЯИ, 1992). 41. Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире (М.: Энергоатомиздат, 1990). 42. Пруссов П.Д. Явление эфира (Николаев: изд. РИП «Рионика», 1992). 43. Казаков В.Н. О возможной современной трактовке ньютоновской концепции природы света В: Развитие классических методов исследования в естествознании (С.-Пб.: изд. НИИРЭК, 1994) с.56. 44. Триг Дж. Физика ХХ века: ключевые эксперименты (М.: Мир, 1978). 45. Schweppe S. et al Phys. Rev. Lett. 51 2261 (1983). 46. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике (М.: Наука, 1974). 47. Горбацевич Ф.Ф. К вопросу о свойствах эфира (вакуума) В: Проблемы пространства, времени, тяготения (С.-Пб.: изд. Политехника, 1997) с.22. 48. Горбацевич Ф.Ф. Основы теории непустого эфира. Апатиты: Изд. МИЛОРИ. 1998. 48 с. Дата публикации: Электронная версия: 18 мая 2001 года © НиТ. Текущие публикации, 1997
