теории единого поля

К ТЕОРИИ ЕДИНОГО ПОЛЯ.
Лялин А.В.
[email protected]
Показано, что существует только одно непрерывное поле – электрическое
и два вида различных по своей природе взаимодействий между двумя
частицами: электромагнитное - по собственным энергетическим
потенциалам частиц и гравитационное – по их эффективным сечениям в
зависимости от плотности непрерывного поля. Теоретически вычислены
массы протона, электрона и «темной» материи-энергии. Показано, что
«Реликтовое» излучение происходит при образовании электронов.
Выясняется природа Постоянной Тонкой Структуры. Исправлена теория
фотоэффекта.
Современная физика требует от теории единого поля объединения
четырех известных в настоящее время фундаментальных взаимодействий;
гравитационных, слабых ядерных, электромагнитных и сильных ядерных.
По теории Максвелла изменяющееся во времени электрическое поле
порождает вихревое магнитное поле H , а изменяющееся вихревое магнитное
поле порождает вихревое электрическое поле E.
Уравнения электромагнитной волны в современных теориях
представляются через тригонометрические функции. Если направление
распространения волны совпадает с осью x , то в общем виде в системе
Ox, y, z  функции имеют вид:
y  cos x ;
z  cos x ,
(1)
где по оси y изменяется напряженность H магнитного поля и по оси z –
напряженность E электрического поля. То есть, и в каждый момент времени
и в каждой точке направления, поля по своим величинам равны. Если фотон,
как квант электромагнитного поля, описывается в теориях уравнениями
электромагнитной волны и характеризуется напряженностями E и H , то где
и в каком виде он существует, когда (y=z=0), т.е. нарушается закон сохранения
энергии, не объясняется.
Последовательное же порождение одного поля другим устраняет
одновременное равенство y  z  0 , но выдвигает требование, чтобы
электромагнитное поле в фотоне представлялось следующими
тригонометрическими функциями:
y  cos x ;
z  sin x .
(2)
Теперь уменьшение магнитного поля до y  0 приводит к возрастанию
электрического поля до z  1 и наоборот. То есть, какая-либо из
характеристик фотона всегда находится и во времени и в пространстве. И
если характеристика электрического вихревого поля максимальна и
характеристика магнитного вихревого поля отсутствует и обратно, то
регистрация характеристик происходит периодически, но закон сохранения
энергии выполняется.
Действительно, так как энергия E ô фотона пропорциональна квадратам
характеристик
Eô ~ E 2  H 2 ;
(3)
и сумма квадратов наших тригонометрических функций постоянна:
cos 2 x  sin 2 x  1  const ,
(4)
то энергия фотона не обладает свойствами волны, но изменения ее
характеристик периодические.
Изменяющееся во времени электрическое поле (вакуум) порождает сначала
вихревое магнитное поле. Далее последовательно вихревое магнитное поле
порождает вихревое электрическое, вихревое электрическое - вихревое
магнитное и т.д. Вихревые поля фотона замкнуты друг на друга по форме
тора как изолированная система. Таким образом, если магнитное поле
является вихревым всегда, то существует одно не изменяющееся во времени
не вихревое непрерывное поле – электрическое.
В квантовой электродинамике электрическая и магнитная энергии,
заключенные в фотоне, полагаются равными. Фотон – нейтральная частица
со спином J  1 , имеет равные значения электрической и магнитной
характеристик E  H и, в нашем предположении, равные радиусы вращения
этих полей. (спин от англ. spin – вращаться).
Предложим пространственную модель для стабильной частицы.
С движущейся частицей связано магнитное поле H  E . Соотношение
собственных параметров для движущейся частицы составим в виде
H E
.

l
r
Откуда соотношение радиусов равно l  r . Где l - радиус вращения
магнитного поля, r - радиус вращения электрического поля. Так как
магнитные и электрические поля ортогональны друг к другу и, в нашем
представлении, замкнутые друг на друга, будем рассматривать
пространственную модель как цилиндрическое кольцо (тор), где магнитный
радиус l – радиус поперечного сечения, электрический радиус r – расстояние
центра поперечного сечения от оси вращения. Такая модель представляется
как ток по круговому проводу, вокруг которого вращается магнитное поле.
Инерциальную массу замкнутых друг на друга вращающихся полей
будем определять в зависимости от половины сечения тора по круговому
кольцу с шириной кольца 2l и средним радиусом r :
m0  2lrk
(5)
где k – коэффициент размерности в системе СГС равен k  1
г
.
см 2
Если вращающиеся поля обладают инерционными свойствами, то наряду
с
поступательным
движением,
инерциальная
масса
характеризуется и вращательным движением. Импульс
этих
p0
полей
стабильных
вращений одной частицы, направленный по касательной к траектории
вращений, составляет с импульсом p ее поступательного движения в точке
измерения прямой угол. Геометрия прямоугольника, на диагонали которого
расположен импульс p ф фотона, затраченный на одну частицу, показывает
равенство:
p ф  p cos   p 0 sin 
(6)
где  - угол между импульсом фотона и импульсом поступательного
движения.
Закон сохранения энергии-массы запишем в равенствах:
 ф  E и mф  m
Где
E
и
- полные энергия и масса образовавшейся частицы.
m
С применением (7) cos  

c
 и
1
2
c2
(7)

.
Теперь (6) принимает вид:
p 
2

и sin   1  2 . Далее введем обозначения
pф c
c
pф  p  p0
(8)
После умножения (8) на скорость света, видно, что энергия от фотона на
одну частицу расходуется в двух формах:
 ф  pф c  cp  cp0
(9)
Предположим, что энергия cp содержит энергию поступательного
движения частицы и энергию стабилизации вращения, а энергия cp0
-
энергия вращающихся полей. Тогда произведение cp0 содержит энергию
вращающихся полей и энергию их стабилизации. Эти две формы энергии
характеризуют стабильную частицу с энергией покоя E0 без
поступательного движения:
E0  E0
Где


 E0 1 
(10)

- энергия вращающихся полей,
E0
E0 1 

- энергия их
стабилизации.
Выражение кинетической энергии K , следовательно, имеет вид:

K  cp  E 0 1 
 E
1
(11)
0
Таким образом, полная энергия частицы представляется в трех формах:
E  E0
Где
Eo 1   2   s

 E0 1 
-
 E
энергия
1
0
 s  u  K ,
вращающихся
полей,
(12)
E o (1  1   2 )   u -
-энергия (потенциальная) стабилизации их вращений в радиусах r и l , K кинетическая энергия поступательного движения стабильных вращений.
Все эти формы с фактором Лоренца получены только от энергии фотона.
Количество энергии электромагнитного поля или его частей и форм
будем оценивать через функцию скорости от кинетической энергии:


 1

 1  Е0 
 1  К .


 1  2





 i  E0 
1
(13)
Для образования одной стабильной частицы вещества с энергией покоя E0
необходимо равенство энергии вращающихся полей и энергии стабилизации
их вращений, в котором процесс происходит в интервале скоростей
(   0;   0.866 ). В процессе превращения фотона в пару частиц выполняется
принцип наименьшего действия. Проинтегрируем в этом интервале функцию
Лагранжа:
 1

 1 1 




   К   u d  E 0  

 E 0 1.5 arcsin   0.5

d 

 2   E 0 0.055
(14)
(Вычисления проводятся с удовлетворяющей нас точностью значения
после запятой). Здесь E0 – энергия стабильных вращений в паре частиц. К –
энергия фотона с применением (13).
Электрическая часть от электромагнитной энергии (14) стабилизирует
вращения и определяет кинетическую энергию удаляющихся друг от друга
образовавшихся частиц, и равна:
e 

1   2  = 0.05 Е0 ,
(15)
где  2  0,101976 находится с применением (13) из равенства:
 1

0.055 Е 0  Е 0 
 1 .




Энергия стабилизации
(16)
в процессе превращения определяется с
применением (13) от энергии электрической части
 1

0.05Е 0  Е 0 
 1 ,




(17)
где   0,30530378 , и имеет значение

 u  E0 1 
  0.0477Е .
0
(18)
Стабилизация моментов количества движения для пары частиц
оценивается соотношением   0,2984 , которое определяется от значения (18)
 1

 1




 u  0.0477 E0  E0 
Стабилизация
каждого
из
четырех
вращений
(19)
оценивается
соотношением:
1 

 0.0746 .
4
(20)
Для одной частицы момент импульса вихревого магнитного поля по
магнитному радиусу уравняем с наименьшим действием вихревого
электрического поля:
m0 clH 

E
2
(21)
С подстановкой m0 из (5) и соотношений для радиусов и характеристик
полей, найдем радиус вращения магнитного поля:
l 3

 0.1409  10 12 cм ,
4ck
(22)
где  - постоянная Планка – наименьшее действие в процессе.
Радиус вращения электрического поля равен:
r
l
1
 1.8893  10 12 см .
(23)
Теперь стабильная масса (5) имеет значение:
m0  2rlk  1.6725  10 24 г ,
(24)
что равно массе покоя протона.
В системе двух протонов кинетическая энергия на один протон с
энергией покоя 938.2796Мэв равна:
К
e  u
2
 0.002393
E0
 0.002393  938.2796Мэв  2.2453Мэв.
2
(25),
что удовлетворительно совпадает с энергией связи в дейтроне на нейтрон.
Если стабилизации спинов на этом энергетическом уровне не
происходит, будем искать их стабилизацию на низшем уровне.
По принципу аддитивности энергии с одной частицей связано половина
энергии пары. Так, половина их электрической части равна:
1 
e
2
 0.025Е0
(26)
Здесь и далее Eo – энергия стабильных вращений полей одной частицы.
Проинтегрируем
энергию
(26)
по
(14)
на
интервале
скоростей
  0;   0.2198 , где верхний предел находится с применением (13) из
равенства
 1

0.025 Е 0  Е 0 
 1 .




(27)
В этих пределах интегрирование показывает энергию
 ' e  0.0000265Е0
(28)
Энергия стабилизации на этом уровне имеет значение:
 ' u  0.0000265E0 ,
(29)
для которой, с применением (13), найдем   0.00729 , что оценивает энергию
стабилизации вращающихся полей, как увидим далее, в электроне и равно
Постоянной Тонкой Структуры.
Для электрона момент импульса вихревого электрического поля по
электрическому радиусу уравнивается наименьшим действием магнитного
поля:
m0 crE 
Подставляя

H
2
(30)
сюда (5) и соотношения радиусов и характеристик полей,
получим радиусы l и r :
r 3

 0.1409 10 12 см ,
4ck
l  r  1.0286  10 15 см .
(31)
Масса частицы имеет значение:
m0  2lrk  0.9109  10 27 г
(32)
.
что равно массе электрона.
Кинетическую энергию на один электрон с энергией покоя 0.511Мэв
найдем аналогично (25) равной:
 1

'
'
К   е   u  Eo 
 1 1 





  0.359 10
3
эв.
Такой энергии соответствует температура, определяемая равенством
(33)
К
3kT
,
2
(34)
где k - постоянная Больцмана.
Отсюда, температура излучения кинетической энергии электроном равна:
T
2К
 2.77  K ,
3k
(35)
что равно температуре «Реликтового» излучения.
Энергия стабилизации (29) для электрона имеет значение:
 u  0,0000265  E0  13.54эв
(36)
Превышение такой энергии дестабилизирует электрон в атоме водорода.
Только две стабильные элементарные частицы (протон, электрон)
образуются от фотона по причине существования только двух его
характеристик E и H , к которым применяется принцип наименьшего
действия. Системы только из этих двух стабильных частиц составляют
видимую материю.
Пусть на электрон действует продольная сила f║ в направлении его
движения, когда изменяется величина скорости.
d m0
 f║
dt 1   2
(37)
Выполняя дифференцирование, получим:
f║ 
m0
 
3

d
dt
(38)
Представим силу (38) следующим выражением:
f║ 
m 0 d
 f║  2  f   f║  2
dt
(39)
То есть, на электрон действует остаточная продольная сила f║  2 и сила f 
поперечная, направленная перпендикулярно скорости частицы:
f 
m 0 d

dt
(40)
Сила, направленная под прямым углом к скорости, создает движение массы
по окружности радиусом R , где ускорение равно  
То есть, силу (40) можно записать равенством:
2
R

c2 2
.
R
f 

m0 c 2  2 E 0 1 


R
R
 K ,
R
(41)
из которого видно, что работа этой силы, придает массе кинетическую
энергию вращения и порождает энергию стабилизации E0 1   вращения.
Если электрон из «бесконечности» приближается к протону, из
выражения (39) видно, что электрон не может столкнуться с протоном при
наличии поперечной составляющей.
Из условия стабильного состояния электрона, когда энергия
стабилизации вихревых полей и энергия вихревых полей равны, определим
соотношения:
1  2 
1
;
2
2 
3
4
(42
Из соотношения (41), найдем энергию W вращения электрона около
протона, порожденную работой поперечной силы.

  K  32 E
W  E0 1 
0
(43)
Полная энергия системы протон-электрон определяется как сумма
энергий покоя этих частиц и энергии W :
En  Ee 
3
E e  E p  0,5109 Мэв  0,766Мэв  938,3Мэв  939,577 Мэв
2
(44)
Что хорошо совпадает с энергией покоя нейтрона.
Наши вычисления значений величин чисто теоретические и нельзя
требовать полного совпадения с их значениями, полученными по
результатам экспериментов, не защищенных от воздействия гравитационных,
электромагнитных и каких-либо других помех.
Составим соотношение поперечной и остаточной продольной сил
равенством:
f
f
2

E0
p
(45)
и определим формы энергии, соответствующие работам каждой силы:
f   E0
;
f   2  p
(46)
Эти формы энергии мы получили при вычислении массы стабильной
частицы в процессе изменения фотона (9). Движущемуся прямолинейно до
процесса образования частицы, фотону соответствует продольная сила ( f  ).
Начало и окончание процесса характеризуется равенством:

f   ô   f  E0
 f

 2  p 
(47)
Рассмотрим систему нейтрона в «телескоп», принимая электрон,
вращающийся по орбите около протона, в качестве звезды, вращающейся
вокруг центра галактики. Мы способны регистрировать только массуэнергию звезды, ее кинетическую энергию вращения, массу-энергию центра
галактики и массу-энергию системы в целом. Количество энергии
стабилизации вращения приборами не регистрируется, но в определении
массы-энергии системы учитывается. В зависимости от количества звезд в
системе рассчитывается и количество этой невидимой «темной энергии».
Массы стабильных частиц (протона, электрона) определены по двум
условиям: 1)Выполнение принципа наименьшего действия и 2)Равенство
энергии вихревых полей и энергии их стабилизации:

v 2 
v2

E0 1  1  2  E0 1  2

c 
c

где
E0 1 

v2
v 2 



E
1

1

  u -энергия
,
-энергия
вихревых
полей,
s
0
2 

c2
c


стабилизации вращения этих полей, E0 - энергия покоя стабильной частицы.
Рассмотрим теперь условия, где  u <  s и  u >  s .
Если энергия стабилизации меньше энергии вихревых полей, радиус их
вращения увеличивается по центробежному закону и инерция этих полей
становится не определимой (не наблюдаемой) из-за выравнивания их
плотности с плотностью среды. В достаточно плотной межзвездной среде
происходят частые образования нестабильных вихревых полей. Сумма их
кратковременных инерций является значительной для гравитационных
эффектов.
Пусть теперь энергия стабилизации больше энергии вихревых полей.
Очевидно, при таком условии протекает процесс вращающейся «черной»
дыры, которая является инерционной, но не наблюдаемой. Множество таких
«черных» дыр так же создают эффекты гравитации, последствия которых
наблюдаемы, на основании чего и делается вывод о существовании «темной»
материи. Т.е. «темная» материя – это нестабилизированные инерциальные
вихревые поля.
Так как значение  всегда меньше единицы, то электрический радиус
всегда больше магнитного. Разместим в центре тора энергию стабилизации.
Теперь представляется модель галактики круговой симметрии с
вращающимися вокруг ядра звездами. Энергия стабилизации является не
наблюдаемой-«темной».
Если читатель проинтегрирует и проделает расчеты от значения
кинетической энергии, равной K  0,0035E0 , то получит массу и энергию не
стабильной частицы - бозона Хиггса и сделает вывод, что на БАКе с
соответствующими технологиями можно находить различные частицы по
заказу.
Нами теоретически вычислены массы протона и электрона,
порожденных от кванта электромагнитного поля – фотона. Нейтрон, как
система, образованная из этих двух частиц, следовательно, так же имеет
электромагнитную природу. И если слабое взаимодействие в системе
нейтрона относится к фундаментальным, то и взаимодействия в системах
атомов, молекул и др. следует так же отнести к фундаментальным. Поэтому
мы не даем взаимодействиям в системе нейтрона такого определения.
Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия между двумя
частицами m и m , находящимися на расстоянии R друг от друга, равна:
U G
mm
R
(48)
В зависимости от пространственных параметров имеем:
U G
k 2lr  k 2lr
R
(49)
(Сравнить – теория Лесажа.)
Произведение собственных параметров электрона 2mc 2 r  e 2 определяет
наибольшую меру его способности (константу e 2 ) к взаимодействию с
другой частицей. Если гравитационное притяжение одной частицы к другой
зависит от внешних причин, можно предположить, что константа G в законе
Ньютона содержит параметры этих внешних причин.
Допустим, что за время существования Вселенной установилось
равновесие в порождении вихревых полей и обратного перехода вихревых
полей в непрерывное поле. То есть, плотность энергии материи наблюдаемой
Вселенной в радиусе L равна плотности энергии непрерывного поля в этом
же радиусе.
С применением (5) для сечения шара, по плотности энергии материи в
наблюдаемой
Вселенной,
при
экспериментальном
значении
8
3
1
2
G  6,67  10 см  г  сек , найдем:
3Mc 2 3c 2

 G,
4L
4L3
откуда L  1 10 28 см , M  3  10 56 г
(50)
где M – масса вихревых полей Вселенной. То есть, плотность энергии
материи в наблюдаемой Вселенной и плотность энергии непрерывного поля
(вакуума) численно равны значению константы G .
На основании проведенных рассуждений можно сделать вывод, что
существует только два вида взаимодействий между частицами: по их
собственным энергиям и по их эффективным сечениям в зависимости от
плотности непрерывного поля. Взаимодействие по собственным энергиям
действительно является взаимным, так как собственная энергия одной
частицы связана с собственной энергией другой частицы и обратно.
Взаимодействие по эффективному сечению не взаимно, так как зависит от
внешних причин – плотности вакуума.
Энергия стабилизации
1  0,00729 и равна:
электрона
оценивается
 u  E0 0,0000265  13,6эв
соотношением
(51)
Превышение величины этой энергии дестабилизирует электромагнитное
взаимодействие в системе протон – электрон атома водорода. Энергия
стабилизации протона оценивается соотношением  2  0,0746 .
 u  E0 0,00278  2,6Мэв
(52)
И если аналогично происходит дестабилизация сильных взаимодействий, то
получим порядок соотношения этих уровней энергий в расчете на единицу
энергии, известный из теорий фундаментальных взаимодействий:
1  1   22
1 1 
2
1
 1,05  10 2
(53)
Отношение способности к взаимодействию протона по собственным
энергиям (сильных взаимодействий) к его взаимодействию по эффективным
сечениям (гравитационным) равно:
2m p c 2 r
Gm p m p
 6  10 40
(54)
( здесь принимается, что мера способности к взаимодействию для протона
определяется так же как и для электрона – по собственным параметрам).
При фотоэффекте на свободном электроне вся энергия (  ô ) и импульс
( p ô ) фотона передаются электрону. Признанная теория на основании законов
сохранения энергии и импульса записывается так:
ô  K
pô  p
(55)
(56)
Умножив равенство (56) на скорость света и приравняв правые части
равенств, получим:
K  pc
(57)
Отсюда делается вывод о не соблюдении законов сохранения энергии и
импульса.
Предлагаемая теория показывает:
В начале процесса столкновения фотона с электроном имеем импульс ( p ô )
фотона и собственный импульс ( p 0 ) электрона. В окончании процесса импульс ( p ) поступательного движения электрона перпендикулярен к его
собственному импульсу. То есть, имеем абсолютное значение импульса
компонент ( p ) и ( p 0 ):
pô  p0  p 2  p02
(58)
Умножая обе части равенства на скорость света и вычитая энергию покоя
электрона ( p0 c  E0 ), получим:
pô c   ô  p 2 c 2  p02 c 2  p0 c  K
Из равенств (55) и (59) приходим к выводу: при фотоэффекте законы
сохранения энергии и импульса соблюдаются.
(59)
Известно из экспериментов, что при распаде систем стабильных частиц
выделяются различные «элементарные» частицы. По нашим рассуждениям
эти частицы имеют нестабильные вихревые поля. Если энергия их
стабилизации меньше энергии вихревых полей, сечение (5) этих полей
увеличивается со временем при удалении от места распада системы. С
увеличением сечения – не стабильной массы растет «сечение
взаимодействия» с веществом и проникающая способность через вещество
уменьшается. Если энергия стабилизации больше энергии вихревых полей,
когда скорость удаления от места распада системы близка к скорости света,
сечение – не стабильная масса уменьшается и, соответственно, уменьшается
и «сечение взаимодействия» с веществом, но проникающая способность
увеличивается. Это доказано в экспериментах Нобелевских лауреатов по
физике за 2015г. «Масса нейтрино изменяется по мере прохождения
расстояния от Солнца до Земли». Проводятся эксперименты и по флуктуации
вакуума, в которых, как мы ожидаем, будут получены вихревые поля –
порции от электрического непрерывного поля.