© Анатолий Трутнев, 2021

ISBN 978-5-0055-8955-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие

На страницах книги представлены материалы о взаимодействии материи с пространством. Это завершающий этап проведенных исследований. Их частичные результаты были изложены в ранее опубликованных книгах: «Физика пространства», «Сборник статей по физике пространства», «Таинственная гравитация», «Новый взгляд на природу материи и пространства», «Происхождение стабильных элементов», «Квантовая физика и нити пространства». Исследования, проводились по смоделированной системе. Использование её базисных принципов, позволило описать механизм гравитационного взаимодействия материальных тел, удаленных на большие расстояния. А также гравитационную эффективность материальных тел на примере солнечной системы. Раскрыть сущность связи само гравитации с выделением кинетической энергии. Дано новое понимание процесса рождения ядер новых химических элементов в недрах звезд. Объяснены причины неизменности скорости фотонов различных энергий в данной среде, несущих разное количество материальной энергии, а также, почему при пересечении проводником магнитных силовых линий, в нем возникает электрический ток. Высказаны предположения о времени образования темной материи, о кандидате на роль темной энергии и сделан прогноз о продолжительности процесса ускорения движения галактик. Приведены примеры, косвенных доказательств реальности существования силовых нитей пространства. Представлен новый взгляд к понятиям «странностей» квантовой физики: запутанности фотонов и туннелирования с позиции силовых нитей пространства. Рассмотрено структурное построение электронов, протонов, нейтронов, как квантовых объектов, исходя из базовых принципов смоделированной системы. Показан механизм образования пакетов энергии (глюонов) кварками, находящимися внутри протонов и нейтронов при их движении в силовых нитях ядерного пространства.. Раскрыта глубинная суть цветовых зарядов и показан механизм взаимодействия частиц, обладающих цветовыми зарядами. Книга иллюстрирована рисунками, раскрывающими суть результатов проведенных исследований.

Исследования проводились с использованием физических явлений, процессов фактически происходящих в природе. В подтверждение полученных результатов и выводов использованы данные других авторов, приведенные в публичной литературе. Книга содержит 6 глав. В каждой главе, представлена определенная физическая сущность и приведены публичные сведения о ней.

Настоящая книга рассчитана на любознательных думающих читателей, в ней приоткрываются новые горизонты физики. Как во всем новом, в ней присутствуют спорные аспекты, исчерпывающие ответы, на которые будут получены со временем

Глава 1. Материя

Слово материя – термин неоднозначный. У него имеется значительное количество различных определений, во многом зависящих от контекста. Материя – это одно из основных понятий физики. В процессе развития физической науки оно углублялось и расширялось. Например, Ньютон считал, что для описания материальных объектов достаточно было указать их массу, температуру, объем. С появлением общей теории относительности в понятии материи уже подразумевалась её связь с гравитацией и гравитационными волнами, а разработанная на принципиально новых концепциях квантовая физика коренным образом изменила представление физиков о мироздании.

Основными видам материи являются: вещество, антивещество. кварк – глюонная плазма, поле. квантовые поля различной природы, а также материальные объекты неясной физической природы – темная материя и темная энергия.

1.1 Вещество

Одним из основных свойств различных веществ является наличие у них определенного количества массы и энергии.

1.1.1 Масса

Ещё на ранней стадии цивилизации люди задумывались над вопросом, что такое масса. На протяжении тысячелетий ученые многих стран пытались раскрыть основные свойства массы. Первым, математически описавшим эту проблему, был И. Ньютон. По Ньютону масса тела обладает двояким свойством. В первом случае она инертна (m_i) и представляет собой отношение негравитационной силы к ускорению, а во втором гравитационная (m_g) определяет силу притяжения тела другими телами и притяжение самим телом других тел. Обе эти величины тождественны друг другу, хотя и получены экспериментально в ходе разных экспериментов и имеют принципиально разную физическую природу.

Теория гравитации Ньютона базируется на силах тяготения, которые являются дальнодействующими и распространяются мгновенно. Она получила всеобщее признание с момента опубликования и продержалась до 1905 года, когда была замена специальной теорией относительности Эйнштейна. Если в классической механике Ньютона масса тела, вследствие закона сохранения массы, во всех процессах оставалась неизменной, то в релятивистской механике СТО Эйнштейна понятие массы приобретала более глубокий смысл. В ней рассматривалось движение тел (частиц) со скоростью близкой к скорости света. Связь между скоростью тела и его импульсом (p) определялась не по традиционным классическим канонам, а следующим соотношением.

где m₀ – масса тела, v – скорость тела. c – скорость света.

При скорости тела значительно ниже скорости света связь импульс тела с его скоростью переходит в классическое соотношение p=mv, а величина m₀ называется массой покоя. В релятивистской механике масса движущего тела (частицы) не равна массе покоя тела, а растет с увеличением его скорости:

В классической механике постулируется закон сохранения массы, потому масса системы тел в ней равна сумме масс тел, входящих в эту систему. В отличие от неё, в релятивистской механике в эту сумму включаются энергия связи и энергия движения частиц относительно друг друга, поэтому здесь закон сохранения массы и закон сохранения энергии объединяются в единый закон сохранения массы – энергии.

Современное представление о массе базируется на общепринятой квантовой теории поля в лице Стандартной модели. Основу её составляют 12 фундаментальных квантовых полей, квантами которых являются три поколения фермионов: 6 кварков, 6 лептонов и соответствующих им 12 античастиц. Кварки участвуют в слабом, электромагнитном и сильном взаимодействии, лептоны в первом и втором, а нейтрино только в первом взаимодействии. Переносчиками этих взаимодействий являются бозоны: фотон, глюон, W и Z.

Согласно Стандартной модели протоны и нейтроны, из которых состоят ядра химических элементов, образованы из кварков, связанных между собой безмассовыми частицами глюонами. При этом подавляющая часть массы нуклонов обусловлена кинетической энергией кварков и глюонов, а остальная часть это масса покоя кварков.

Особое место в Стандартной модели занимает, так называемое поле Хиггса. Дело в том, что согласно симметрии микромира, элементарным частицам запрещено иметь массу, а скалярное поле Хигсса спонтанно нарушает эту симметрию, и вытекающие из неё запреты не выполняются. Считается, что элементарные частицы приобретают массу взаимодействуя с этим полем, причем чем сильнее (плотнее) это взаимодействие, тем большую массу приобретает частица и, наоборот. Это положение теории Энглера – Браута – Хигсса подтверждается наличием больших масс у бозонов W и Z и отсутствием массы у фотона и глюона, а также тем, что массы частиц Стандартной модели имеют разброс на 11 порядков. Поле Хигсса это квантовое поле и квантом этого поля считается частица бозон Хигсса. Взаимодействие каждой элементарной частицы с бозоном Хигсса жестко фиксировано, чем массирование частица, тем сильнее взаимодействие и наоборот. В 2012 году в Церне, на Большом адроном колайдере, была открыта новая частица по своим свойствам соответствующая бозону Хиггса. Современная концепция природы массы также представлена и в других теориях, в частности в поляризационной теории Мироздания (ПТМ), согласно которой масса образуется в результате поляризации вакуума. Но несмотря на впечатляющие успехи современной физики по углублению понятия основных свойств массы, её природа до сих пор содержит в себе неясности и загадки. Например, почему одни частицы имеют массу, а другие нет? Каков механизм взаимодействия частиц с полем Хиггса и чем обусловлена плотность их сцепления с ней? Почему масса одних частиц (электрон) имеет отрицательный заряд, а масса других (протон) положительный заряд? Каков механизм порождения безмассовым фотоном частиц (электрон – позитрон), обладающих массой? На эти вопросы у современной физики нет однозначных ответов. Проблема физической природы массы ещё далеко не исчерпана и, по мнению автора, новое физическое осмысление приведенных вопросов и получение на некоторых из них определенных ответов, может дать смоделированная система взаимодействия материи с пространством, базирующаяся на следующих принципах.

Методика моделирования

Реалии (R) окружающего мира являются результатом взаимодействия материи (W) и пространства (P).

R = W + P

1.Последней неделимой частицей материи является положительно заряженная частица гравитон (g), а последней неделимой частицей пространства является отрицательно заряженная частица простон (p).

2. Взаимосвязь материи с пространством осуществляется энергией. Энергия проявляется в двух видах: энергии материи (E_m) и энергии пространства ( – E_p.), которые взаимно переходят друг в друга.

3. Пространство в смоделированной системе представлено совокупностями простонов, собранных в «силовые нити», которые, в свою очередь, образуют своеобразную «сеть», равномерно напряженную во всех направлениях за счет сил отталкивания одноименных зарядов.

4. Материя в смоделированной системе представляет собой совокупность гравитонов, размещенных определенным образом между силовыми нитями пространства.

Гравитон это сгусток энергии материи, а простон это сгусток энергии пространства. Сгустки образовались в начальной стадии образования Вселенной. Частицы одинаковы по модулю и обратные по знаку

Все материальные тела (от частиц до галактик) движутся в силовых нитях пространства и деформируют их. Протон сжимает, а электрон расширяет силовые нити пространства, в этом их фундаментальное сходство и различие. Несмотря на то, что протон тяжелее электрона в 1840 раз, у частиц одинаковые по величине, но разные по знаку заряды.

В современном мире все физические, химические, биологические, ядерные процессы, явления, взаимодействия происходят при непосредственном участии энергии материи и энергии пространства. Они взаимно переходят друг в друга и служат основой для формирования всего многообразия различных видов энергии (механической, химической, ядерной и др.) и способов их перехода одного вида в другой.

Результаты моделирования

В настоящее время в научном мире доминирует теория рождения Вселенной в результате Большого Взрыва. До него она была» сжатой до точки, так называемым ничто, с колоссальной плотностью. В этом ничто шли процессы, которые довели его до определенного состояния и оно взорвалось. После Взрыва началось поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной.

Первой после Большого Взрыва считается Планковская эпоха с температурой 10³² K и плотностью около 105 г/см³. Длительность её составляла 10^—43сек. В это время во Вселенной была только энергия

Через 10^—35 секунды после наступления Планковской эпохи наступила эра инфляционной эпохи. В этот период Вселенная увеличилась в 10⁵⁰ раз. В ней всё ещё преобладает излучение, но здесь уже появились субатомные частицы: кварки и электроны, которые пока не имели массы.

Между 10^—12 и 10^—6 секунды после Большого Взрыва наступила кварковая эпоха. Температура в этот период развития Вселенной составляла более 10¹²К. При таких условиях кварки не могли образовывать адроны. В это время Вселенная была заполнена кварк-глюонной плазмой.

В течение от10^—6 и до 1 с после Большого Взрыва температура Вселенной опустилась ниже10¹²К и кварк-глюонная плазма охладилась до величин, при которых кварки группировались и образовывали адроны. В ходе адроновой эпохи (1 – 10 секунд) адроны аннигилировали с антиадронами. В результате появились пары лептонов и антилептонов. Из всех лептонов самые известными лептонами являются электроны.

По мере охлаждения Вселенной протоны и нейтроны образовывали ядра водорода и гелия и через 3 минуты, после Большого взрыва во Вселенной началось формирование стабильных атомов водорода и гелия. Происходило это путем захватывания электронов ядрами водорода и гелия. Эта эпоха называется фотонной. Продолжалась она 380 тысяч лет. К её концу температура Вселенной опустилась до 3500⁰К и она стала прозрачной для прохождения фотонов.

К настоящему времени разработано достаточно большое количество теорий, представляющих собой различные модели рождения и развития Вселенной, но большинство физиков считают теорию Большого Взрыва, как наиболее теоретически обоснованную модель Вселенной. Многие аспекты этой теории были теоретически предсказаны и экспериментально подтверждены. Так на основании её положений было установлено постоянное расширение Вселенной и открыто в ней фоновое излучение в размере 2,7 К. Но наряду с достоинствами, у теории Большого взрыва есть определенные границы применимости и она требует дополнения и усовершенствования. Используя базовые принципы системы взаимодействия материи с пространством, попробуем дополнить и уточнить некоторые её положения.

Рабочая гипотеза взаимодействия материи с пространством основывается на постулате об энергии. Энергия существует в двух видах: энергии материи (E_m) и энергии пространства ( – E_p.), которые взаимно переходят друг в друга. Именно эти энергии являются исходным «материалом» Большого Взрыва, именно из них возникли все частицы окружающего мира. Рассмотрим поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной, исходя из этого принципа.

Начальный отсчет. В начале Взрыва (10^—43—10³⁵ сек.) излучения энергий были обособлены и не взаимодействовали между собой, Температура энергии материи составляла 10³²К, а энергии пространства 0 К. (Рис.1.а). В этот период и образовались сгустки энергии материи (гравитоны) и сгустки энергии пространства (простоны). В течение 10³⁵ – 10^—30 секунды отдельные простоны группировались (объединялись) в «силовые нити», а другие остались «свободными». Часть гравитонов тоже объединялись (сливались) в сверхмассивные сгустки (частицы), но большая часть оставалась в «свободном» состоянии.

Эра инфляции. Когда возраст Вселенной достиг 10^—35 секунд произошло перемешивание энергий (Рис.1.b), приведшее к её экспоненциальному взрыву, в результате которого её первоначальный размер увеличился 10⁵⁰ раз Значительная часть инфляционной энергии израсходовалась на растяжение силовых нитей пространства и образование из них своеобразной «сети», равномерно напряженной во всех направлениях, то есть на формирование пространства современной Вселенной (Рис.1.c). В инфляционный период во Вселенной в результате перемешивания энергий лавинообразно падали температура и плотность излучения, и при достижении определенных значений этих показателей начали образовываться первые представители обычного вещества частицы разных зарядов.

Кварковая эпоха. Она началась в 10^—30