Новый вывод и уточнение формулы так называемой «эквивалентности массы и энергии»

В докладе уточняется известная формула так называемой «эквивалентности массы и энергии». Приводится простой ее вывод на основе такой модели существования материи, которая в себя включает новые математические модели энергии и силы.

Научно-технический прогресс сегодня подошел к черте, после которой должно начаться кардинальное изменение традиционных технологий любого производства, начиная от средств изготовления товаров широкого потребления до наукоемкого изделия уникального применения. Эти изменения предполагают как существенное сокращение расхода сырьевых  и энергетических ресурсов, так и условий, в которых реализуются технологии. Именно только такой путь развития может успешно разрешить острейшие проблемы безвозвратного сокращения сырьевых и энергетических запасов на Земле. Исследования показали, что эти технологии связаны с познанием свойств существования материи на нано уровне и уже получили свое название – нанотехнологий.

Анализ информации об этом измельченном уровне существования материи указывает на недостаточность адекватных природе знаний в современной науке [1,2,3]. Более того, в теоретической физике, ответственной за эту область человеческой деятельности, продолжается кризис, начатый еще в конце XIX века. 

Классический процесс познания природы, как правило, требует разработки новых теорий, новых моделей, пытающихся реально отразить окружающий мир в той либо иной области его существования. Опыт показывает, что такие теории и модели создаются на базе постулат – аналог аксиом арифметики, о которых идет речь во второй проблеме Д.Гильберта. Адекватность природе разрабатываемых моделей зависит от того, насколько, эти постулаты поддержаны статистикой эксперимента. Опыт исследований в современной физике показал, что далеко не всегда удавалось иметь такую поддержку, и когда такая поддержка недостаточная, тогда разработанная модель, хотя и имеет привлекательный вид, однако, она далеко не отражает действительность. Особенно это можно наблюдать в моделях, уровень абстракции в которых представлен аппаратом математики. Безусловно, познание природы должно быть направлено на работу с математическими моделями, ведь это высший уровень научного достижения, однако, обнаруживать в таких моделях их адекватность природе весьма затруднительно. Процесс создания моделей, отражающих реальное состояние природы, может быть облегчен, если вначале создать чисто физическую модель, и, затем, уже для нее искать математический образ. Однако практика исследований в физике показала, что легче найти абстрактную модель – математическое выражение, а затем уже ему приписать свойства, которыми должна обладать природа. Особенно становится заманчивым пойти по этому пути в исследованиях, если математический образ носит исключительно эстетичный, красивый вид. В этом случае в физике говорят, что ученый заражен синдромом Пигмалиона, т.е. он настолько «влюбляется» в придуманную им математическую модель, что, ослепленный этим, наделяет свойства своей модели природе, не видя в этом абсурдность.

Среди всевозможных свойств материи человеческую деятельность всегда привлекала ее скалярная характеристика энергия. Понимание ее сущности в современной науке не однозначно, оно является следствием разнообразия человеческих мировоззрений. Хорошо если ученый материалист, то тогда, исследуя энергетические явления в природе, он защищен от мистики и субъективизма. Однако идеалистическое мировоззрение в исследованиях природы «породило» представления, в которых энергия выступает как субстанция наравне с материей, а то и вообще приоритет отдается энергии, отрицая материю как объективную реальность независимую от субъекта-исследователя. Это последнее опирается на известный субъективный идеализм  в философии, получило название энергетизма.

В современной физике весьма часто в понятие энергии вкладывают свойства, которые диктуются лишь математическим выражением – математической моделью и «заземление» при этом на природу не просматривается. Есть математические модели (формулы), которые в определенной мере правильно отражают энергетические зависимости (угаданные ее автором), а вот обоснование того, что угаданная формула адекватно природе отображает ее состояние либо вообще отсутствует, либо основано на весьма сомнительных суждениях. Например, формула энергии

 

 (1)                  

 

подтверждается экспериментом, а выводится А.Эйнштейном в суждениях, которые путаются в мистических выкладках теории относительности, т.е. способствуют к введению читателя в заблуждения. Кроме того, в модели, на которую, согласно формуле (1), опирается автор теории относительности, отсутствует объяснение, что такое масса покоя.  

Следует также заметить, что эта формула была задолго известна до А.Эйнштейна (за 33 года) и, начиная с ее первооткрывателя  Н.А. Умова и известных ученых Дж. Дж. Томсона, О. Хевисайда, Р. Р. Сирла, М. Абрагама, Х. Лоренца и А. Пуанкаре [1], ни кому из них так и не удалось показать, почему в качестве скорости в выражении (1) используется скорость света. Кроме того, почему энергия количественно должна быть прямо пропорциональной массе, ведь в рассматриваемом тождестве коэффициент пропорциональности, согласно официальной физике, равен константе с2.

Кроме того, приведенные выше суждения, особенно становятся понятными, если учесть, что  масса m классически всегда понималась, как некоторое неподвижное состояние материи, находящееся в виде дискретных частичек. То есть ее существование  не связывается с временной координатой, как  перемещение материи во времени и в трехмерном пространстве. Другими словами, современное понимание единицы измерения массы, в отличие от энергии, не является мерой движения материи. Таким образом, нет ответа на вопрос, почему в выражении (1) энергия отождествляется с массой.  

Исследуем приведенную выше формулу (1) с позиций модели существования материи, которая представлена в [2,3,4]. В этой модели под веществом понимается тот участок вакуума, который находится в неоднородном состоянии. Аналогично понимается и поле как та же  неоднородность распределения материи в вакууме. Обратим внимание на то, что здесь речь идет не вообще о неоднородности материи в пространстве, а только о случае неоднородности распределения сгустков материальной субстанции в вакууме. Дело в том, что исследуемый вакуум составлен из сгустков материальной субстанции, структурное распределение материи в котором в настоящем докладе не рассматривается, а оно относится уже не к веществу, а к другой форме существования материи.

В такой модели магнитное и гравитационное поле находятся во взаимосвязи, в которой при определенных обстоятельствах магнитная моно масса, находящаяся в поступательном движении со скоростью распространения света (только в таком состоянии движения в природе существует магнитное поле одного знака), переходит в гравитационную массу. И тогда эта гравитационная масса (сгусток материальной субстанции вакуума) поступательно движется с той же скоростью света. В данном случае рассматриваемая масса движется под действием силовой линии Фарадея, которая преобразовалась из линии магнитной поля в силовую линию так называемого кинетического поля. В этом случае речь идет о той половине силовой линии магнитного поля, в которой сгустки вакуума отталкиваются от центра его генерации. Что относится к другой половине силовой линии магнитного поля, которая притягивает сгустки вакуума, то она теперь уже исполняет роль гравитационного притягивания содержимого вакуума, т.е. является силовой линией гравитационного поля. Таким образом, эта часть силовой линии магнитного поля, воздействуя на окружающие сгустки, притягивает их к движущемуся сгустку, чем и позволяет обнаруживать себя как неоднородное состояние вакуума, характеризующее гравитационные свойства присущие веществу. Это явление проявляет то свойство вещества, которое обычно идентифицируется с гравитационной массой. Из приведенной модели видно, что гравитационная масса отражает лишь неоднородность распределения сгустков в вакууме и стоит эту неоднородность ликвидировать как-то, что называют гравитационной массой – исчезнет.

Рассмотрим энергию этого сгустка материи – элементарного представителя массы. Исходя из того, что энергия, по классическому определению относится к скалярной характеристике материи, т.е. является мерой ее движения, то привлечение математики для анализа рассматриваемого явления природы должно основываться на исследовании функции, описывающей это движение. Понятно, что аргументом указанной функции выступает скорость изменения потенциалов физического поля, к которому относится данное движение. В качестве примера такой функции есть количество движения, которое присутствует в любом поступательном перемещении тела. Если эта скорость постоянна, то она совпадает с формулой количества движения конкретного тела с массой m, т.е. функция, характеризующая движение сгустка материальной субстанции  в рассматриваемом выше случае примет вид

 

  (2)                  

 

Выполним исследование этой функции. Рассмотрим ее неопределенный интеграл, который равен

(3)

Как не трудно догадаться первое слагаемое правой части этого равенства соответствует кинетической энергии тела движущегося равномерно и прямолинейно. Константа С характеризует потенциальную энергию, вызываемого в нашем теле (сгустком материальной субстанции) силовыми линиями внешних полей и может быть превращена в кинетическую, если эти поля начнут изменять напряженность своих потенциалов по отношению к нему. Таким образом, уместно сформулировать определение.

Определение

Под энергией следует понимать неопределенный интеграл функции движения материи, аргументом которой выступает скорость изменения напряженности потенциалов полей, вызывающих это движение.

В [2,3,4] показано, что в вакууме могут оказаться в зоне их полевых взаимодействий,  во время экстремальной ситуации (случай Большого взрыва), два таких сгустка движущихся в противоположных направлениях. Тогда под влиянием силовых линий Фарадея, которые в данном случае расположены вокруг них, эти сгустки притягиваются до определенного расстояния между ними. Полному притягиванию друг к другу сгустков, т.е. совмещение в пространстве не позволит их движение в противоположных направлениях. Так формируется гравитационный диполь. Он будет неподвижен. Его энергия состоит из энергии согласно выражению (3) и такой же энергии, но только сгустка материальной субстанции , который до состояния диполя двигался в противоположном направлении, т.е.

(4)

Из [2,3,4] следует, что во время Большого взрыва скорость движения сгустков соизмерима со скоростью распространения электромагнитной волны, т.е. равна с, и поскольку сгустки в вакууме все одинаковы, значит , то тогда, объединив константы, как результат интегрирования в одну константу выражение (4) примет вид

 (5)

Таким образом, у известной формулы, которую так любят приписать Эйнштейну, появилась недостающая константа, которая указывает на присутствие у нашего диполя, потенциальной энергии, вызываемой  бесконечным количеством неоднородностей вакуума и отстоящим от него на любом расстоянии. Диполь гравитационных масс, соединенный из двух элементарных масс, и полученных из моно полюсов противоположного знака магнитного поля сгустка материальной субстанции вакуума, представляет собой элементарную единицу массы покоя. Особо отметим, что эта масса диполя, а, в конечном итоге, и масса тела, отражает не какую-то «рассыпчатую структуру частиц» материальных субстанций, а напряженное состояние двух искажений вакуума, когда они, с одной стороны, притягиваются друг к другу и, с другой стороны, пытаются удалится друг от друга в противоположных направлениях. Реакция этого балансирования в гравитационном диполе есть силовая линия гравитационного поля, расположенная по две противоположные его стороны. Следует, также, заметь, что силовые линии гравитационного поля,  по обе стороны элементарной массы покоя, существенно слабее силовых линий магнитного поля, из которых они в природе получаются. Это находит свое объяснение в том, что они, в отличие от магнитных силовых линий представлены практически из одной половины линий, притягивающих к себе сгустки материальной субстанции вакуума. Та половина линий, которая работает на отталкивание сгустков ослаблена за счет перехода ее силовых возможностей в «организацию» силовых линий кинетического поля, т.е. в движение этих сгустков. Таким образом, масса это результат движения неоднородности распределения материи в вакууме и, естественно, что его главной интегральной характеристикой, мерой измерения есть скалярная характеристика этого движения, т.е. энергия (5).

 Рассмотрим вторую, но уже векторную характеристику движения материи – силу. Ее следует связывать с явлением природы, когда происходит изменение скорости движения элементарной массы, либо их совокупности, присутствующей в теле вещества. Как уже об этом упоминалось выше, элементарная масса вещества, своим происхождением обязана двум сгусткам материальной субстанции вакуума, которые до их встречи двигались в противоположном направлении. Эти движения удерживаются магнитными силовыми линиями и таким образом два сгустка находятся друг по отношению к другу в виде диполя. Нарушение состояния покоя одного из сгустков вызывает в нем изменение напряженности силовой линий гравитации, которое незамедлительно приводит диполь в неустойчивое положение. А это нарушение происходит, если движение диполя совпадает с движением одного из сгустков, которое было в момент его формирования.  В такой ситуации в вакууме вокруг «сгустка-напарника» возникают дополнительные силовые линии гравитационного и кинетического полей. Эти силовые линии, направленные на разрыв диполя, т.е. «сгусток – напарник» начинает двигаться в противоположную сторону движению, которое вызывает такое состояние «содружества» двух сгустков.  Это явление в природе соответствует гравитационной инерции и своим воздействием на разрушение диполя может привести и к разрушению целостности тела. Его следует идентифицировать с явлением действия силы. Заметим, что если скорости превысят скорость света, при которой во время Большого взрыва формировалась данная элементарная масса, то произойдет и разрушение диполя, из совокупности, которых состоит вещество.

В природе могут возникать ситуации, когда силы направленные на разрушение диполя удерживаются другими силами, благодаря которым существует вещество, либо первозданная материя – имеется в виду форма существования материи  в виде вакуума. Тогда в таком распределении материальной субстанции возникает упругость, при разрушении которой тоже возникает явление действия силы. Сила всегда имеет свою направленность действия – вот почему ее относят к векторной характеристике движения материи.

Оказалось, что если продифференцировать функцию движения по его скорости, разновидности которых были рассмотрены для исследования энергии, то полученная производная на фиксированном интервале времени, либо фиксированном участке одной из координат трехмерного пространства будет отображать явлением действия силы. Например, рассмотрим поступательное движение тела, т.е. его частный случай, когда оно движется по прямой линии. Такое движение описывается функцией, аналитическое представление которой совпадает с  формулой количества движения (1). В этом случае скорость изменения движения тела не происходит и производная рассматриваемой функции равна нулю. Таким образом, в движущемся теле отсутствует явление, которое мы обозначили силой. Если на пути тела возникает, тормозящее движение, либо его ускоряющее, то такое явление связывают с понятием силы, действие которой направлено на изменение исходного движения. Функция, отображающая это действие, совпадает с  производной исходной функцией  движения материи

 

(–1)n(6)

где при n – четном значении сила действует на ускорение движения, а при нечетном значении – на его торможение.

Следует заметить, что в процессе возникновения силы в приведенном выше случае, участвуют два движения. Одному из них были приписаны свойства основного движения, а второму вспомогательные – торможения, или ускорения. В равной степени вспомогательное движение может выступать как основное, и тогда то, которое было основным – выступает вспомогательным, т.е. два движения равноправны в выработке силового явления в природе. Из этого следует, что для двух движений имеет место появление силы в соответствии с выражением (6). Тогда приравняв производные двух функций, отражающих два исходных движения, получим уравнение, корни которого укажут при каких скоростях движения две движущиеся материальные системы, описываемые двумя функциями, будут уравновешены. Такие уравновешенные системы находятся в напряженном состоянии, т.е. если ослабить силу, вырабатываемую одной из подсистем, общая система придет в неустойчивое состояние – выйдет из равновесия. Исследованию таких систем требуется отдельная работа, которая не предусмотрена в настоящем докладе.

Таким образом, анализ функции, описывающей движение материи, с позиций исследования ее неопределенного интеграла, либо производной позволяет определить две важнейшие характеристики движения материи, а именно: скалярной характеристики – энергии (интеграл) и его векторной – силы (производной). Кроме того, на основании новой математической модели энергии удалось, с одной стороны, уточнить известную формулу, отражающую так называемую «эквивалентность массы и энергии», и, с другой стороны, привести принципиально новый ее вывод.

Литература

  1. Окунь Л.Б. Формула Эйнштейна: . «Не смеется ли Господь Бог»?/ Л.Б.Окунь // УФН. – 2008. – т. 178. – С. 543-555.
  1. Вышинский В.А. Новая модель существования материи. Научный доклад Вице-президенту Украины академику Наумовцу А. Г. от 15.04.2010 вх. номер 42/91-В
  2. Вышинский В.А. Физика вакуума и вещества / В.А. Вышинский // Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №42378, 22.02.2012
  3. Вышинский В.А. Об одной модели существования материи в вакууме/ В.А. Вышинский // Международная научно-техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии». –  Воронеж . – 2012

 

Работает на Drupal, система с открытым исходным кодом.