Физическая природа массы
В.Н. Власенко, ИЧП "Омский институт
математической физики и информатики"
В
течение 5 лет в Омском институте математической физики и информатики
разрабатывается линейная теория гравитации и на ее основе единая
гравитационно-электромагнитная теория [1,2]. При изучении механизма
гравитационного притяжения в конце 1994 года была сформулирована концепция
частицы-генератора, которая создает микрообъекты типа электрона, протона, фотона
и так далее [3]. В 1995 году на основе этой концепции была начата разработка
вращательной теории частиц [4,5], которая позволила по-новому взглянуть на
физическое содержание квантовой механики. В этой работе излагается краткое
содержание доклада [3].
1. Линейная теория гравитации
Запишем
закон тяготения Ньютона:
где
-константа
взаимодействия. Множитель связан с
трехмерностью пространства и выделен специально,чтобы исключить его из
уравнений. По аналогии с законом Кулона закон тяготения Ньютона выводится из
уравнения
где
- векторная
напряженность гравитационного поля, - плотность
массы покоя. Для решения этого уравнения вводится гравитационный потенциал :
Уравнения
(1.2) и (1.3) образуют стационарную систему уравнений. Перейдем к
нестационарным уравнениям. Для этого к вектору применяем
преобразование Лоренца и получаем 4-вектор напряженностей , где S
-скалярная напряженность гравитационного поля. Чтобы получить релятивистское
уравнение, необходимо уравнение (1.3) расширить до 4-градиента, уравнение (1.2)
до 4-дивергенции. В результате получаем систему уравнений гравитационного поля:
где
с - скорость света.
Далее
было сделано объединение теории гравитации и электродинамики. При этом
потребовалось ввести массы покоя гравитона m0 и фотона m1. Введем обозначения: - константа
электромагнитного взаимодействия, - плотность
электрического заряда, - плотность
тока и
где
h - постоянная Планка. Уравнения единой теории разделим на 3 уровня.
Внешний
уровень:
Уровень
вещества:
Уровень
напряженностей:
Вторая
пара уравнений Максвелла и калибровка Лоренца есть следствия этой системы
уравнений. Гравитационный и электромагнитные потенциалы и входят в эту
систему уравнений в явном виде.
2. Механизм гравитационного притяжения
При
изучении механизма гравитационного притяжения также потребовалось ввести массу
покоя гравитона [1,2]. Рассмотрим этот механизм на качественном уровне. Пусть
материальная точка покоится и создает стационарное гравитационное поле. Если
тело излучает "что-то", несущее энергию и импульс, то оно должно
поглощать аналогичное "что-то", чтобы выполнялись законы сохранения
энергии и импульса. В результате была построена теория встречных полей, в
которой стационарное гравитационное поле раскладывается в сумму двух
нестационарных гравитационных полей, движущихся навстречу друг другу. Эти
гравитационные поля создаются потоками гравитонов, которые движутся по круговой
траектории с радиусом l0. При этом гравитон может находиться в двух физически
различных состояниях. В одном состоянии гравитон излучается и не может
поглощаться веществом. Пройдя половину окружности, он переходит в другое состояние,
в котором может поглощаться веществом. На обратном пути гравитон поглощается
встречающимся веществом, передает ему свой импульс, и в результате создается
сила гравитационного притяжения, которая имеет радиус действия, равный 2l0.
Для
гравитона было получено квантовое уравнение
которое
описывает положение гравитона на окружности.
Аналогично
был разработан механизм электрического притяжения и отталкивания.
3. Концепция частицы-генератора
Гравитон,
вращаясь по окружности, обладает моментом импульса. Чтобы при испускании
гравитона не происходило нарушения закона сохранения момента импульса,
необходимо наличие вращения у излучающего микрообъекта. Чем больше масса
микрообъекта, тем больше излучается гравитонов, тем с большей скоростью
вращается микрообъект и тем меньшие размеры он имеет. На основе этих
качественных рассуждений была сформулирована следующая концепция [3].
Микрообъект
создается частицей-генератором, которая движется со скоростью света и кривизна
траектории которой пропорциональна массе покоя микрообъекта. Относительно
генератора можно сделать предположение, что это асимметричный вращающийся
объект с линейными размерами порядка м. Физика
подошла к объектам нового структурного уровня.
Если
время измерения велико, то покоящийся микрообъект воспринимается как шар. Если
время измерения мало, то микрообъект воспринимается как фрагмент сферы и
появляется элемент случайности. Если микрообъект движется, то сфера
преобразуется в некоторое многообразие, обладающее волновыми свойствами, и
возникает дуализм волна-частица.
4. Вращательная теория частиц
На
основе концепции частицы-генератора начата разработка вращательной теории
частиц [4,5]. Математическим аппаратом на данном этапе исследований является
теория пространственных кривых. Уравнениями движения генератора является
система уравнений Френе:
где
К - кривизна траектории генератора, - ее кручение,
единичные вектора: - касательный,
- нормали, - бинормали.
Для случая равномерного прямолинейного движения микрообъекта были получены
формулы
где
m0 - масса покоя микрообъекта, - его импульс.
Генератор движется по винтовой линии. Ось винтовой линии есть траектория
микрообъекта в смысле классической механики. Это прямая линия. Масса движущегося
микрообъекта равна
Радиус
цилиндра винтовой линии равен
Пусть
микрообъект находится в состоянии покоя в начале координат. Тогда для
радиус-вектора генератора получаем уравнение
Генератор
вращается по окружности. Эта теория строилась для микрообъектов с нулевым
спином.
В
работе [5] изучалось движение генератора, когда микрообъект находится в силовом
поле. В частности, рассматривалась модель атома водорода Н.Бора. При наличии у
микрообъекта момента импульса у кручения траектории генератора появляется
периодическая составляющая.
В
работе [4] сделана попытка изучить спин микрообъекта. Спин связан с кручением
траектории генератора, и для описания этой связи вводится собственный центр
инерции микрообъекта . В результате
найдено строение 4-тензора спина
где
- вектор
изоспина, sij - антисимметричный тензор спина, в который вкладывается
псевдовектор спина . Для изоспина
найдена его реализация в физическом пространстве.
5. Квантовая механика
Запишем
уравнения скалярного микрообъекта, движущегося с постоянной скоростью, на языке
классической физики
где
m - масса движения, - единичный
вектор направления движения. Квантовые уравнения получаем путем перехода к
операторам
и
введения функции состояния с условием
нормирования . Запишем
квантовые уравнения:
Они
имеют решение:
где
- классическая
координата микрообъекта, t0 - начальный момент времени. Эта функция описывает
поле синхронно движущихся генераторов. Выделим один из них. Пусть
где
- координата
начального положения микрообъекта. Тогда получаем условие синхронизации . Плоскость
векторов можно назвать
плоскостью синхронного испускания. В результате функция (5.4) преобразуется в
волновую функцию генератора.
Введем
длины волн
где
-длина волны
Комптона; - длина волны
де Бройля; - длина пути
генератора, когда его проекция на синхронную плоскость совершает один оборот. В
результате получаем соответствие между квантовыми характеристиками микрообъекта
и параметрами траектории генератора:
Для
случая прямолинейного движения микрообъекта установлено точное соответствие
между движением генератора, волновыми свойствами микрообъекта и его движением в
смысле классической физики.
Движение
генератора по винтовой линии можно разложить на два ортогональных движения по
прямой и по окружности. Волновая функция микрообъекта есть произведение
одномерных представлений группы движения по прямой и группы вращения по
окружности. Таким образом, квантовая механика описывает движение генератора на
языке теории представлений групп.
Список литературы
Власенко
В.Н. Единая гравитационно-электромагнитная теория. Омск: изд-во ОИМФИ, 1994. 32
с.
Власенко
В.Н. Становление единой гравитационно-электромагнитной теории. Омск: изд-во
ОИМФИ, 1995. 48 с.
Власенко
В.Н. Масса и вращение // ОИМФИ. Вып. 9. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995. 40 с.
Власенко
В.Н. Вращательная теория частиц // ОИМФИ. Вып. 12. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995. 41
- 45 с.
Власенко
В.Н. Вращательная теория частиц 2 // ОИМФИ. Вып. 13. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995.
32 - 45 с.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.omsu.omskreg.ru/