книга 100713

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга 2015 года носила название «ИндуктоМеханика», но, по сути, в ней были представлены модели всех фундаментальных взаимодействий. Новое название книги отражает её реальное содержание. В предыдущее издание были внесены поправки, устранены ошибки и неточности, убрано лишнее. Из нескольких моделей выбрана та, которая кажется более приближённой к реальности. Так, сделан выбор в пользу энергетически беззатратного кулоновского излучения. В результате пришлось принять, что плотность океана субчастиц приблизительно одинакова, как вблизи вещества, так и в межгалактическом пространстве. Это приводит к постоянной величине электрического заряда в любой точке пространства. Переработана модель индукционного заряда и индукционного взаимодействия. Весь текст книги расположен по-новому, в соответствии с логикой физической реальности.

Книга может стать основой курса новой физики. Причём построение такого курса не получится начать с механики, как это обычно делается, поскольку масса вводится через заряд и зарядовую поверхность. Субчастица – квант электрического поля и одновременно квант массы, потому начинать курс физики следует с электричества. Инерция строится в одном русле с явлением самоиндукции. За электричеством должен следовать магнетизм, затем индукция, ток смещения, радиоволны, микровихревые поля, сверхпроводимость и т.д. Должны быть рассмотрены проявления всех зарядов и всех полей. Только после электродинамики можно вводить понятие массы и инерции, гравитационного взаимодействия. Гравистатика и гравидинамика должны показать равенство гравитационной и инертной масс при всех скоростях. Универсальная многофункциональная субчастица, на основе которой построены все модели фундаментальных взаимодействий, есть одновременно квант электрического поля, квант массы и гравитационный заряд. Всё в новой физике завязано на субчастице и суб-субчастице. Явление инерции построено на гравитационном заряде. Лёгкость участия в инерции гравитино, которые покидают субчастицы и определяют силу инерции, позволяет предположить, что нейтрино, как конгломерат гравитино, являются рядовой частицей мира гравитации, столь же распространённой, как и фотон в мире электродинамики.

Автор будет признателен всем, кто выскажет замечания по существу книги и по стилю изложения.

ВВЕДЕНИЕ

Что такое электрический заряд? Как заряды притягивают или отталкивают друг друга? Как движущийся заряд порождает магнетизм? Что такое электрическое и магнитное поле, и как они действуют на заряды? Каков механизм гравитационного притяжения? Вопросов было много, и было решено создать модель каждого явления, начиная с модели электрического заряда как главного свойства элементарной частицы.

Все тела состоят из электрических зарядов трёх знаков – положительных, отрицательных и нейтральных. Количество положительных и отрицательных зарядов в теле одинаково, потому тела электрически нейтральны. Чтобы разделить заряды, нужно проделать определённую работу. Заряженная металлическая пластина, приведённая в движение, производит магнетизм, что было показано в опытах Роуланда и Эйхенвальда. Из опытов был сделан убедительный вывод, что магнетизм порождают движущиеся электрические заряды, которые и есть электрический ток. Экспериментально также было установлено Толменом и Стюартом, что электрический ток в металлических проводниках осуществляется свободными электронами. Эрстед установил, что электрический ток порождает магнетизм. С этого открытия и классических опытов Ампера началась эра электродинамики. Прошло уже почти два века с этих открытий, а до сих пор моделей электрического и магнитного взаимодействия нет.

Как связаны магнетизм и движение для обычного тела? Многие ответят – никак, поскольку тело не заряжено и не магнитно. Но попробуем заглянуть внутрь тела и попробуем поискать такую связь. Равномерно движущееся тело как конгломерат электрических зарядов порождает магнетизм: движение зарядов – это электрический ток, электрический ток порождает магнетизм. Поскольку и положительные, и отрицательные заряды тела движутся в одном направлении, то порождённые ими токи, по определению, направлены противоположно. Противоположные токи порождают и противоположно направленный магнетизм, потому движущееся тело магнитно нейтрально. Насколько полно скомпенсирован магнетизм внутри тела? Нам было интересно проанализировать это.

Модель электрического заряда элементарной частицы была построена на основе особой бифункциональной субчастицы. Функциональности у субчастицы электрические. Поверхность элементарного заряда утыкана субчастицами, ориентированными перпендикулярно к зарядовой поверхности, один полюс наружу, другой внутрь. В зависимости от ориентации различаются положительный и отрицательный заряд. Субчастицы испускаются зарядом по радиальным линиям от центра. В соответствии с этим концентрация субчастиц убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от заряда и соответствует закону освещённости. Электрическое поле представляет собой векторные потоки субчастиц – квантов поля. Подлетая к другому заряду, субчастица взаимодействует с ним, вызывая либо притяжение, либо отталкивание, в зависимости от ориентации субчастиц на поверхности заряда. На основе модели заряда создана модель электрического взаимодействия и выведен закон Кулона. Нейтральные заряды содержат нейтральную зарядовую поверхность из нейтральных бинарных субчастиц. Детальное рассмотрение электрического взаимодействия позволило построить модель ядерных сил, которые имеют электрическую, электромагнитную природу. Такие ядерные силы способны действовать только внутри ядра, за пределами ядра они превращаются в обычные кулоновские силы.

Откуда же берутся у заряда субчастицы для испускания и осуществления электрического взаимодействия? В работе принято, что источником пополнения субчастиц выступает окружающее заряд пространство. Поверхность заряда находится в динамическом обмене с океаном субчастиц, окружающих заряд. Сколько субчастиц улетает с поверхности заряда в единицу времени, столько субчастиц и поглощается им из пространства. При таком подходе возникли два важных следствия. Поскольку субчастица едина для положительных и отрицательных зарядов и поскольку все заряды в природе одинаковы по величине, то поток субчастиц с зарядовой поверхности любой элементарной частицы должен быть одинаков. Второй момент: в межгалактическом пространстве должна быть достаточная концентрация субчастиц для того, чтобы элементарные частицы могли бы постоянно пополнять запас субчастиц, испускаемых ими для целей кулоновского взаимодействия. Межгалактическое пространство не пусто, оно наполнено субчастицами. Межгалактический океан субчастиц – тёмная материя в наших моделях – наполняет всё окружающее нас пространство. Заряд не способен существовать без подпитки субчастицами, обычная материя не способна существовать без тёмной материи.

Для того чтобы решить вопрос, откуда же взялся межгалактический океан субчастиц, пришлось создать модель мироздания, с бесконечным евклидовым пространством, с множеством вселенных, рождённых в результате больших взрывов, и параллельно этому построить модель гравитационного взаимодействия, модели инертной и гравитационной масс, модель инерции.

Модель инертной массы построена на кванте массы в виде субчастицы. В состав протона и электрона входит различное количество субчастиц в соответствии с разницей в их массах покоя. При ускоренном движении на элементарную частицу налипает дополнительное количество субчастиц из окружающего пространства, её масса зависит от скорости движения. Гравитационное взаимодействие построено на ещё более мелких суб-субчастицах гравитино, которые испускает из своих глубин каждая субчастица. С таких позиций гравитино – это частицы второго уровня. За инерцию ответственна каждая из субчастиц, слагающих элементарную частицу. Точкой приложения сил инерции являются субчастицы. Точкой приложения сил гравитации также являются субчастицы. Тем самым равенство инертной и гравитационной массы вытекает из модели. В движении частица накапливает субчастицы из окружающего пространства, её инертная масса возрастает, а значит, возрастает и гравитационная масса. Это равенство существует во всём интервале скоростей движения частицы. Одновременно возрастание массы приводит к возрастанию зарядовой поверхности частицы, а значит и к возрастанию электрического и магнитного заряда. Масса и электромагнетизм оказываются тесно взаимосвязаны. Зависимость заряда от скорости вносит коррективы во все основные законы электродинамики.

В моделях магнетизма заряд в движении вращается, ось вращения строго ориентирована по направлению движения. Вращение добавляет субчастице магнитную функциональность. С помощью такой функциональности удалось вывести закон Био–Савара–Лапласа, механизм силы Ампера и силы Лоренца, закон электромагнитной индукции Фарадея, модель тока смещения, механизм закона Ленца, модель сверхпроводимости и многое другое. Вращение заряда позволяет сделать различие между состоянием покоя и состоянием движения. Наиболее ярко это проявляется в модели тока смещения.

За электромагнитные свойства элементарных зарядов ответственен тонкий внешний зарядовый слой бифункциональных субчастиц. В зависимости от ориентации субчастиц по отношению к зарядовой поверхности различаются знаки зарядов – положительные и отрицательные. Поток субчастиц с электрической функциональностью, уносящихся прочь от элементарного заряда, представляет собой электрическое поле. Кулоновское взаимодействие зарядов осуществляется посредством таких субчастиц.

Магнитная сила в наших моделях не отождествляется с электрической. Магнетизм представляет собой отдельный вид взаимодействия, возникающий при движении элементарных зарядов. Магнитная функциональность появляется у субчастиц зарядовой поверхности в дополнение к кулоновской только с началом движения элементарного заряда и только по той причине, что при движении заряд начинает вращаться, ось вращения направлена строго по линии движения. Чем быстрее вращается заряд, тем больше производимая им магнитная функциональность у субчастиц зарядовой поверхности, тем сильнее магнетизм отдельного элементарного заряда. Магнитная сила – это следствие вращения элементарного заряда. Вращающаяся элементарная частица с зарядовой поверхностью, усеянной векторами магнитной функциональности, представляет собой магнитный заряд. Поток субчастиц с магнитной функциональностью, уносящихся прочь от движущихся зарядов, представляет собой магнитное поле, постоянное в случае постоянного тока. Магнитное взаимодействие осуществляется посредством таких субчастиц с магнитной функциональностью. Магнитное поле не действует на электрические заряды и наоборот, у них разные функциональности. Магнитное поле действует только на магнитные заряды. Сила Ампера – это сила притяжения магнитных зарядов параллельных токов. Это первый пример фундаментальных сил зависящих от скорости. По этой причине следует различать электродинамику, как движение электрических зарядов, и магнитодинамику, как движение магнитных зарядов.

То же самое можно сказать и в отношении нового вида поля и нового типа заряда, возникающих у ускоренно движущегося электрического заряда. В наших моделях поле названо индукционным. Индукционная сила не отождествляется ни с электрической, ни с магнитной, а представляет собой отдельный вид взаимодействия, возникающий при ускоренном движении зарядов. Индукционная функциональность появляется у субчастиц зарядовой поверхности только с началом ускоренного движения заряда. Это часть силы линейной инерции от ускоренно движущегося элементарного заряда, приходящаяся на одну его субчастицу. Зарядовая поверхность элементарной частицы, усеянная субчастицами с индукционной функциональностью представляет собой индукционный заряд. Индукционная сила пропорциональна ускорению элементарной частицы, направлена по направлению сил инерции и производит индукционный ток в своём или в соседнем проводнике. Поток субчастиц с индукционной функциональностью, уносящихся прочь от ускоренно движущихся зарядов, представляет собой индукционное поле. Оно действует на движущиеся или неподвижные заряды, понуждая их к движению в соответствии со своей направленностью. Посредством таких субчастиц с индукционной функциональностью возникают токи самоиндукции и индукционные токи. Можно говорить об индуктодинамике, как о движении индукционных зарядов.

Ускоренно движущиеся заряды в проводнике или в вакууме испускают по всем направлениям субчастицы с тремя функциональностями: кулоновской, магнитной и индукционной. Потоки трифункциональных субчастиц от переменного тока представляют собой электромагнитные волны. Три функциональности имеют жёсткую ориентацию в пространстве, заданную переменным током, жёсткая ориентация сохраняется в течение всего полёта субчастиц. Электромагнитные волны отрываются от проводника и существуют в пустом пространстве самостоятельно как возмущение фонового океана субчастиц. Магнитная и индукционная функциональности взаимно перпендикулярны. Жёсткая структура электромагнитных волн делает невозможным превращение магнитного поля в электрическое и наоборот. Все три функциональности субчастицы обусловлены разными причинами, имеют разные механизмы, которые не предусматривают взаимопревращения одной функциональности в другую. Рождение фотонов в такой модели электромагнитных волн невозможно.

Ток смещения между пластинами конденсатора осуществляют трифункциональные субчастицы от зарядов, пришедших в данный момент на пластину. Трифункциональные субчастицы легко движутся в пространстве между пластинами. Диэлектрик не является для них помехой, но вносит коррективы. Кулоновская и индукционная функциональности субчастиц между пластинами конденсатора являются продолжением тока проводимости и тока самоиндукции в проводнике. Магнитная функциональность обеспечивает такое же магнитное поле, как и вокруг проводника. Ток смещения вкупе с током проводимости делают контур с конденсатором реально замкнутым. Ток смещения между пластинами конденсатора является аналогом электромагнитных волн, но только субчастицы движутся между пластинами однонаправлено и параллельно друг другу. Отличие тока смещения от тока в проводнике заключается в том, что движущийся заряд в проводнике ежемоментно порождает трифункциональные субчастицы и излучает их прочь. Ток смещения – это поток трифункциональных субчастиц в пустом пространстве, которые не способны порождать что-либо или превращаться друг в друга.

Подробно рассмотрены уравнения Максвелла с позиций субчастиц. Сделан вывод: магнитное поле не может породить какое-либо другое поле и наоборот. Поле не порождает поле, поле не порождает субчастицы, поле не меняет функциональности субчастиц. Один вид поля не превращается в другой и наоборот. Поле не порождает фотоны. Электромагнитное поле – это не поток фотонов, это поток трифункциональных субчастиц. Только зарядовая поверхность элементарной частицы может породить поле. При ускоренном движении элементарная частица представлена тремя зарядами – кулоновским, магнитным и индукционным. Эти три заряда порождают три вида поля, поля локализованы в одной и той же субчастице. Суммарное электромагнитное поле представлено потоком субчастиц с тремя функциональностями – кулоновской, магнитной и индукционной. Это единое поле и разбиение его на отдельные виды поля – кулоновское, магнитное и индукционное – условно. Картина электромагнитных волн является жёсткой. Она трёхмерна, жёстко ориентирована в пространстве и жёстко привязана к породившим её токам в проводнике. Отрыв электромагнитных волн от проводника и их независимое существование в пространстве заложено в наших моделях.

Индукционное поле кругового тока является микровихревым и состоит из микротоков. На основе таких микротоков построена модель сверхпроводимости. Сверхпроводимость – это результат наведённых индукционных микровихревых токов в массиве металла. Явление сверхпроводимости первично, эффект Мейснера вторичен. Понижение температуры до критической приводит вначале к сверхпроводимости. Магнитное поле присутствует и постоянно производит микровихри в объёме сверхпроводника, но не находит отклика при температурах выше критической. Эффект Мейснера находится в режиме ожидания. Как только достигнута критическая температура, как только условия для сверхпроводимости возникли, силовые линии магнитного поля начинают производить контрсиловые линии в объёме сверхпроводника, возникает эффект Мейснера. Сверхпроводимость первична, эффект Мейснера вторичен, он констатирует, что сверхпроводимость в образце появилась. Сверхпроводимость – не квантовый эффект, работает электромагнитная индукция и микровихревое индукционное поле. Создана модель незатухающих токов в кольце, модель транспортного тока, модель эффектов Джозефсона и другие модели.

Модель квантового спина электрона создана на основе незатухающего микротока. Движение электрона вокруг ядра представлено двумя окружностями: окружностью орбиты и спиновой окружностью. Орбитальные и спиновые моменты связаны, но в то же время достаточно свободны. Спин-орбитальное взаимодействие может простираться до спин-орбитального спаривания, в результате чего орбита будет полностью нейтральной, и механически и магнитно. Главный спин электрона назван квантовым спином, поскольку он был введён в квантовой механике и отвечает за весь комплекс квантовых свойств электрона. Вращательный спин назван так, поскольку это название отражает суть свойства. Сумма квантового спина и вращательного спина образует аномальный магнитный момент электрона.

Электрическая функциональность субчастиц – это исходная функциональность, она создаёт электрический заряд. Заряд представляет собой сферу, утыканную ориентированными по радиусу от центра бифункциональными субчастицами негатино–позитино. Ориентация субчастиц своими полюсами к зарядовой поверхности жёсткая, потому после вылета различаем два типа субчастиц в пространстве – негатино и позитино. Соответственно, различаем два типа электрического поля, как концентрацию субчастиц негатино или позитино в пространстве вокруг элементарной частицы. Два разноимённых заряда образуют бинарное электрическое поле, квантами поля выступают негатино и позитино.

За всё время существования элементарной частицы ни разу не происходит инверсии заряда, электрон остаётся электроном, протон протоном. Инверсия зарядов происходит при столкновении массивных элементарных частиц, накопивших на этапе ускоренного движения дополнительную массу. За счёт новой организации масс осколков реакции и зарядовых поверхностей происходит образование новых элементарных частиц, обретающих положительный или отрицательный заряд, происходит рассеяние массы–энергии в виде свободных субчастиц или нейтрино. Кулоновское взаимодействие осуществляется только электрической функциональностью субчастиц. Электрическое поле не действует на магнитные заряды и наоборот. Взаимодействие осуществляется по линии, соединяющей заряды, в момент столкновения подлетевшей субчастицы с зарядовой поверхностью.

С началом движения элементарной частицы она начинает вращаться и ориентируется осью вращения по направлению движения. Положительные заряды вращаются по правому винту, отрицательные – по левому. Линейная скорость на экваторе вращающейся частицы равна скорости её поступательного движения, на других параллелях линейная скорость меньше, на полюсах она отсутствует. Вращение вызывает у субчастиц зарядовой поверхности появление новой функциональности, магнитной, направленной по касательной к зарядовой поверхности. Величину магнитной функциональности обусловливает накопленное к данному моменту количество движения частицы. Поскольку линейная скорость на каждой параллели сферического заряда разная, то и магнитная функциональность субчастиц разная. Она максимальна на экваторе и уменьшается по параллелям к полюсам, на линии движения частицы магнетизм отсутствует. Зарядовая поверхность элементарной частицы, устланная магнитными функциональностями, представляет собой магнитный заряд. В момент отрыва субчастицы с зарядовой поверхности она несёт две функциональности – электрическую и магнитную. Магнитные функциональности образуют в пространстве, окружающим заряд, магнитное поле, постоянное в случае постоянной скорости заряда. Магнитное поле имеет жёсткую структуру, ориентация субчастиц после отрыва от зарядовой поверхности сохраняется в полёте неизменной, превращения магнитной функциональности в электрическую или наоборот не происходит. Магнитное взаимодействие осуществляется действием векторным образом магнитных функциональностей субчастиц на магнитные заряды. В проводнике с током в магнитные заряды преобразуются только движущиеся свободные заряды. Связанные электроны и решётка магнитных зарядов не образуют. Вследствие суперпозиции и отсутствия магнетизма по линии движения зарядов магнитная сила перпендикулярна параллельным проводникам с током. Как и любая сила, магнитная сила способна совершать работу по линии действия. Магнетизм постоянного тока построен нами с механистических позиций с привлечением первого закона Ньютона.

При ускоренном прямолинейном движении элементарной частицы появляется сила инерции, линейная сила инерции. Она присуща каждой субчастице, чем обусловливает инертную массу частицы. Механизм инерции мы связываем с явлением самоиндукции коллектива субчастиц, слагающих данную элементарную частицу. При ускоренном движении элементарного заряда каждая субчастица зарядовой поверхности и каждая субчастица под зарядовой поверхностью приобретает новую функциональность, индукционную инерционную, направленную по силе инерции. При ускорении частицы она направлена против вектора скорости, при торможении – по вектору скорости. Величина инерционной функциональности пропорциональна ускорению частицы. На экваторе частицы индукционная функциональность перпендикулярна и электрической и магнитной функциональностям. На других параллелях соблюдается попарная перпендикулярность: электрическая всегда перпендикулярна магнитной, магнитная всегда перпендикулярна индукционной, угол между электрической и индукционной функциональностями, в общем, непрямой. Зарядовая поверхность элементарной частицы, устланная индукционными функциональностями, представляет собой индукционный заряд. В момент отрыва субчастицы с зарядовой поверхности она несёт три функциональности – электрическую, магнитную и индукционную. Индукционные функциональности образуют в пространстве, окружающем заряд, индукционное поле, постоянное в случае постоянного ускорения заряда. Индукционное поле имеет жёсткую структуру, ориентация субчастиц после отрыва с зарядовой поверхности сохраняется в полёте неизменной, превращения индукционной функциональности в электрическую или магнитную не происходит. В проводнике с током в индукционные заряды преобразуются только ускоренно движущиеся свободные заряды. Связанные электроны и решётка индукционных зарядов не образуют. Логично полагать, что индукционное взаимодействие осуществляется посредством индукционных функциональностей ускоренно движущихся частиц. В первую очередь индукционное поле действует на движущиеся заряды своего проводника, либо противодействуя их движению, либо способствуя ему, в чём, собственно, и заключается механизм явления самоиндукции. Аналогичным образом индукционные функциональности действуют и внутри элементарной частицы, препятствуя движению, и мы объясняем таким образом механизм явления инерции и саму инертную массу частицы. Аналогом инерции является также сила Ампера, препятствующая движению проводника в магнитном поле, то, что называют магнитным тормозом. В явлении самоиндукции магнетизм и масса смыкаются напрямую. Индукционное поле во вторую очередь действует на соседние проводники с ускоренными токами, вызывая экстратоки индукции. Таким соседним проводником может быть сторонний проводник, параллельный рассматриваемому, или параллельная часть того же самого контура. Перпендикулярные токи не взаимодействуют ни магнитно, ни индукционно. Но индукционное поле мы наделяем гораздо более широкими полномочиями и считаем, что оно воздействует также на любые другие заряды – покоящиеся, поляризационные, решётки металла. Проходя сквозь вещество, индукционное поле сметает все заряды, попадающиеся на своём пути, в сторону действия индукционной силы, оставляя за собой шлейф поляризационного воздействия. По этой причине индукционное поле является действующим фактором в появлении индукционного тока в неподвижных проводниках. Вдобавок, индукционное поле – существенная составляющая тока смещения. Магнетизм переменного тока построен нами с механистических позиций с привлечением второго закона Ньютона и явления линейной инерции. Поскольку инерция линейная, то индукционное поле не является вихревым. Его силовые линии направлены по току либо против него. Этот вывод справедлив для линейных проводников. Круговые ускоренные токи представляют микровихревое индукционное поле.

Для создания моделей трёх полей – электрического, магнитного и индукционного – задействованы три из шести возможных функциональностей для субчастиц. Четвёртая, механическая, задействована в эффекте Ааронова–Бома. Пятая направлена к центру частицы как продолжение электрической функциональности. Она создаёт притяжение субчастиц зарядовой поверхности к центру частицы, обеспечивая прочность зарядового слоя. С помощью шестой функциональности сделана попытка создать модель вихревого электрического поля.

Обратим внимание, что все поля силовые. Каждому полю соответствует своя независимая сила – электрическая, магнитная, индукционная. Каждая сила – это фундаментальная сила природы. Ядерные силы возникают при тесном контакте зарядовых поверхностей нуклонов в ядре атома. Дефект массы не является причиной ядерных сил. Ядерные силы осуществляют дефектные по массе нуклоны путём электрического взаимодействия. Отдельного статуса этим силам мы не придаём.

Рассмотрены также волновые модели движущихся микрочастиц. Модель спина электрона на основе микровихревого тока позволила описать движение точечного электрона по спиральной траектории. В модели естественным образом появляются все волновые характеристики электрона. Физический смысл ψ-функции не связан со статистическим, вероятностным истолкованием. Движение электрона-частицы описывается волновыми уравнениями для плоской электромагнитной волны. Корпускулярно-волновой дуализм электрона есть движение электрона-частицы по спирали, корпускулярные и волновые свойства электрона связаны квантом действия ћ .

Модель спина–спирали электрона позволила решить ряд задач атомной физики: механизм поглощения света атомом, модель атома водорода, как с позиции электрона-частицы, так и с позиции электрона-волны. Тем самым удалось связать теорию Бора и теорию Шрёдингера. Описан механизм испускания света атомом, лэмбовский сдвиг, модели основного состояния атомов гелия и лития и другие.