1. В классической механике парой вращений называется совокупность 2-х моментов количества движения, приложенных к разным точкам тела в противоположных направлениях и придающих телу одинаковые по величине угловые скорости ω₁ = ω₂.

Хорошо известно, что пара вращений является «фиктивным» эффектом, т.е. физически не реализуется. Чисто математически, пара вращений эквивалентна поступательному движению, однако это движение реально не осуществляется. Причина в том, что в действительности, пара вращений эквивалентна не поступательному движению, а вращению вокруг бесконечно удаленной оси с бесконечно малой угловой скоростью. Чтобы такое вращение реализовалось, требуется бесконечное время, поэтому на конечных отрезках времени пара вращений не приводит к какому-либо движению и, соответственно, не проявляется в каких-либо изменениях в физическом мире.

Однако, достаточно слегка изменить условия, а именно, отказаться от точного равенства абсолютных величин угловых скоростей, и эффект станет вполне реальным и будет проявляться в реальных физических явлениях. Строго говоря, это уже не будет эффект «пары вращений», а обычное сложение 2-х противоположно направленных вращений, имеющих различные угловые скорости. Однако, поскольку эта разность Δ ω ~ ( ω₁ - ω₂) много меньше каждой из угловых скоростей Δ ω << ω₁, ω₂, данный эффект все же ближе к эффекту «пара вращений», и за ним целесообразно сохранить это наименование.

Результатом сложения антипараллельных вращений с угловыми скоростями ω₁, ω₂ будет вращение с угловой скоростью Δ ω ~ ( ω₁ - ω₂), причем мгновенный центр (О) этого вращения располагается на прямой, соединяющей центры исходных вращений.

Определим положение этого центра. Прямую, на которой расположены центры исходных вращений, примем за «ось х», нулевую точку этой оси совместим с искомым центром О, а саму ось направим на исходные центры, координаты которых обозначим х₁ и х₂. Если ω₁ > ω₂, то х₁ лежит ближе к центру результирующего вращения, чем х₂, т.е. х₁ < х₂. Расстояние между центрами исходных вращений обозначим d, поэтому х₂ = х₁ + d.

В теоретической механике доказывается, что результатом приложения к материальному объекту 2-х противоположных вращений является вращение с угловой скоростью Δ ω = ( ω₁ - ω₂) вокруг точки О, и кроме того, угловые скорости связаны с расстояниями следующими пропорциями:

ω₁/х₂ = ω₂/х₁ = Δ ω/d.

Подставляя в первую пропорцию указанные соотношения х₂ = х₁ + d, ω₂ = ω₁ - Δ ω, и пренебрегая малым членом Δ ω*d, получаем х₁ ~ d*( ω/ Δ ω).

Данный результат означает, что мгновенный центр результирующего вращения (точка О) лежит на продолжении отрезка [х₂, х₁] на расстоянии от х₁, которое в ( ω/ Δ ω) раз больше длины этого отрезка (d). Например, для d ~ 10 м и ω/ Δ ω ~ 10⁴, указанное расстояние будет иметь величину х₁ ~ (10 м)*10⁴ ~ 10⁵ м: именно таким (~ 100 км) будет радиус окружности, по которой будет осуществляться результирующее вращение.

На расстояниях много меньше данного радиуса (<< 100 км), вращение будет выглядеть как движение по прямой. Линейная скорость этого движения будет иметь величину v ~ Δ ω*х₁. Несмотря на то, что угловая скорость вращения ( Δ ω) имеет небольшую величину, линейная скорость (за счет большой величины х₁) будет весьма значительной. Например, если в рассматриваемом примере положить ω ~ 10⁴ рад/сек, то Δ ω ~ 1 рад/сек, однако v ~ 1*10⁵ ~ 10⁵ м/сек (в 300 раз больше скорости звука).

2. Все приведенные рассуждения остаются справедливыми для спиновых моментов количества движения. Если между точками приложения спиновых моментов, приложенных к какому либо микрообъекту, имеется плечо ненулевой длины и эти моменты придают атому или молекуле не одинаковые по абсолютной величине угловые скорости, то эти два вращательных момента порождают эффект, аналогичный эффекту «пара вращений», который естественно именовать «пара спинов». Уточним условия реализации эффекта «пара спинов».

Все спины s = 1/2 порождают моменты количества движения одинаковой величины J = 3^1/2/2. Однако, если спины приложены не симметрично относительно центра инерции, моменты инерции (I₁, I₂) микрочастицы относительно этих точек будут различными, вследствие чего угловые скорости ω₁ ~ J/I₁, ω₂ ~ J/I₂, придаваемые спиновыми моментами данному объекту, также будут иметь неодинаковую величину ( ω₁ ≠ ω₂). Данные вращения будут складываться, в результате чего будет образовываться вращение с разностной частотой Δ ω ~ ( ω₁ - ω₂), что и составляет результат эффекта «пара спинов».

Следствием реализации эффекта «пара спинов» является (частичное) преобразование энергии спиновых моментов количества движения данной частицы в механическую энергию движения этой частицы по окружности, радиус которой определяется произведением расстояния между точками приложения спинов на отношение угловой скорости спинового вращения к разности угловых скоростей, придаваемых данной частице этими двумя спинами (в соответствие с той же самой формулой, которая имеет место в случае «пары вращений»).

Данная энергия может проявляться в разных эффектах микромира [2], в частности, обуславливать существование фликкер-шума (см. раздел III).

Приведенный в первом разделе пример показывает, что, используя эффект «пара вращений», вполне возможно реализовать безопорное движение.

Простейшая конструкция, которая будет осуществлять безопорное движение, включает в себя легкую капсулу, в которой на 2-х параллельных осях расположены два массивных маховика. Оси маховиков располагаются в плоскости, перпендикулярной выбранному направлению движения. Направление раскручивания маховиков выбирается так, чтобы направление момента «пары вращений», совпало с данным направлением.

Далее вычисляются угловые скорости маховиков, которые позволят реализовать криволинейную траекторию, связывающей начальную и конечную точки маршрута. Затем маховики раскручиваются и оси маховиков одновременно «обжимаются» вязкостными муфтами, которые жестко связаны с корпусом аппарата. Благодаря этому, моменты количества движения маховиков возможно более плавно передаются всему аппарату.

В результате, весь аппарат подвергается действию эффекта «пара вращений», и начинает безопорное движение по заданной траектории.

Основное возражение против безопорного движения заключается в том, что такое движение будет нарушать законы сохранения количества движения или момента количества движения. В данном случае никакого нарушения этих законов не происходит. Наоборот, именно благодаря закону сохранения момента количества движения, объект совершает вращение по окружности большого радиуса с угловой скоростью, равной разности угловых скоростей маховиков.

Данное устройство способно подниматься в космос и осуществлять перемещение в космическом пространстве без использования реактивной тяги.

Противоположно направленные спины имеются в каждом нуклоне, атоме и молекуле. Соответственно, во всех этих объектах в той или иной степени должен проявляться эффект «пара спинов».

В работе [1] была выявлена роль эффекта «пара спинов» в нуклонах: за счет этого эффекта формируется примерно половина аномального магнитного момента нуклонов.

В данном разделе будет рассмотрено еще одно механическое проявление эффекта «пара спинов» в атомах и молекулах.

В атомах и молекулах «пара спинов» создается, прежде всего, спинами электронов. Электроны находятся в непрерывном движении, вследствие чего точки приложения спинов постоянно изменяют свое положение, что приводит к непрерывному изменению разности угловых частот Δ ω ~ ( ω₁ - ω₂), которую данная пара спинов придает атому или молекуле. Чем больше величина Δ ω, тем меньше вероятность того, что данная пара противоположных спинов будет образовывать «пару спинов», поэтому количество «пар спинов» (N), действующих в данной совокупности атомов или молекул, убывает по мере увеличения Δ ω и данная функция имеет вид N( Δ ω) ~ ( Δ ω)^-х, где х ~ 1. Соответственно, спектр плотности флуктуаций атомов и молекул вследствие эффекта «пара спинов» также должен иметь вид S( Δ ω) ~ 1/ Δ ω ~ 1/f.

Данная модель объясняет одну из главных особенностей фликкер-шума, а именно, чрезвычайно малую величину радиуса корреляций: этот радиус до сих пор не удается измерить (известно лишь ограничение сверху: радиус не превышает нескольких десятков микрон). Модель объясняет столь малую величину радиуса корреляций тем, что фликкер-шум создается на уровне отдельных атомов и молекул.

Согласно данной модели, энергия фликкер-шума образуется в результате преобразовании энергии спинового вращения. В конечном счете, данная энергия преобразуется в энергию теплового движения.

В работе предлагается принципиально новый вид транспорта на основе хорошо известного свойства вращательного движения: преобразования 2-х противоположно ориентированных вращений с близкими значениями угловых частот во вращение по окружности, радиус которой составляет сотни или даже тысячи километров. Угловая скорость данного вращения невелика, однако, за счет большого радиуса, линейная скорость будет весьма значительной, и это движение может быть использовано для быстрого перемещения из одной точки в другую точку пространства.

Летательные аппараты данного вида будут обладать параметрами, которые характерны для НЛО.

Использование аппаратов безопорного движения позволяет открыть новый этап развития космонавтики без использования ракетных двигателей.

Основная трудность реализации нового типа движителя заключается в достижении высокой точности при установке и управлении положением осей маховиков, а также при передаче моментов количества движения от маховиков всему аппарату. Современные технологии вполне способны справиться с этими проблемами.

Еще одним результатом работы является возможное объяснение природы фликкер-шума. Данный результат может иметь важное значение для космологии, поскольку в этом эффекте происходит преобразование энергии внешнего пространства в энергию обычных частиц материи. Современная космологическая модель не учитывает возможность поступления в Метагалактику дополнительной энергии «извне», однако эта возможность появится, если рассматривать темную энергию, как атрибут внешнего пространства.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Магнитные моменты и массы нуклонов» // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 25855, 06.11.2019

2. В.А. Шашлов, Новый физический эффект: пара спинов» // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 25730, 12.09.2019