Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Институт Физики Вакуума — Публикации

Косинов Н.В.
Неисследованные глубины микромира,
единство микромира и мегамира


Oб авторе
Аннотация
В статье показано, что микромир не исчерпывается планковским уровнем организации материи, а уходит на несколько десятков порядков глубже современных представлений. Существует целое семейство допланковских единиц длины, массы, времени, принадлежащих наиболее глубинным уровням микромира. Получены новые константы глубинного микромира, которые напрямую связаны с константами электрона и константами Метагалактики. Известные в физике планковские единицы и единицы Джорджа Стони являются частными проявлениями выявленного нового семейства естественных единиц, причем, не самого малого масштаба. В сторону меньших масштабов можно указать, по крайней мере, еще пять уровней организации материи, каждый из которых напрямую связан с константами мегамира. На примере новых констант удивительным образом сходятся две разные области физики – физика микромира и космология.

1. ПЛАНКОВСКИЕ ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЕДИНИЦЫ
М.Планк, используя универсальные константы – гравитационную константу G, скорость света c, постоянную Планка h, получил единицы длины, массы, времени, которые предложил рассматривать как естественные (данные самой природой) единицы взамен тем, что выбраны с учетом земной культуры. По мнению М.Планка, полученные им единицы измерения длины, массы, времени, будут всегда сохранять свои значения, пока останутся неизменными законы всемирного тяготения, распространения света в вакууме и два начала термодинамики. В современной физике планковские единицы относятся к универсальным константам и определены следующим образом [1]:
,
,
,
Считается, что в сторону меньших длин нет уже никаких длин, нет понятия времени, нет физического пространства. Некоторые ученые отождествляют планковский размер с точкой сингулярности, с которой начался Большой Взрыв. Фундаментальные константы G,c,h использовал М.П.Бронштейн для исследования взаимосвязи физических теорий [2]. А.Л.Зельманов сделал геометрическое обобщение идей Бронштейна и построил так называемый куб физических теорий (рис.1) с использованием констант G,c,h [2].

Рис.1. Куб (G,c,ћ)-пространства теоретической физики А.Л.Зельманова.
В кубе Зельманова каждой вершине можно поставить в соответствие физическую теорию. Так вершина (000) отвечает механике Ньютона (МН), вершина (0с0) отвечает специальной теории относительности (СТО), вершина (Gc0) отвечает общей теории относительности (ОТО), вершина (0cћ) отвечает квантовой терии поля, вершина (00ћ) отвечает квантовой механике (КМ), вершина (Gcћ) отвечает будущей терии релятивистской квантовой гравитации и т.д. [2]. На создание (G,c,h)-теории направлены усилия многочисленных физиков-теоретиков, которые рассматривают будущую (G,c,h)-теорию как «Теорию Всего»[2].
В современной физике планковские константы отнесены к классу универсальных констант [1]. Считается, что в тайне планковских констант сокрыты новые возможности фундаментальной науки о Вселенной, способные привести к построению единой теории всех фундаментальных взаимодействий.

2. ДРУГИЕ СИСТЕМЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЕДИНИЦ
Планковские константы не являются единственными естественными единицами. Ряд авторов предложили другие системы естественных единиц. Кроме планковских естественных единиц известны системы единиц Хартри, Руарка, Флеминга, Дирака, Эддингтона, Иордана, Рюхардта, Штилле, Мак Ниша, Паласиоса, Луке, Грески [3]. Эти авторы предлагали такие системы, в которых единицы, как правило, превышали значения планковских единиц.
Так, например, единицы Хартри имеют такие значения:
lh=5,31...• 10-11m, th=2,419... • 10-17s, mh=9,1093...• 10-31kg.
Единицы Руарка имеют такие значения:
lruar=5,31...• 10-11m, truar=1,77... • 10-19s, mruar=9,1093...• 10-31kg.
Единицы Рюхардта имеют такие значения:
lruh=1,6160(12) • 10-15m, truh=5,3906(40) • 10-24s, mruh=2,1767(16) • 10-28kg.
Единицы Паласиоса имеют такие значения:
lpal=1,32... • 10-15m, tpal=4,407... • 10-24s, mpal=1,67... • 10-27kg.
Значения этих естественных единиц приведены с учетом современных значений фундаментальных физических констант [1].

3. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЕДИНИЦЫ ДЖОРДЖА СТОНИ
Возникает вопрос: можно ли, используя фундаментальные физические константы, получить естественные единицы, которые по своим значениям меньше планковских? В истории физики есть этому пример. Еще задолго до получения Планком единиц lpl, tpl, mpl ирландский физик Джордж Джонстон Стони предложил свои естественные единицы с использованием в качестве основных единиц констант G,c,e (е – заряд электрона) [2]:
,
,
.
Если воспользоваться подходом Зельманова и построить куб физических теорий, основанный на константах G, c, e, то он будет иметь вид, приведенный на рис.2.

Рис.2. Куб (G,c,e)-пространства теоретической физики.

Из (G,c,e)-куба непосредственно следуют константы Джорджа Стони. Оказывается, планковская длина, открытая в 1900 году, еще с момента своего открытия не являлась единственным претендентом на роль минимального кванта пространства.
Квант длины Джорджа Стони, как и другие его единицы, имеет намного меньшее значение, чем планковский квант длины. В этом состоит основное преимущество единиц Стони. Другим преимуществом является то, что единицы Стони образованы с применением заряда электрона – наиболее фундаментальной частицы микромира. Автор этого открытия Джордж Стони известен как выдающийся ученый. Это он ввел в физику термин «электрон» для обозначения частицы заряда еще задолго до открытия электрона Томсоном. Это он, опережая открытие Милликена, впервые, в 1891, году получил значение заряда электрона, исследуя явление электролиза. Полученное им значение заряда электрона позже было уточнено Милликеном. Найденное значение заряда электрона, скорость света и гравитационная константа выступили у Стони в качестве константного базиса для получения новых, данных самой Природой, единиц длины, массы и времени. Это выдающееся открытие Джорджа Стони осталось незамеченным, хотя оно было сделано задолго до появления планковских единиц.
Как видим, единицы Джорджа Стони простираются в глубины микромира и относятся к более глубокому (допланковскому) уровню микромира. Их значения почти на порядок меньше планковских единиц. Остается загадкой, почему эти константы оказались незамеченными физиками. Л.Окунь высказывает предположение, что Планк, когда предлагал свои естественные единицы, очевидно, не знал о существовании единиц Стони [2].
Единицы Стони имеют не менее фундаментальный статус, чем планковские константы, а с учетом того, что значения констант Стони меньше планковских единиц, они в большей мере претендуют на роль базовых естественных единиц в физике. Их роль в создании единой теории может оказаться даже более существенной. Поэтому не исключено, что наряду с (G,c,h)–теорией имеет право на существование (G,c,e)-теория, основанная на естественных единицах массы, длины, времени Джорджа Стони. Значения констант Стони получены на основе важнейших физических констант G, c, e, поэтому эти естественные единицы могут наряду с планковскими константами рассматриваться в качестве базовых единиц для новой теории. Гипотетическая (G,c,e)-теория также будет квантовой, поскольку в ней используется заряд, подчиняющийся закону квантования. Численные значения естественных единиц Стони указывают на то, что у них есть все основания выступать в качестве константного базиса в современных физических теориях [6].

4. НОВЫЕ КОНСТАНТЫ ДЛЯ ГЛУБИННОГО МИКРОМИРА И ВСЕЛЕНСКОГО МЕГАМИРА
В.И.Вавилов еще в 1934 году высказал мысль о том, что было бы важно установить целый ряд естественных единиц, охватывающих процессы разных масштабов [3]. Эта проблема заинтересовала автора настоящей статьи более пятнадцати лет назад. Интерес к ней еще больше возрос после того, как удалось установить, что планковские единицы длины, массы и времени (mpl, lpl, tpl) связаны с константами электрона me, lu, tu [5-10]. Эта связь выражается совершенными по своей красоте формулами: mpl=me(D0/±)1/2, lpl=lu(1/D0±)1/2, tpl=tu(1/D0±)1/2, mpl=(mempD/±)1/2, lpl=lu(me /mpD±)1/2, tpl=tu(me /mpD±)1/2. В этих формулах ±– постоянная тонкой структуры, me — масса электрона, lu — классический радиус электрона, tu = lu /c, большое число D0 =4,166...• 1042, большое число D=2,269...• 1039 [11-13]. Применительно к константам Джорджа Стони эта связь представлена такими формулами: mS=me(D0)1/2, lS=lu(1/D0)1/2, tS=tu(1/D0)1/2, mS=(mempD)1/2, lS=lu(me /mpD)1/2, tS=tu(me /mpD)1/2 [6].
Возникает вопрос: существуют ли другие допланковские естественные единицы, образованные фундаментальными физическими константами, которые предшествуют не только единицам Макса Планка, но и единицам Джорджа Стони? Для выяснения этой проблемы, по аналогии с кубом А.Л.Зельманова, построим куб физических теорий на основе констант G,c, me.


Рис.3. Куб (G,c,me)-пространства теоретической физики.

Используя константы G,c, me, получим такие естественные единицы:
,
,
.
Эти естественные единицы, относятся к еще более глубокому уровню микромира, поскольку они более чем на 20 порядков (!) меньше единиц Планка и Стони. Формула для длины lme близка по своему виду к формуле гравитационного радиуса (RS=2MG/c2), который следует из решения задачи о характере поля тяготения в сферически симметричном случае, полученной Шварцшильдом. Длина lme меньше гравитационного радиуса электрона rg =2meG/c2 и лежит внутри сферы радиуса rg. Другая особенность длины lme состоит в том, что она значительно меньше планковской длины. Объекты, имеющие размеры меньше радиуса Шварцшильда относятся к черным дырам. Возможность гравитационного коллапса такого объекта не требует рассмотрения, поскольку при размерах меньше планковских эффекты ОТО не имеют места. В нашем случае как раз величина lme значительно меньше планковской длины lpl.
Новая система естественных единиц имеет ряд важных преимуществ по сравнению единицами Планка и Стони. В ней не возникает проблемы с интерпретацией констант. Это по-настоящему естественные (данные самой Природой) единицы длины, массы, времени, поскольку все они связаны с реальным физическим объектом — электроном. Можно сделать вывод, что эти константы имеют более фундаментальный статус, по сравнению с планковскими константами и константами Стони, а с учетом того, что ини имеют значительно меньшие значения, их роль, например, в создании единой физической теории может оказаться наиболее весомой. Не потому ли (G,c,h)–теорию преследуют неудачи (она до сих пор не создана!), что в основу ее положены планковские константы, исходя из ложного предположения, что в Природе нет длин меньше планковских? Как видим, такие длины есть. Поэтому, не исключено, что наряду с полюбившейся ученым (G,c,h)–теорией (теорией суперструн), основанной на планковских единицах, скоро появится (G,c,me)-теория, основанная на приведенных выше естественных единицах длины, массы, времени. Такая теория гравитации, — (G,c,me)-теория, будет релятивистской теорией, поскольку в ней используется скорость света. Она будет квантовой, поскольку в ее базис входит масса электрона, который подчиняется квантовым законам. Таким образом, новые константы обнажили не исследованный физиками уровень микромира, изучение которого способно не только подарить ученым новые фундаментальные открытия, но и вывести физику из тупикового состояния в проблеме построения единой физической «Теории Всего».
Идея куба физических теорий оказалась очень плодотворной. Немецкий физик Юнг Фрелих, используя этот подход, пристроил к кубу теорий четвертое измерение – константу Больцмана и получил «Гиперкуб Планка» [2]. Воспользуемся таким подходом и построим другой четырехконстантный гиперкуб, используя константы G,c, ћ, R (рис.4). Этот гиперкуб представляет собой смещенный по координате R исходный куб, образованный константами G,c, ћ. Здесь R – константа Ридберга.

Рис.4. Гиперкуб (G,c,ћ,R)-пространства теоретической физики.

Используя в качестве исходных констант константы G,c,~,R, получим такие естественные единицы:
,
,
.
Значения этих констант длины и времени почти на 30 порядков (!) меньше планковских. Значение константы массы почти на 28 порядков (!) больше планковской массы. Эти константы уже поддаются интерпретации в рамках современных представлений об устойстве микромира и мегамира. Их можно интерпретировать как параметры массивной черной дыры. Соответственно, гипотетическая (G,c,ћ,R)-теория могла бы претендовать на статус квантовой теории черных дыр.
Аналогично построим гиперкуб на основе констант G, c, e, R.


Рис.5. Гиперкуб (G,c,e,R)-пространства теоретической физики.


Используя в качестве исходных констант константы G,c, e, R, получим такие естественные единицы:
,
,
,
Значения этих констант длины и времени намного меньше планковских единиц и единиц Стони. Значение константы массы почти на 28 порядков больше планковской массы. Эти константы также можно интерпретировать как параметры массивной черной дыры. (G,c,e,R)-теория могла бы тоже претендовать на статус квантовой теории черных дыр.
Продолжая такой подход, построим четырехконстантный гиперкуб космологической теории на основе констант G, c, ћ, H0 (рис.6). Этот гиперкуб представляет собой смещенный по координате H0 исходный куб, образованный константами G,c, ћ. Здесь H0 – константа Хаббла.

Рис.6. Гиперкуб (G,c,ћ,H0)-пространства теоретической физики.
Используя в качестве исходных констант константы G, c, ~, H0 получим такие естественные единицы:
,
,
.
Значения этих констант длины и времени почти на 60 порядков (!) меньше планковских. Значение константы массы почти на 60 порядков (!) больше планковской массы. Значение массы 2,30… •1053 кг есть не что иное, как известная в космологии величина – масса Метагалактики. Эти константы уже могут выступать в качестве естественных единиц для построения единой теории микромира и мегамира. Их можно относить к характеристикам сверхмассивной черной дыры. Черная дыра с такими параметрами может относится разве что к Метагалактике, поскольку масса mh-Ho соответствует массе Метагалактики. Соответственно, гипотетическая (G,c,ћ,H0)-теория могла бы претендовать на статус единой квантовой теории микромира и мегамира. В ней удивительным образом будут сходиться две разные области физики – физика микромира и космология.
Рассмотрим гиперкуб на основе констант G, c, e, H0.

Рис.7. Гиперкуб (G,c,e,H0)-пространства теоретической физики.
Используя в качестве исходных констант константы G, c, e, H0, получим такие естественные единицы:
,
,
.
И в этом случае значения единиц длины и времени намного меньше планковских единиц и единиц Стони. Значение единицы массы почти на 60 порядков (!) больше планковской массы и также есть не что иное, как известная в космологии величина – масса Метагалактики. Соответственно, гипотетическая (G,c,e,H0)-теория также могла бы претендовать на статус единой квантовой теории микромира и мегамира. И эти константы удивительным образом демонстрируют единство двух разных и далеких областей физики – физику микромира и космологию.

5. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ В ПЛАНКОВСКОМ И ДОПЛАНКОВСКОМ МИКРОМИРЕ
Как видим, существует целое семейство допланковских констант, единым образом относящихся к микромиру и мегамиру. На рис.8 приведены семь групп констант, относящихся к планковскому и допланковскому уровням организации материи. В этом семействе пять групп констант являются новыми.

Рис.8. Семь фундаментальных уровней организации материи в планковском и допланковском микромире.
В таблице 1 приведены системы естественных единиц, предложенные разными авторами, относящиеся к различным уровням организации материи.
Табл.1
Увеличить >>>

6. НОВЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ПЛАНКОВСКИХ И ДОПЛАНКОВСКИХ КОНСТАНТ
Исследование единиц Планка, единиц Стони и новых констант микромира, проведенное автором, позволило выявить их общность. В результате были получены новые формулы для всех семи групп естественных единиц. Оказалось, что все группы естественных единиц принадлежат к единому классу естественных единиц и выражаются очень похожими формулами, в которых размерными константами являются только константы электрона. Принадлежность констант к различным уровням организации материи в микромире задается большим числом D0 в степени от Ѕ до 2. Оказалось, что известные в физике планковские единицы и естественные единицы Джорджа Стони являются частными проявлениями выявленного семейства естественных единиц, причем, не самого малого масштаба. Значения констант, полученные по новым формулам, во всех знаках совпадают со значениями, полученными по формулам с применением фундаментальных физических констант G, c, ~, e, m, H0, R. Ниже приведены новые формулы для определения всех групп естественных единиц.
Новые формулы планковских естественных единиц:
, , .
Новые формулы естественных единиц Джорджа Стони:
, , .
Новые формулы естественных единиц Рюхардта:
, ,
Новые формулы допланковских естественных единиц:
, , .
, , .
, , .
, , .
, , .
В таблице 2 приведены новые формулы естественных единиц и их значения, которые демонстрируют взаимосвязь новых констант с константами микромира. Выше эти же единицы были представлены константами мегамира. Налицо единство двух разных областей физики – физики микромира и космологии. На примере новых констант показано, как сходятся в одну область, бывшие ранее не связанные между собой и такие далекие области – микромир и Вселенная.

Табл.2
Увеличить >>>

Таким образом, в микромире открыты пять новых глубинных уровней организации материи и получены два вида формул для их вычисления. Микромир не исчерпывается планковским уровнем организации материи, а уходит на десятки порядков глубже современных представлений. Показано, что новые константы относятся к одному классу и принадлежат к новой не изученной физикой области мироздания, в которой удивительным образом объединились микромир и мегамир. На примере новых констант показано, как сходятся в одну область, бывшие ранее не связанными между собой области физики: физика микромира и физика Вселенной.
ЛИТЕРАТУРА.
  1. Peter J. Mohr and Barry N.Taylor. CODATA Recommended Values of the FundamentalPhysicalConstants: 1998; WWW.Physics.nist.gov/constants. Constants in the category «All constants»; Reviews of Modern Physihs, Vol72, No. 2, 2000.
  2. Л.Б.Окунь. О статье Г.Гамова, Д.Иваненко и Л.Ландау «Мировые постоянные и предельный переход». Ядерная Физика, т,65, сс.1403-1405, 2002.
  3. http://www.astronet.ru:8101/db/msg/1179651
  4. Долинский Е.Ф. Пилипчук Б.И. Естественные системы единиц. В книге Энциклопедия измерений контроля и автоматики, в.4, 1965, с. 3-8.
  5. Косинов Н.В. Унитрон – триединая субстанция вакуума. Журнал «Идея», №2, 1994, с.11-17.
  6. Н.В.Косинов. Константные базисы физических и космологических теорий. Физический вакуум и природа. №5, 2002, с.69 – 104.
  7. Н.В.Косинов. Константы Джорджа Стони. http://piramyd.express.ru/disput/kosinov/kosinov.htm
  8. Nikolay V. Kosinov. «GENERAL CORRELATION AMONG FUNDAMENTAL PHYSICAL CONSTANTS». Journal of New Energy, 2000, Vol. 5, N.1, pages 134 -135.
  9. Косинов Н.В. Пять универсальных суперконстант, лежащих в основе всех фундаментальных констант, законов и формул физики и космологии. Актуальные проблемы естествознания начала века. Материалы международной конференции 21 — 25 августа 2000 г., Санкт-Петербург, Россия. СПб.: «Анатолия», 2001, с. 176 — 179.
  10. Косинов Н.В. Сколько физических констант являются истинно фундаментальными? Материалы VII Международной конференции 19-23 августа 2002 г. Пространство, Время, Тяготение. Санкт-Петербург, Россия. СПб.: «ТЕССА», 2003. — 522 с.
  11. Косинов Н.В. Фрактальные закономерности в физике микромира. Физика сознания и жизни, космология и астрофизика. N4, 2003, с.45-56.
  12. Большие числа в физике и космологии http://piramyd.express.ru/disput/kosinov/grate/text.htm
  13. Постоянная Хаббла и другие космологические константы
    http://piramyd.express.ru/disput/kosinov/habbl/text.htm
  14. Константы мегамира. http://filosof.net/disput/kosinov/mega/text.htm
Косинов Н.В. Неисследованные глубины микромира, единство микромира и мегамира // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.11408, 13.08.2004

[Обсуждение на форуме «Институт Физики Вакуума»]

В начало документа
© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru