Гипотеза строения материи
А.В. Дергилёв
"Мельчайшие частицы материи могут сцепляться посредством сильнейших притяжений, составляя большие частицы, но более слабые. Многие из них могут также сцепляться и составлять ещё большие частицы с ещё более слабой силой - и так в ряде последовательностей, пока прогрессия не закончится самыми большими частицами, от которых зависят химические действия и цвета природных тел; при сцеплении таких частиц составляются тела заметной величины. Таким образом, в природе существуют агенты, способные сжимать вместе частицы тел весьма сильными притяжениями. Обязанность экспериментальной философии их отыскать". [1]
Ньютон.
Основная идея предлагаемого строения материи заключается в том, что наблюдаемая нами материя есть спонтанное появление порядка в хаотическом движении прачастиц материи лишь в результате их столкновений. Эти частицы подобны «атомам» древнегреческих атомистов, хотя являются мельчайшими частицами материи, с физической точки зрения не могут быть точечными, а должны представлять собой сплошные тела, имеющие форму и объём.
В отличие от других физических объектов, которые не являются абсолютно сплошными телами. Так даже адроны состоят из кварков, которые в пределах адрона, обмениваясь глюонами, могут двигаться относительно свободно.
Эти пратела не могут быть абсолютно твёрдыми, так как в этом случае столкновения их будут только упругими, и появление какого-то порядка в их движении будет маловероятно, как это имеет место для атомов идеального газа. Но если правещество этих прател имеет свойства, подобные свойствам жидкостей, форма прател будет сферической. И наряду с упругими столкновениями возможны и неупругие, приводящие к слиянию прател. Последующие столкновения слившихся прател могут приводить как к дальнейшему их слиянию, так и распаду на составляющие их пратела, а могут оказаться и упругими в зависимости от условий столкновений и свойств пражидкости прател.
В общем случае между столкновениями движение тел, состоящих из различного количества слившихся прател, будет представлять равномерное поступательное движение центра инерции с одновременным вращением вокруг оси, проходящей через центр инерции. Это движение тел единственное, не требующие приложения силы для сохранения постоянства скорости. Тогда как движение других физических объектов всегда происходит в среде, которая будет оказывать сопротивление любому изменению движения относительно среды.
Так даже в самом ещё наблюдаемом нами космическом пространстве концентрация элементарных частиц, имеющих массы покоя составляет несколько единиц в кубическом сантиметре, а концентрация фотонов, называемая реликтовым излучением, и нейтрино с антинейтрино всех типов составляет несколько сотен [2].
Таким образом, условий, в которых бы выполнялся первый закон Ньютона в части сохранения равномерного прямолинейного движения без действия сил пока не обнаружено. Во втором же законе классической механики не учитывается конечность скорости распространения взаимодействий.
Рассмотрим задачу движения двух одинаковых сферических тел, между которыми действует сила обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними с учётом конечности скорости распространения взаимодействий.
Согласно классической механике эти тела могут двигаться по окружности, располагаясь диаметрально противоположно на ней. При этом сила, действующая на каждое тело, направлена к центру окружности. Учёт конечности скорости распространения взаимодействий приводит к тому, что поля образованные каждым из тел достигнут другого не в тот же момент времени, а с некоторой задержкой, необходимой для достижения этими полями другого тела. За этот промежуток времени каждое из тел пройдёт какое-то расстояние, изменив своё положение на окружности, но тогда сила, действующая на каждое тело, будет направлена не по диаметру, а по хорде. Эту силу можно разложить на две составляющие, одна из которых направлена к центру окружности, а другая по касательной к ней и её направление совпадает со скоростью тела. Но тогда согласно законам классической механики скорости тел должны увеличиться и в результате тела должны разлететься.
Хорошее же соответствие движения тел законам классической механике, в частности закону всемирного тяготения, объясняется тем, что в них отсутствие учёта сопротивления среды и конечности скорости распространения взаимодействий компенсируют друг друга.
Конечно, столкновения тел должны происходить в соответствии с основными законами физики: законами сохранения энергии, импульса и момента импульса. Кажущееся несоблюдение закона сохранения энергии при неупругом столкновении прател объясняется тем, что при таком столкновении часть кинетической энергии прател переходит в потенциальную энергию связи прател друг с другом.
Так как в отличие от обычных капель жидкостей, слияние которых возможно лишь при смешивании их жидкостей, слияние прател должно происходить без смешивания их пражидкостей, образуя поверхность раздела в шарообразном теле, в силу того, что они являются абсолютно мельчайшими и абсолютно сплошными телами.
Для двух слившихся прател подсказкой для нахождения возможных поверхностей раздела прател оказывается древнекитайский знак-символ «инь-ян», который получает наглядную интерпретацию, как сечение плоскостью, проходящей через центр инерции слившихся прател перпендикулярную их оси вращения. Круги малого радиуса знака являются областями, в которых находится центр инерции каждого из прател.
Причём центр инерции каждого из пратела находится в области пространства, занимаемого другим прателом, что отмечается двумя цветами раскраски знака. Такое расположение центров инерции получается для криволинейной поверхности, образованной линией, делящей знак на две равные части, когда эта линия деформируется и поворачивается при перемещении вдоль оси вращения.
С энергетической точки зрения необходимо отметить, что вещество прател должно находиться в глубочайшей потенциальной яме, ибо в противном случае они могли бы делиться на составляющие их части. При слиянии прател глубина потенциальной ямы этих прател относительно друг друга будет меньше глубины потенциальной ямы вещества прател, так как слившиеся пратела могут делиться на составляющие их пратела. Причём глубина этой потенциальной ямы уменьшается при увеличении количества слившихся прател, что приводит к ограничению числа одновременно слившихся прател.
К сожалению, задача о поведении таких прател оказывается необычайно сложной, и к её решению, по-видимому, никто не приступал. Поэтому основной вопрос о возникновении в хаотичном движении прател какого-то порядка остаётся открытым. Но из предполагаемых свойств этих прател следует идея экспериментального наблюдения появления порядка в хаотическом движении тел на примере броуновского движения, в котором твёрдые броуновские частицы (хотя в действительности броуновские частицы частицами не являются, будем, как это и принято в дальнейшем называть их частицами) заменены жидкими при равной плотности жидкостей частиц и раствора.
Естественно, что жидкости должны быть не смешиваемыми. В этих условиях форма броуновских частиц будет шарообразной. Если в растворе находится одна частица, то её движение подобно движению твёрдой. При помещении в раствор второй такой же частицы, каждая из них будет взаимно экранировать внутреннюю поверхность другой частицы от хаотических столкновений с молекулами раствора. Такое экранирование должно привести к тому, что число ударов и передаваемый при этом импульс внутренним и внешним поверхностям частиц будут различными. Но тогда между частицами появится сила притяжения, под действием которой расстояние между частицами будет уменьшаться.
По мере уменьшения расстояния между частицами число кратных ударов отдельных молекул раствора в результате упругих отражений от внутренних поверхностей частиц будет возрастать, и возможно, что на каком-то расстоянии между ними число ударов и передаваемый при этих ударах импульс внутренним и внешним поверхностям окажутся одинаковыми. Но тогда эти частицы будут двигаться относительно друг друга согласованно. Представить, каким может оказаться согласованное движение большего числа частиц, основываясь на качественных представлениях, вряд ли возможно.
К сожалению, и задача о поведении таких частиц необычайно сложна, и к её решению, по-видимому, также никто не приступал. К тому же и экспериментальные наблюдения не так просто провести.
Во-первых, экранирование будет иметь место, когда расстояние между частицами меньше средней длины свободного пробега молекул среды. При больших расстояниях в результате столкновения молекул среды в пространстве между внутренними поверхностями частиц движение молекул среды станет таким же хаотическим, как и в окружающее частицы пространстве. Но тогда взаимное экранирование внутренних поверхностей частиц исчезнет.
Во-вторых, размер частиц должен быть меньше средней длины свободного пробега, но намного больше размера молекул среды, так как только при этих условиях сила, появляющаяся в результате экранирования, будет превышать флуктуационные силы.
В-третьих, форма частиц должна быть сферической. Только при такой форме частиц экранирование их внутренних поверхностей не зависит от относительного расположения частиц, а зависит от телесного угла, под которым из центра одной частицы видна другая. Этот телесный угол практически обратно пропорционален квадрату расстояния между частицами (). Заметим, что в нормальных условиях средняя длина пробега молекул газов () составляет порядка см, а их размер ~см (), что приводит к размеру частиц () в среде газов:
Изготовить столь малые частицы сферической формы, скорее всего не удастся. Но эти ограничения приводят к идеи макро эксперимента, цель которого выяснить существование силы, обусловленной взаимным экранированием внутренних поверхностей тел, находящихся в среде газов. При давлении газов ~10-3 . мм рт. ст.
Средняя длина свободного пробега молекул достигает сантиметра. Если в эту среду поместить два тела, например, две плоские пластины на расстоянии меньше сантиметра, то если сила, обусловленная взаимным экранированием, существует, её можно будет, обнаружить. Конечно, провести этот эксперимент далеко не просто, так как величина этой силы в этих условиях достаточно мала, но экспериментаторам удаётся измерять значительно меньшие силы, например, силу эффекта Казимира.
Таким образом, хотя только качественно, физический вакуум является пространством, в котором хаотически движутся и сталкиваются пратела материи, а кратковременное возникновение в их движении какого-то порядка и есть не что иное как виртуальные частицы, также не наблюдаемые нами.
Образование наблюдаемых нами элементарных частиц, особенно имеющих массы покоя и представляющих собой согласованное движение прател в локальной области пространства, возможно лишь при увеличении концентрации прател в пространстве.
Но тогда физические поля элементарных частиц есть не что иное как распространение этого упорядоченного движения из локальной области пространства на всё пространство. Таким образом, образование и движение элементарных частиц связано с концентрацией прател, их распределением по скоростям движения и степени слияния друг с другом, градиентами концентраций и распределения по степени слияния.
С точки зрения развиваемых представлений основные понятия физики (масса, сила, заряд и другие) являются макроскопическими проявлениями движения прател материи. Если эти представления верны, то при низкой концентрации прател в пространстве должна наблюдаться и низкая концентрация элементарных частиц. И такая низкая концентрация элементарных частиц наблюдается в космическом пространстве.
Но тогда, помещая вещество в условия, близкие к космическим, то есть высокого вакуума, и температуре, стремящейся к абсолютному нулю (), мы должны наблюдать распад элементарных частиц, составляющих вещество, что должно привести к необратимому уменьшению массы вещества в зависимости от длительности пребывания вещества в этих условиях. При помещении в эти условия радиоактивных веществ мы должны наблюдать ускорение их распада.
И известный эффект ускорения распада твёрдых радиоактивных изотопов под действием давления, используемый для измерения больших давлений (>103 атм) [3], может быть объяснён изменениями концентраций между согласованно движущимися прателами в составе элементарных частиц вещества и прател, в среде которых это согласованное движение образуется, обусловленное изменениями объёма вещества.
Заметим, что относительное изменение постоянной распада () практически пропорционально давлению. Но давлению пропорционально и относительное изменение объёма (V/V), которое может быть получено и понижением температуры.
Другим экспериментально наблюдаемым эффектом должен быть эффект изменения силы взаимодействия заряженных тел, между которыми находится пространство с низкой концентрацией прател (при давлении и температуре, стремящихся к нулю).