Реклама на сайте (разместить):



Реклама и пожертвования позволяют нам быть независимыми!

Феноменология масштабов Природы

Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск

Феноменология масштабов Природы (Nature scales phenomenology) – попытка систематизации и классификации масштабов Природы, которая базируется на феноменологическом подходе. Дело в том, что масштабы Природы определяют границы изменения основных физических величин, таких как длина, заряд, время и масса, как снизу (микромир), так и сверху (мегамир). Очевидно, что эти величины (вернее кванты величин) связаны с квантовой механикой, которая в настоящее время развита не настолько, чтобы объяснить все разнообразие Мира Природы от микро до мега уровней. Таким образом, данная концепция масштабирования по умолчанию финитна, т.е. имеет начальные малые значения (микромир) и конечные большие значения (мегамир) и поэтому она по умолчанию противоположна т.н. «фрактальной бесконечности» Мира Природы. Размерность Мира Природы обусловлена размерностью базовых физических величин, что его определяют. Так, например, учитывая то, что пространство трехмерно, а время, масса и заряд – одномерны, то минимальная размерность Мира Природы должна быть равна удвоенному значению от суммы размерностей основных величин, т.е. равна шесть умноженная на два. Необходимость «удвоения» обусловлена существованием «обратных» величин. Так, например, обратной величиной к длине является «волновой вектор», к времени – частота, к электрическому заряду – магнитный заряд, а к массе – «квант циркуляции скорости». В рамках данного подхода не имеет большого значения, насколько тот или иной квант физической величины связан с конкретным ее воплощением в виде какой-то микрочастицы или мегаобъекта. В силу общей неразвитости общей теории квантового скейлинга, на сегодня можно ограничиться и «виртуальными значениями» квантов физических величин, которые в дальнейшем по мере развития теории будут наполняться уточненным физическим смыслом. Наиболее полно концепции скейлинга соответствует система СИ (в системе СГС отсутствует электрический заряд, что приводит к многочисленным спекуляциям у нечистых на руку «теоретиков от физики» и поэтому здесь использоваться не будет, хотя в принципе все полученные выражения могут быть представлены и в этой системе измерений). Достаточно интересной является т.н. проблема «многозначности» квантов физических величин. Другими словами, сколько квантов может иметь та, или иная физическая величина? Не менее интересной является также проблема «искривленности пространства», и какие пространства могут искривляться при определенных условиях, а какие – нет? Более того, какое место в рамках скейлингового подхода занимают известные и достаточно популярные сегодня «математические теории относительности»? Возможно ли дополнительное усложнение пространства путем увеличения его размерности, и т.д., и т.п. Поскольку в современной физике достаточно популярный т.н. «аксиоматический подход», то имеет смысл кратко остановиться на аксиоматике скейлингового подхода.

Основные аксиомы скейлингового подхода[править]

1. В настоящее время известно СЕМЬ стабильных уровней Природы на микро и мега уровнях: Масштаб Планка – задает квант длины, Масштаб Стони – задает квант электрического заряда, Слабый масштаб Планка – задает квант времени для мегаскопического планетарного масштаба, *Удвоенно слабый масштаб Планка – задает квант времени для мегаскопического галактического масштаба, Вселенский слабый масштаб – задает квант времени для вселенских масштабов (в рамках данного подхода вселенных очень много!), Природный масштаб, базирующийся на массе протона и, наконец - Природный масштаб, базирующийся на массе электрона.

2. Каждый масштаб Природы задается т.н. «силовой постоянной». Дело в том, что все физические величины каждого масштаба внутри себя взаимодействуют между собой с помощью одной и той же силовой постоянной. Поэтому не имеет большого смысла какое-либо различение в силовом смысле между взаимодействием зарядов, масс, времени или длины между собой на одном и том же уровне материи. Другое дело, когда взаимодействуют между собой физические величины, принадлежащие разным уровням материи. Тогда очевидно нужно различать типы физических величин. Например, электрические заряды на планетарном уровне будут все же использовать «электрическую силовую постоянную», а не «постоянную слабого масштаба Планка»!

3. Реальные физические уровни материи могут иметь «композитный характер». Другими словами физические объекты могут содержать кванты физических величин, принадлежащих разным масштабам. Например, микрочастица электрон является супекомпозицией кванта массы Природного масштаба и кванта заряда (но не массы!) масштаба Стони.

Из п.2 и п.3 вытекает важное следствие: с целью унификации подхода все масштабы материи можно характеризовать одной физической величиной, например – массой (и естественно силовой постоянной). Первичная физическая величина, задающая масштаб материи (например, заряд, время или длина - всегда могут быть реконструированы). Интересно также и то, что из п.1 и п.2 вытекает не четыре типа взаимодействий (принято в настоящее время в традиционной физике: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное), а СЕМЬ! Более того, тип взаимодействия привязан не к какому-либо микро или мега объекту, а связан с конкретным масштабом материи (величина силовой постоянной перманентно уменьшается с «ростом» масштаба – от Планка до Природного, базирующегося на массе электрона!).

4. Каждому масштабу материи можно сопоставить т.н. «обратный масштаб», в основе которого лежит обратная физическая величина и «обратная силовая постоянная». Например, электрическому заряду можно противоставить магнитный заряд, который будет формировать обратный масштаб Стони. Это совсем не означает, что магнитный заряд (т.н. «монополь Дирака») должен существовать реально в виде микрочастицы. Дело в том, что тривиальное движение по кругу создает имитацию «обратного магнитного диполя», который разделить обычными средствами невозможно. Аналогично обычной массе можно противоставить «квант циркуляции скорости». Здесь также движение массы по кругу создает имитацию «обратного магнитоподобного массового диполя», которого также разделить невозможно, и т.д.

5. «Энергетическая неэквивалентность» физических величин, лежащих в основе масштабов материи. Например, масса через скорость света может быть связана с энергией, а время и длину можно связать с энергией с помощью постоянной Планка. И только электрический заряд никоим образом не связан с энергией! Это приводит к тому, что разноименные электрические заряды могут только КОМПЕНСИРОВАТЬСЯ и одномерное пространство зарядов может иметь как положительную, так и отрицательную полуоси, тогда как масса, время и длина могут иметь только положительные полуоси!

Из п.4 и п.5 вытекает возможность построения различных «-динамик». Другими словами, существует не только стандартная электро-динамика Максвелла, но также и «гравии-динамика», которая использует те же математические уравнения Максвелла (с учетом той разности, что масса реальная имеет только положительное значение, но масса индуцируемая, очевидно может иметь и отрицательные значения!). Более того, те же уравнения Максвелла можно использовать для построения «время-динамики» и «пространство-динамики»! Это расширение «-динамик» позволяет уточнить основные характеристики физического вакуума». Необходимость полного набора «-динамик» обусловлена существованием т.н. «осцилляций» физических величин и связанных с ними материальных объектов – «осцилляторов». Именно поэтому необходимо рассматривать на классическом и квантовом уровнях не только механические и электрические, но и гравитационные и временные осцилляторы.

6. Поскольку вопросы, связанные с относительностью и размерностью пространства при квантово-механическом рассмотрении, использующем уравнение Шредингера, практически не возникают, то основная область их использования – классическая механика. Действительно, при рассмотрении планетарного, галактического и даже вселенского мега-масштабов квантово-механическое рассмотрение работает только на начальном этапе их «созидания», а в последующем – вполне правомерно классическое рассмотрение (с учетом ограничивающих факторов, которые вытекают только из квантового подхода! Отсюда ведь следуют современные поиски т.н. «темной массы» и «темной энергии»!). Именно поэтому, в рамках классического подхода к этим трем мега-масштабам возможно применение релятивистских подходов и рассматривать «искривление пространства», связанное с большими массами. В рамках квантового подхода протекает самоизоляция системы и она для внешнего наблюдателя представляется «неделимым» объектом независимо от его размеров. Будь то микрочастица или квазизвездный объект.

Определение основных квантов физических величин[править]

В общем случае силовая постоянная, задающая масштаб материи, может быть представлена в следующем виде:

\alpha _{i}={\frac  {q_{i}^{2}}{2hc\epsilon _{i}}}\

где h\ - постоянная Планка, c - скорость света в вакууме, q_{i}\ - квант физической величины, задающей масштаб и \epsilon _{i}\ - «диэлектрико-подобная постоянная вакуума». Таким образом, однозначная задача физического масштаба осуществляется тройкой физических величин \alpha _{i},q_{i},\epsilon _{i}, из которых только одна является независимой, например q_{i}\ , тогда как постоянные \alpha _{i}\ и \epsilon _{i}\ являются взаимозависимыми, и, поэтому зная одну величину, другая находится автоматически. В Таблице 1 представлены основные кванты физических величин и связанные с ними силовые постоянные масштабов.

Table 1:Основные кванты физических величин, определяющие масштабы.
Масштаб Квант величины Размерность Силовая постоянная
Планка масштаб 1.015515\cdot 10^{{-34}} длина (м) 1
Стони масштаб 1.602177\cdot 10^{{-19}} заряд (К) 7.297353\cdot 10^{{-3}}
Слабый Планка масштаб 2.544460\cdot 10^{{-38}} время (с) 1.772317\cdot 10^{{-10}}
Удвоенно слабый масштаб 1.453109\cdot 10^{{-33}} время (с) 5.434180\cdot 10^{{-20}}
Вселенский слабый масштаб 4.602015\cdot 10^{{-27}} время (с) 5.417938\cdot 10^{{-33}}
Природный (протон) 1.672622\cdot 10^{{-27}} масса (кг) 5.906066\cdot 10^{{-39}}
Природный (электрон) 9.109383\cdot 10^{{-31}} масса (кг) 1.751785\cdot 10^{{-45}}


Кванты массы различных масштабов[править]

В общем случае все кванты массы могут быть определены через массу Планка:

m_{i}={\sqrt  {\alpha _{i}}}m_{P}\ ,

где

\alpha _{i}={\frac  {m_{i}^{2}}{2hc\epsilon _{{Gi}}}}\

силовая постоянная масштаба, выраженная через массы. Таким образом, «диэлектрико-подобная» постоянная в этом случае будет равна:

\epsilon _{{Gi}}={\frac  {m_{P}^{2}}{2hc}}=const.\ ,

где m_{P}={\sqrt  {2hc\epsilon _{{Gi}}}}=const.\ - масса Планка. Следует отметить, что «диэлектрико-подобная» постоянная одинакова для всех масштабов материи:

\epsilon _{{Gi}}=\epsilon _{G}={\frac  {1}{4\pi G}}=const.\ ,

где G\ - гравитационная постоянная. «Магнито-подобная» постоянная в этом случае будет равна:

\mu _{{Gi}}=\mu _{G}={\frac  {4\pi G}{c^{2}}}\ ,

а характеристический импеданс вакуума:

\rho _{{G0}}={\sqrt  {{\frac  {\mu _{G}}{\epsilon _{G}}}}}=2{\frac  {h}{m_{P}^{2}}}\

В Таблице 2 представлены основные кванты массы и связанные с ними силовые постоянные масштабов.

Table 2:Кванты массы, определяющие масштабы.
Масштаб Масса Силовая постоянная \epsilon _{G}\ , кг с2 м−3 \mu _{G}\ м кг−1 \rho _{G}\ м2 кг−1 с−1
Планка масштаб 2.176450\cdot 10^{{-8}} 1 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}
Стони масштаб 1.859223\cdot 10^{{-9}} 7.297353\cdot 10^{{-3}} 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}
Слабый Планка масштаб 2.897470\cdot 10^{{-13}} 1.772317\cdot 10^{{-10}} 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}
Удвоенно слабый масштаб 5.073594\cdot 10^{{-18}} 5.434180\cdot 10^{{-20}} 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}
Вселенский слабый масштаб 1.602012\cdot 10^{{-24}} 5.417938\cdot 10^{{-33}} 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}
Природный (протон) 1.672622\cdot 10^{{-27}} 5.906066\cdot 10^{{-39}} 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}
Природный (электрон) 9.109383\cdot 10^{{-31}} 1.751785\cdot 10^{{-45}} 1.192315\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}} 2.79762\cdot 10^{{-18}}

Первое, что бросается в глаза это то, что не существует никакой «пустыни масс» между массой Планка и массой протона. Более того, гравитационное взаимодействие между массами одинаковое на всех масштабах материи (т.е. гравитационная постоянная везде одинакова!), и поэтому одинаков и гравитационный характеристический импеданс вакуума. То, что гравитационные волны до сих пор не обнаружены, обусловлено рассогласованием входных импедансов измерительных приборов и «гравитационного волнового сопротивления» вакуума.

Кванты заряда различных масштабов[править]

В общем случае все кванты заряда могут быть определены через заряд Стони:

q_{i}=q_{S}{\sqrt  {{\frac  {\alpha _{i}}{\alpha _{S}}}}}\ ,

где q_{i}\ - масштабный заряд, а \alpha _{S}\ - силовая постоянная масштаба Стони (она же постоянная тонкой структуры). где

\alpha _{i}={\frac  {q_{i}^{2}}{2hc\epsilon _{{Ei}}}}\

силовая постоянная масштаба, выраженная через заряды. Следует отметить, что «диэлектрическая» постоянная одинакова для всех масштабов материи:

\epsilon _{{Ei}}=\epsilon _{E}={\frac  {e^{2}}{2hc\alpha _{S}}}=const.\ .

В Таблице 3 представлены основные кванты массы и связанные с ними силовые постоянные масштабов.

Table 3:Кванты заряда, определяющие масштабы.
Масштаб Заряд Силовая постоянная \epsilon _{E}\ , Ф м−1 \mu _{E}\ Гн м−1 \rho _{G}\ Ом
Планка масштаб 1.875546\cdot 10^{{-18}} 1 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Стони масштаб 1.602176\cdot 10^{{-19}} 7.297353\cdot 10^{{-3}} 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Слабый Планка масштаб 2.496884\cdot 10^{{-23}} 1.772317\cdot 10^{{-10}} 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Удвоенно слабый масштаб 4.372147\cdot 10^{{-28}} 5.434180\cdot 10^{{-20}} 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Вселенский слабый масштаб 1.380526\cdot 10^{{-34}} 5.417938\cdot 10^{{-33}} 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Природный (протон) 1.441374\cdot 10^{{-37}} 5.906066\cdot 10^{{-39}} 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Природный (электрон) 7.849971\cdot 10^{{-41}} 1.751785\cdot 10^{{-45}} 8.854196\cdot 10^{{-12}} 1.256636\cdot 10^{{-6}} 3.767300\cdot 10^{{2}}

Первое, что бросается в глаза это то, что электрическое взаимодействие между зарядами одинаковое на всех масштабах материи (т.е. электрическая постоянная везде одинакова!), и поэтому одинаков и электрический характеристический импеданс вакуума (причем его величина достаточна мала и легко согласуется на практике). Так, что электромагнитные волны достаточно легко регистрируются многочисленными сенсорами и датчиками в живой и неживой природе.

Кванты длины различных масштабов[править]

В общем случае все кванты длины могут быть определены через длину волны Планка:

\lambda _{i}={\frac  {h}{m_{i}c}}={\frac  {h}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}m_{P}c}}={\frac  {\lambda _{P}}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}}}\

где

\alpha _{i}={\frac  {\lambda _{i}^{2}}{2hc\epsilon _{{Li}}}}\

силовая постоянная масштаба, выраженная через длины. Таким образом, здесь мы имеем различные значения "диэлектрико-подобной" постоянной для различных масштабов:

\epsilon _{{Li}}={\frac  {\epsilon _{{LP}}}{\alpha _{i}^{2}}}=variable\ .

В Таблице 4 представлены основные кванты длины и связанные с ними силовые постоянные масштабов.

Table 4:Кванты длины, определяющие микроскопические масштабы.
Масштаб Длина Силовая постоянная \epsilon _{{Li}}\ , \mu _{{Li}}\ \rho _{{Li}}\
Планка масштаб 1.015515\cdot 10^{{-34}} 1 2.595771\cdot 10^{{-44}} 4.286395\cdot 10^{{26}} 1.28503\cdot 10^{{35}}
Стони масштаб 1.188784\cdot 10^{{-33}} 7.297353\cdot 10^{{-3}} 4.874548\cdot 10^{{-40}} 2.282571\cdot 10^{{22}} 6.84298\cdot 10^{{30}}
Слабый Планка масштаб 7.628090\cdot 10^{{-30}} 1.772317\cdot 10^{{-10}} 8.263880\cdot 10^{{-25}} 1.346401\cdot 10^{{7}} 4.03641\cdot 10^{{15}}
Удвоенно слабый масштаб 4.356314\cdot 10^{{-27}} 5.434180\cdot 10^{{-20}} 8.790185\cdot 10^{{-10}} 1.265787\cdot 10^{{-8}} 3.794734\cdot 10^{{0}}
Вселенский слабый масштаб 1.379649\cdot 10^{{-18}} 5.417938\cdot 10^{{-33}} 8.842949\cdot 10^{{20}} 1.258234\cdot 10^{{-38}} 3.772090\cdot 10^{{-30}}
Природный (протон) 1.321409\cdot 10^{{-15}} 5.906066\cdot 10^{{-39}} 7.441658\cdot 10^{{32}} 1.495164\cdot 10^{{-50}} 4.482390\cdot 10^{{-42}}
Природный (электрон) 2.426308\cdot 10^{{-12}} 1.751785\cdot 10^{{-45}} 8.458724\cdot 10^{{45}} 1.315388\cdot 10^{{-63}} 3.943430\cdot 10^{{-55}}

В настоящее время никто даже не интересуется "волнами длины", в отличии от волн гравитационных и электромагнитных. Ясно одно, что зарегистрировать их будет также трудно (если не еще труднее!), как и гравитационные волны.

Кванты времени различных масштабов[править]

В общем случае все кванты времени могут быть определены через квант времени Планка:

t_{i}={\frac  {\lambda _{i}}{c}}={\frac  {\lambda _{P}}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}c}}={\frac  {t_{P}}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}}}\

где

\alpha _{i}={\frac  {t_{i}^{2}}{2hc\epsilon _{{Ti}}}}\

силовая постоянная масштаба, выраженная через времена. Таким образом, здесь мы имеем различные значения "диэлектрико-подобной" постоянной для различных масштабов:

\epsilon _{{Ti}}={\frac  {\epsilon _{{TP}}}{\alpha _{i}^{2}}}=variable\ .

В Таблице 5 представлены основные кванты времени и связанные с ними силовые постоянные масштабов.

Table 5:Кванты времени, определяющие микроскопические масштабы.
Масштаб Время Силовая постоянная \epsilon _{{Ti}}\ , \mu _{{Ti}}\ \rho _{{Ti}}\
Планка масштаб 3.387390\cdot 10^{{-43}} 1 2.888179\cdot 10^{{-61}} 3.852427\cdot 10^{{43}} 1.154930\cdot 10^{{52}}
Стони масштаб 3.965360\cdot 10^{{-42}} 7.297353\cdot 10^{{-3}} 5.423675\cdot 10^{{-57}} 2.051469\cdot 10^{{39}} 6.150150\cdot 10^{{47}}
Слабый Планка масштаб 2.544460\cdot 10^{{-38}} 1.772317\cdot 10^{{-10}} 9.194829\cdot 10^{{-42}} 1.210082\cdot 10^{{24}} 3.62774\cdot 10^{{32}}
Удвоенно слабый масштаб 1.453109\cdot 10^{{-33}} 5.434180\cdot 10^{{-20}} 9.780388\cdot 10^{{-23}} 1.137634\cdot 10^{{5}} 3.410540\cdot 10^{{13}}
Вселенский слабый масштаб 4.602015\cdot 10^{{-27}} 5.417938\cdot 10^{{-33}} 9.839108\cdot 10^{{3}} 1.130844\cdot 10^{{21}} 3.39019\cdot 10^{{-13}}
Природный (протон) 4.407745\cdot 10^{{-24}} 5.906066\cdot 10^{{-39}} 8.279961\cdot 10^{{15}} 1.343787\cdot 10^{{-33}} 4.028570\cdot 10^{{-25}}
Природный (электрон) 8.093292\cdot 10^{{-21}} 1.751785\cdot 10^{{-45}} 9.411600\cdot 10^{{28}} 1.182211\cdot 10^{{-46}} 3.544180\cdot 10^{{-38}}

В настоящее время никто даже не интересуется "волнами времени" (разве что фантасты), в отличии от волн гравитационных и электромагнитных. Ясно одно, что зарегистрировать их будет также трудно (если не еще труднее!), как и гравитационные волны.


Кванты обратных физических величин[править]

Каждой физической величине, что определяет масштаб материи (прямой), можно сопоставить обратную физическую величину, которая будет определять обратный микроскопический масштаб материи. Обратные физические величины возникают в связи с движением основных физических величин и поэтому они также могут быть названы "динамическими". Связь между прямыми и обратными величинами осуществляется через "квант действия" (постоянную Планка). Необходимость введения квантов обратных физических величин обусловлена необходимостью обеспечения колебательных процессов в физике на микро- и мега- уровнях. Более того, диэлектрическое единство прямых и обратных величин позволяет существование материи в форме "волн материи", не важно в какой форме - электромагнитной, гравитационной или в других видах.

Кванты обратной массы[править]

В общем случае "динамическая масса" определяется следующим образом:

\phi _{{Gi}}={\frac  {h}{m_{i}}}={\frac  {h}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}m_{P}}}={\frac  {\phi _{{Gi}}}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}}}\ .

Силовая постоянная, определяющая взаимодействие обратных масс имеет вид:

\beta _{{Gi}}={\frac  {\phi _{{Gi}}^{2}}{2hc\mu _{{Gi}}}}={\frac  {\beta _{{GP}}}{\alpha _{i}}}={\frac  {1}{4\alpha _{i}}}\ ,

где \beta _{{GP}}=1/4=0.25\ - силовая постоянная обратного масштаба Планка, а \mu _{{Gi}}=\mu _{G}\ - магнито-подобная гравитационная постоянная, которая одинакова для всех масштабов материи. В Таблице 6 представлены основные кванты обратной массы и связанные с ними силовые постоянные обратных масштабов.

Table 6:Кванты динамической массы, определяющие обратные масштабы.
Обратный масштаб Обратная масса Силовая постоянная \mu _{G}\ м кг−1
Планка масштаб 3.044436\cdot 10^{{-26}} 1/4 9.331844\cdot 10^{{-27}}
Стони масштаб 3.563889\cdot 10^{{-25}} 3.425900\cdot 10^{{1}} 9.331844\cdot 10^{{-27}}
Слабый Планка масштаб 2.286844\cdot 10^{{-21}} 1.410583\cdot 10^{{9}} 9.331844\cdot 10^{{-27}}
Удвоенно слабый масштаб 1.305990\cdot 10^{{-16}} 4.600510\cdot 10^{{18}} 9.331844\cdot 10^{{-27}}
Вселенский слабый масштаб 4.136089\cdot 10^{{-10}} 4.614302\cdot 10^{{31}} 9.331844\cdot 10^{{-27}}
Природный (протон) 3.961483\cdot 10^{{-7}} 4.232936\cdot 10^{{37}} 9.331844\cdot 10^{{-27}}
Природный (электрон) 7.273888\cdot 10^{{-4}} 1.427116\cdot 10^{{44}} 9.331844\cdot 10^{{-27}}

Из данной таблицы видно, что силовые постоянные обратных масштабов значительно больше единицы в большинстве случаев. Это означает, что распространение стандартных приближенных методов, развитых в квантовой электродинамике и теории поля здесь не применимо.


Кванты обратного заряда[править]

В общем случае "динамический заряд" (или "магнитный заряд") определяется следующим образом:

\phi _{{Ei}}={\frac  {h}{q_{i}}}={\sqrt  {{\frac  {\alpha _{S}}{\alpha _{i}}}}}{\frac  {h}{q_{S}}}={\frac  {\phi _{{EP}}}{{\sqrt  {\alpha _{i}}}}}\ .

Силовая постоянная, определяющая взаимодействие обратных зарядов имеет вид:

\beta _{{Ei}}={\frac  {\phi _{{Ei}}^{2}}{2hc\mu _{{Ei}}}}={\frac  {\beta _{{EP}}}{\alpha _{i}}}={\frac  {1}{4\alpha _{i}}}\ ,

где \mu _{{Ei}}=\mu _{E}\ - магнитная постоянная, которая одинакова для всех масштабов материи. В Таблице 7 представлены основные кванты обратного заряда и связанные с ними силовые постоянные обратных масштабов.

Table 7:Кванты магнитного заряда, определяющие обратные масштабы.
Обратный масштаб Обратный заряд, Дж с/Кл Силовая постоянная \mu _{E}\ Гн/м
Планка масштаб 3.532872\cdot 10^{{-16}} 1/4 1.256636\cdot 10^{{-6}}
Стони масштаб 4.135664\cdot 10^{{-15}} 3.425900\cdot 10^{{1}} 1.256636\cdot 10^{{-6}}
Слабый Планка масштаб 2.653733\cdot 10^{{-11}} 1.410583\cdot 10^{{9}} 1.256636\cdot 10^{{-6}}
Удвоенно слабый масштаб 1.515517\cdot 10^{{-6}} 4.600510\cdot 10^{{18}} 1.256636\cdot 10^{{-6}}
Вселенский слабый масштаб 4.799664\cdot 10^{{0}} 4.614302\cdot 10^{{31}} 1.256636\cdot 10^{{-6}}
Природный (протон) 4.597045\cdot 10^{{3}} 4.232936\cdot 10^{{37}} 1.256636\cdot 10^{{-6}}
Природный (электрон) 8.440876\cdot 10^{{6}} 1.427116\cdot 10^{{44}} 1.256636\cdot 10^{{-6}}

И здесь также силовые постоянные обратных масштабов значительно больше единицы в большинстве случаев. Это означает, что распространение стандартных приближенных методов, развитых в квантовой электродинамике и теории поля здесь также не применимо. В настоящее время электрические заряды и обратные им величины формируют благоприятный климат для генерации, распространения и детектирования "электромагнитных волн" на всех уровнях материи.

Описание временных и пространственных обратных масштабов мы здесь не будем, поскольку их выведение аналогично вышеизложенному. Более того, они не создают единство вакуумной среды на всех уровнях материи, и поэтому на сегодняшний день пока неизвестно существуют ли волны материи данных типов.


Диалектическая взаимосвязь прямого и обратного масштабов со свойствами вакуума[править]

Прямые и обратные масштабы связаны между собой достаточно простыми соотношениями, которые выражаются через фундаментальные константы. Так, например, произведение прямой величины на обратную

q_{i}\cdot \phi _{i}=h\

дает квант действия - h\ . В тоже время произведение постоянных вакуума (вернее корень квадратный с него):

{\sqrt  {\mu _{i}\epsilon _{i}}}=1/c\

дает обратную скорость света - c\ .

В тоже время, отношение обратных величин к прямым:

{\frac  {\phi _{i}}{q_{i}}}={\frac  {h}{q_{i}^{2}}}=R_{{Ki}}\

дает постоянную Клитцинга R_{{Ki}} для конкретной физической величины. Тогда как отношение магнито-подобной к электро-подобной постоянных (вернее корень квадратный от отношения):

{\sqrt  {{\frac  {\mu _{i}}{\epsilon _{i}}}}}=\rho _{i}=2\alpha _{i}\cdot R_{{Ki}}=2\alpha _{i}{\frac  {\phi _{i}}{q_{i}^{2}}}\

дает характеристическое сопротивление вакуума \rho _{i}\ для соответствующей физической величины, выраженное через постоянную Клитцинга!


В Таблице 8 представлены основные кванты (прямые и обратные) физических величин и связанные с ними характеристические импедансы.

Table 8:Основные кванты физических величин (прямые и обратные) и характеристические импедансы.
Масштаб Квант величины Размерность Силовая постоянная Обратная величина Квант Клитцинга Волновое сопротивление
Планка масштаб 1.015515\cdot 10^{{-34}} длина (м) 1 6.524830\cdot 10^{{0}} 6.425144\cdot 10^{{34}} 1.285029\cdot 10^{{35}}
Стони масштаб 1.602177\cdot 10^{{-19}} заряд (К) 7.297353\cdot 10^{{-3}} 4.135664\cdot 10^{{-15}} 2.581278\cdot 10^{{4}} 3.767300\cdot 10^{{2}}
Слабый Планка масштаб 2.544460\cdot 10^{{-38}} время (с) 1.772317\cdot 10^{{-10}} 2.604114\cdot 10^{{4}} 1.023445\cdot 10^{{42}} 3.627736\cdot 10^{{32}}
Удвоенно слабый масштаб 1.453109\cdot 10^{{-33}} время (с) 5.434180\cdot 10^{{-20}} 4.559922\cdot 10^{{-1}} 3.138045\cdot 10^{{32}} 3.410540\cdot 10^{{13}}
Вселенский слабый масштаб 4.602015\cdot 10^{{-27}} время (с) 5.417938\cdot 10^{{-33}} 1.439818\cdot 10^{{-7}} 3.128669\cdot 10^{{19}} 3.390186\cdot 10^{{-13}}
Природный (протон) 1.672622\cdot 10^{{-27}} масса (кг) 5.906066\cdot 10^{{-39}} 3.961483\cdot 10^{{-7}} 2.368428\cdot 10^{{20}} 2.797618\cdot 10^{{-18}}
Природный (электрон) 9.109383\cdot 10^{{-31}} масса (кг) 1.751785\cdot 10^{{-45}} 7.273888\cdot 10^{{-4}} 7.985051\cdot 10^{{26}} 2.797618\cdot 10^{{-18}}


Заключение о "микроскопических масштабах"[править]

Было бы наивно связывать описанные выше микроскопические масштабы с какими-либо микрочастицами (несмотря на то, что здесь используется "массы" электрона и протона, а также "заряд" электрона!). Дело в том, что эти микроскопические масштабы в первую очередь являются квантовыми и самодостаточными (т.е. независимыми друг от друга!). Они определяют "физическое пространство" только внутри самих себя и поэтому их невозможно втиснуть друг в друга, подобно к "русской матрешке". Но "физическое пространство" за пределами этих масштабов - неопределенно и поэтому любые теоретические манипуляции с этими масштабами, за пределами их действия не имеют физического смысла. Более того, мы не можем даже сказать, что физические величины, определяющие эти микроскопические масштабы, являются МАТЕРИАЛЬНЫМИ, в том смысле, как это подразумевает современная общепризнанная физическая парадигма. Например, сегодня достаточно широко используется "масса Планка" в различных феноменологических моделях квантовой гравитации, но никакой реальной микрочастицы привязать к этой массе мы не можем. Аналогично, сегодня не прекращаются поиски т.н. "магнитного монополя Дирака" (обратного заряда), но они так и остаются безуспешными. Это приводит к тому, что эти гипотетические "микрочастицы" (и физические величины, что их определяют) начинают называть "виртуальными"…, или что-то в этом роде. Выход из данного тупика видится в принятии новой парадигмы о "примордиальных физических величинах" (и квантах этих величин в том числе). Следует отличать понятие "примордиальный" от т.н. "сингулярности", предшествующей "Большому взрыву для нашей Вселенной. Дело в том, что Мир Природы содержит достаточно большое количество "вселенных", которые не возникают из сингулярности, а имманентно присущи этому Миру. Например, в 19-м веке был предложен принцип эквивалентности для массы (т.е. равенство инерционной и гравитационной масс). 21-й век требует уточнения этого принципа эквивалентности. Сегодня необходимо говорить об эквивалентности "материально структуированной массы" (т.е. состоящей из материальных атомов/молекул и имеющей определенную симметрию расположения в пространстве) и "примордиальной массы" (т.е. абсолютно неструктуированной и неразделяемой по умолчанию на атомы или молекулы). Для внешнего наблюдателя "примордиальная масса" проявляется только через гравитацию вблизи компактного квантового мегаскопического объекта и ей очевидно можно приписать определенную энергию. Данная концепция автоматически решает проблемы, связанные с т.н. "темной энергией" и "темной материей", которые являются типичным проявлением "примордиальной массы", которая достаточно компактна и практически "невидима" (при отсутствии излучения?) на больших расстояниях.

Таким образом, прежде чем описывать материальный мир объектов необходимо ввести соответствующие "мегаскопические масштабы", которые в свою очередь были бы связаны с соответствующими "микроскопическими масштабами". В общем случае у нас имеется достаточно много вариантов для построения мегаскопических масштабов и поэтому с целью исключения лишних используется ограничение, накладываемое физическими параметрами нашей родной Вселенной, в которой находится наша Галактика и наша Солнечная система. При этом также учитываются физические параметры нашей Галактики и Солнечной системы (т.е. их привязка к микроскопическим масштабам). Физические параметры внешнего Мира, в котором находятся другие вселенные, подобные нашей, находятся путем аналитического продолжения, совместимого с низшими уровнями материи. Их достоверность обусловлена стабильностью масс покоя микрочастиц: протонов и электронов.

Мегаскопические масштабы материи[править]

Также, как и в случае формирования атомов из микрочастиц при помощи электрического уравнения Шредингера, формирование мегаскопических масштабов из микроскопических также осуществляется при помощи гравитационного уравнения Шредингера. Дело в том, что в рамках квантовой гравитации радиусы Бора имеют мегаскопическую величину, и поэтому эта тривиальная операция автоматически конвертирует микроскопические масштабы в мегаскопические. В общем случае гравитационный радиус Бора для различных масштабов выражается следующим образом (по аналогии с электрическим радиусом Бора):

R_{{Gi}}={\frac  {l_{i}}{\alpha _{N}}}={\frac  {\lambda _{i}}{2\pi \alpha _{N}}}\ ,

где \alpha _{N}={\frac  {m_{N}^{2}}{2hc\epsilon _{G}}}=1.751785\cdot 10^{{-45}}\ - силовая постоянная Природного масштаба (на электронной массе), а m_{N}=9.109383\cdot 10^{{-31}}\ кг квант массы Природного масштаба (или масса электрона).

Максимальное значение мегаскопической массы, которое может содержать мегаскопический масштаб равно величине:

M_{i}={\frac  {m_{i}}{\alpha _{i}\alpha _{N}}}\ ,

где m_{i}\ - квант массы микроскопического масштаба. Таким образом, все мегаскопические масштабы однозначно связаны с соответствующими микроскопическими масштабами.

Основные параметры мегаскопических масштабов представлены в Таблице 9.

Table 9:Основные кванты физических величин, определяющие мегаскопические масштабы.
Масштаб Микроскопическая масса, кг Силовая постоянная Гравитационный радиус Бора, м Мегаскопическая масса, кг Постоянная Хаббла, 1/с
Планка масштаб 2.176450\cdot 10^{{-8}} 1 9.226267\cdot 10^{{9}} 1.242419\cdot 10^{{37}} 3.249337\cdot 10^{{-2}}
Стони масштаб 1.859223\cdot 10^{{-9}} 7.297353\cdot 10^{{-3}} 1.080049\cdot 10^{{11}} 1.454405\cdot 10^{{38}} 2.775731\cdot 10^{{-3}}
Слабый Планка масштаб 2.897470\cdot 10^{{-13}} 1.772317\cdot 10^{{-10}} 6.930353\cdot 10^{{14}} 9.332485\cdot 10^{{41}} 4.325789\cdot 10^{{-7}}
Удвоенно слабый масштаб 5.073594\cdot 10^{{-18}} 5.434180\cdot 10^{{-20}} 3.957847\cdot 10^{{19}} 5.329678\cdot 10^{{46}} 7.574635\cdot 10^{{-12}}
Вселенский слабый масштаб 1.602012\cdot 10^{{-24}} 5.417938\cdot 10^{{-33}} 1.253456\cdot 10^{{26}} 1.687917\cdot 10^{{53}} 2.391728\cdot 10^{{-18}}
Природный (протон) 1.672622\cdot 10^{{-27}} 5.906066\cdot 10^{{-39}} 1.200541\cdot 10^{{29}} 1.616660\cdot 10^{{56}} 2.497145\cdot 10^{{-21}}
Природный (электрон) 9.109383\cdot 10^{{-31}} 1.751785\cdot 10^{{-45}} 2.204376\cdot 10^{{32}} 2.968435\cdot 10^{{59}} 1.359988\cdot 10^{{-24}}

Из этой таблицы видно, что "примордиальная масса" Мира Природы (базирующегося на масштабе массы электрона) почти на шесть порядков превышает массу нашей Вселенной! Таким образом, стабильность массы электрона в нашей Вселенной гарантируется огромной массой равной 2.968435\cdot 10^{{59}}кг, которая еще и находится за внешними пределами Вселенной! Не менее интересно и то, что масштабы Планка, Стони и Слабый формируют достаточно большие массы, сравнимые с массами маленьких галактик, но при малых размерах (сравнимых с планетной системой). Очевидно, что это т.н. "квазизвездные объекты", которые по умолчанию имеют примордиальную квантовую природу, которая близка природе "черных дыр", но в отличии от последних - нестабильна, и склонна к "генерации" структурного вещества (состоящего из микрочастиц - протонов, электронов, и т.д.). Более того, сам галактический масштаб имеет массу, которая на пять порядков превышает массу средней галактики. Это означает то, что внутри таких "тяжелых" галактик существуют много "квазизвездных объектов", которые в силу своей нестабильности постоянно генерируют вещество, которое в большой степени теряется галактиками (т.н. "струи" или "джеты"), а с другой стороны оставаясь стабильными, представляют собой т.н. "темную материю". То, что масса типичной вселенной совпала с эффективной массой нашей Вселенной, совсем не означает, что эта масса вещества. В действительности масса вещества во вселенной составляет всего несколько процентов, тогда как остальная масса находится в виде "примордиальной массы", которая получила название "темной энергии" и "темной материи".

Таким образом, мегаскопические масштабы материи также имеют квантовую природу, базирующуюся на квантовой гравитации. При этом также создаются целостные квантовые объекты, которые в свою очередь могут представлять структуру вложенности типа "матрешки" только в том случае, когда внешние уровни материи частично теряют свою квантовую природу и начинают описываться классической механикой (или классической гравидинамикой). Из этого вытекает тривиальное следствие, а именно: общая теория относительности (ОТО) может быть использована для описания объектов типа вселенной только в том случае, когда последняя уже потеряла свою квантовую природу. Более того, ОТО по умолчанию не может быть использована для моделирования процессов "рождения" вселенных типа нашей, поскольку сама "теория гравитации" (сколь аксиоматична она бы не была!), недостаточна для описания столь сложного мегаскопического объекта, как Мир Природы. Ну а сама концепция т.н. Большого взрыва из сингулярности, имеющей масштаб Планка (по мановению "волшебной палочки" циркового шарлатана), сегодня может вызвать разве что улыбку…


Плотность мегаскопических уровней материи[править]

В общем случае плотность примордиального вещества, которое определяет мегаскопические уровни материи равна:

\rho _{i}={\frac  {3M_{i}}{4\pi R_{i}^{3}}}\ ,

где M_{i}={\frac  {m_{P}}{\alpha _{i}\alpha _{N}}}\ - мегаскопическая масса уровня, а R_{i}={\frac  {l_{i}}{\alpha _{N}}}\ - гравитационный радиус Бора уровня материи. Трехмерная плотность примордиального вещества для мегаскопических масштабов представлена в Таблице 10.

Table 10:Трехмерная плотность, определяющие мегаскопические масштабы.
Масштаб Гравитационный радиус Бора, м Мегаскопическая масса, кг Плотность, кг/м^3
Планка масштаб 9.226267\cdot 10^{{9}} 1.242419\cdot 10^{{37}} 3.776603\cdot 10^{{6}}
Стони масштаб 1.080049\cdot 10^{{11}} 1.454405\cdot 10^{{38}} 2.755921\cdot 10^{{4}}
Слабый Планка масштаб 6.930353\cdot 10^{{14}} 9.332485\cdot 10^{{41}} 6.693337\cdot 10^{{-4}}
Удвоенно слабый масштаб 3.957847\cdot 10^{{19}} 5.329678\cdot 10^{{46}} 2.052274\cdot 10^{{-13}}
Вселенский слабый масштаб 1.253456\cdot 10^{{26}} 1.687917\cdot 10^{{53}} 2.046140\cdot 10^{{-26}}
Природный (протон) 1.200541\cdot 10^{{29}} 1.616660\cdot 10^{{56}} 2.230485\cdot 10^{{-32}}
Природный (электрон) 2.204376\cdot 10^{{32}} 2.968435\cdot 10^{{59}} 6.615789\cdot 10^{{-39}}

Здесь следует отметить, что плотность нормального вещества (т.е. различные планетоиды и стабильные звезды), реально существующего в нашем Мире, находится в сравнительно узком диапазоне:

\rho _{{3Dmin}}\leq \rho _{{3D}}\leq \rho _{{3Dmax}}\ ,

где :\rho _{{3Dmin}}={\frac  {m_{N}}{V_{{BN}}\alpha _{S}}}={\frac  {3c}{2h}}({\frac  {m_{N}}{a_{B}}})^{2}=2.0111\cdot 10^{2}kg/m^{3}\ - минимальная плотность нормального звездного вещества, а V_{{BN}}={\frac  {4\pi a_{B}^{3}}{3}}\ - объем, a_{B}={\frac  {l_{N}}{\alpha _{S}}}\ - радиус и характеристическая длина l_{N}={\frac  {\hbar }{m_{N}c}}\ электрического атома Бора, базирующегося на Природном электронном масштабе.

\rho _{{3Dmax}}={\frac  {m_{P}}{V_{{BP}}\alpha _{N}}}={\frac  {3c}{2h}}({\frac  {m_{P}}{a_{{BP}}}})^{2}=3.7766\cdot 10^{6}kg/m^{3}\

-максимальная плотность нормального звездного вещества, а V_{{BP}}={\frac  {4\pi a_{{BP}}^{3}}{3}}\ - объем, a_{{BP}}={\frac  {l_{P}}{\alpha _{N}}}\ - радиус и характеристическая длина l_{P}={\frac  {\hbar }{m_{P}c}}\ гравитационного атома Бора, базирующегося на масштабе Планка.

Здесь важно то, что максимальная плотность примордиального вещества мегаскопического масштаба Планка совпадает по величине с максимальной плотностью нормального вещества, характерного для средних значений плотности "белых карликов" (у тяжелых она на три порядка выше!). Не менее важно и то, что мегаскопический масштаб Стони также попадает в указанный интервал плотностей реального вещества. Все остальные мегаскопические масштабы имеют значительно меньшее значение плотностей примордиальной материи. Это означает, что только два мегаскопических масштаба (Планка и Стони) представляющие собой квазизвездные объекты, в потенции могут в процессе "взрывов" рождать "нормальное" вещество (в первую очередь электроны, протоны и пр.). Другие мегаскопические масштабы, которые представляют собой как бы встроенную "матрешку" порождать вещество не способны, хотя и характеризуются энергией, массой, плотностью.


Температура мегаскопических уровней материи[править]

В общем случае первая орбитальная скорость для мегаскопического квантового объекта определенного масштаба определяется как:

v_{i}={\sqrt  {{\frac  {GM_{i}}{R_{i}}}}}\ ,

где M_{i}={\frac  {m_{P}}{\alpha _{i}\alpha _{N}}}\ - мегаскопическая масса уровня, а R_{i}={\frac  {l_{i}}{\alpha _{N}}}\ - гравитационный радиус Бора уровня материи. Учитывая общее определение массы Планка:

m_{P}={\sqrt  {{\frac  {\hbar c}{G}}}}\

Орбитальную скорость можно переписать в виде:

v_{i}=c{\sqrt  {{\frac  {m_{i}^{2}}{\alpha _{i}m_{P}^{2}}}}}=c=const.\ ,

Таким образом, примордиальные квантовые объекты представляют собой квантовые черные дыры! Для определения температуры такой черной дыры воспользуемся моделью квантовых гравитационных резонаторов, для которых "минимальная масса" равна:

m_{{iMin}}={\frac  {\hbar }{cR_{i}}}\ .

Тогда температура квантовой черной дыры будет равна:

T_{{Qi}}={\frac  {m_{{iMin}}c^{2}}{2k_{B}}}={\frac  {\hbar c}{2k_{B}R_{i}}}\ .

Значения масштабных значений температур представлены в Таблице 11.

Table 11:Температуры, определяющие мегаскопические масштабы.
Масштаб Гравитационный радиус Бора, м Мегаскопическая масса, кг Минимальная масса, кг Температура, К
Планка масштаб 9.226267\cdot 10^{{9}} 1.242419\cdot 10^{{37}} 3.812672\cdot 10^{{-53}} 1.240958\cdot 10^{{-13}}
Стони масштаб 1.080049\cdot 10^{{11}} 1.454405\cdot 10^{{38}} 3.256957\cdot 10^{{-54}} 1.060083\cdot 10^{{-14}}
Слабый Планка масштаб 6.930353\cdot 10^{{14}} 9.332485\cdot 10^{{41}} 5.075743\cdot 10^{{-58}} 1.652066\cdot 10^{{-18}}
Удвоенно слабый масштаб 3.957847\cdot 10^{{19}} 5.329678\cdot 10^{{46}} 8.887844\cdot 10^{{-63}} 2.892838\cdot 10^{{-23}}
Вселенский слабый масштаб 1.253456\cdot 10^{{26}} 1.687917\cdot 10^{{53}} 2.806380\cdot 10^{{-69}} 9.134275\cdot 10^{{-30}}
Природный (протон) 1.200541\cdot 10^{{29}} 1.616660\cdot 10^{{56}} 2.930073\cdot 10^{{-72}} 9.536875\cdot 10^{{-33}}
Природный (электрон) 2.204376\cdot 10^{{32}} 2.968435\cdot 10^{{59}} 1.595768\cdot 10^{{-75}} 5.193944\cdot 10^{{-36}}

Следует отметить, что полученные значения для поверхностной температуры примордиальных квантовых масштабных объектов весьма близки к значениям, предсказанным Хоукингом для классических черных дыр. Действительно, температура излучения черной дыры на основании ОТО равна:

T_{{CBH}}={\frac  {\hbar c^{3}}{8\pi GMk_{B}}}={\frac  {\hbar c}{4\pi k_{B}R_{{BH}}}}\ ,

где R_{{BH}}={\frac  {2GM}{c^{2}}}\ - радиус Шварцшильда для черной дыры. Не трудно заметить, что основное отличие классической черной дыры от квантовой состоит в том, что в классическом варианте вторая космическая скорость приравнивается к скорости света, а в квантовом варианте - первая. Между температурами излучения этих черных дыр существует простое соотношение:

{\frac  {T_{{QBH}}}{T_{{CBH}}}}=2\pi \ .



Смотри также[править]

Литература[править]

  • 1. Quantization in Astrophysics, Brownian Motion, and Supersymmetry. Editors: F.Smarandache and V.Christanto. MathTiger, 2007, Chennai, Tamil Nadu, India. ISBN: 819021909X.
  • 2. Latest (2006) values of the constants [1]
  • 3. Ross McPherson. Stoney Scale and Large Number Coincidences. Apeiron, Vol. 14, No. 3, July 2007
  • 4. Maciej Rybicki. Cosmological Origin of Gravitational Constant. Apeiron, Vol. 15, No. 4, October 2008
  • 4. Guoyou HUANG. Fine Structure Constant and Variable Speed of Light. Apeiron, Vol. 17, No. 2, April 2010
Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться 📩 Переслать 💬 Обсудить
Позвать друзей
Вам также может быть интересно: