Это пусть Пипа голову ломает.
"Философия – физике.
Гегель: "тяготения" Ньютона нет в физической реальности.
вместо того чтобы доказать законы Кеплера, Ньютон как раз сделал обратное. Гегель.
... от читателя требуется только, чтобы он решительно различал между ... математическим анализом.., и тем, что обладает физической реальностью. Гегель.
Это может шокировать, но ведь очевидно, что Земля нас не столько притягивает, сколько отталкивает от своей тверди. Иначе бы потонули в ней, как в трясине. Да и Солнце не столько притягивает планеты, сколько отталкивает: возле него крутится планетная мелочь, а гиганты – далеко за орбитой Марса. А ведь по логике ньютонова "тяготения" должно бы наоборот.
А прижимает нас к Земле физический вакуум. И "тяготение" – просто явление "всемирного отталкивания" им всего и вся. Как в эффекте Казимира.
0. Введение. "Закон Всемирного тяготения"
1. Гегель: ни "закона", ни "тяготения.
2. подтверждение Эйнштейна.
3. Вакуум Дирака.
3.1 Вакуум, как "пустота".
4. Отталкивание-притяжение.
4.1. Отталкивание вакуума.
4.2. "Притяжение" по-Ньютону
5. Немного философии.
0. Введение. "Закон Всемирного тяготения"
Ньютон прославился на века-народы сказав, что-де все-все-все тела "притягиваются" друг к другу. А точечные – по "закону":
F = G mM/R2
где G – (G = 6.67259 10–8 [см3/гс2] – "постоянная тяготения", m и M – "гравитационные" массы тел ("заряды", как в законе Кулона), а R – расстояние между ними. Ранее, в опытах Галилея, было выявлено, что эти массы совпадают [1](1) с теми, что в другом правиле того же Ньютона:
F = ma
где а – ускорение тела.
Эти силовые правила – основа грандиозной небесной механики 18-19 вв, поражающей до сих пор (скажем, открытие Нептуна на кончике пера, что сделал Леверье). Да и посейчас верой и правдой служащей космической инженерии и навигации.
1. Гегель: ни "закона", ни "тяготения.
И эта славная традиция прочно скрывает тот забавный факт, что ещё 199 лет тому Георг Вильгельм Фридрих Гегель снял эту ньютонову гипотезу [2](2). Так как Ньютон получил "закон" математическим фокусом. Из правила Кеплера. Ибо надо было наоборот: доказать эти правила [3](3). То есть, – никаких открытий, и "тяготения" нет среди физических реальностей [4](4).. И, следуя своей Логике, выводит правила Кеплера.
Примечание.
Сразу, чтобы снять историческое недоразумение. Гегель, разумеется, явно перегнул в полемическом задоре. Ньютон, конечно же, – эпохальный открыватель. В одном ряду с Аристотелем, Платоном, Бэконом, Коперником, Галилеем, самим Гегелем, Марксом, Эйнштейном, Беллом [5](5)... Но открыл он не "тяготение" (что и сам признавал (3)), а нечто куда как более значительное – высшую математику, как язык науки. По сути – мышление нового времени (тогда как а сам Гегель – уже 21-го века).
Но ведь нас что-то прижимает к Земле, не давая улететь в Космос. Да и планеты нарезают орбиты около Солнца, не гуляя по Космосу произвольно. Для гегеля тут, конечно, нет загадок: таковы свойства пространства-времени [6](6). А к Земле нас прижимает эффект "всеобщего отталкивания", логически вытекающий из диалектики пустоты, "одних" и "многих" [7](7) К слову, пустота у Гегеля – совсем не то же, что у Демокрита или Ньютона: пустой ящик для тел. А нечто, весьма сходное с вакуумом Дирака. К слову, он же ввёл в науку категорию "квант" в его нынешнем значении.
И ниже убедимся, до какой степени Гегель прав.
2. Подтверждение Эйнштейна.
И вот, ровно 100 лет тому А.Эйнштейн пришёл к тому же: "сил тяготения" нет. И в его "общей теории относительности" – ОТО к Земле прижимает нас то же, что к борту автомобиля на повороте и толкает назад-вперёд при разгоне-торможении. "Тяготение" – "сила инерции" на вираже в "кривом" пространстве – времени. Даже, когда стоим на Земле неподвижно, ведь по-времени-то – всяко движемся. Впрочем, отставим ОТО: за прошедшие 100 лет так и не получено бесспорного опытного её подтверждения [8](
. К тому же, ни ОТО [9](9), ни десятки иных "теорий гравитации" не объясняют сам этот феномен. И в этом смысле – ничем не лучше "тяготения" Ньютона.
Да и Гегель уже давно снял эту вековечную загадку. И не его вина, что физики до сих пор ещё не доросли до его Логики. Хотя давно топчутся перед распахнутыми воротами.
3. Вакуум Дирака.
Так как ключ к ним дал ещё в 1931-м Дирак в квантовой теории [10](10). В ней весь наш мир – Море-Океан, "залитый" электронами. В пространстве, правда, энергии-импульса. По импульсам – во все стороны, а по энергии – лишь в нижней зоне [11](11). Над ней – запрещённая зона [12](12), а ещё выше – энергия-импульс свободных электронов. Так устроен физический вакуум Дирака.
"Морские" электроны почти не наблюдаемы [13](13), а являются в нашем бытии, будучи возбуждены в свободную зону [14](14). Так что наблюдаемый Космос, и мы в нём – лишь эфемерно-ничтожные возбуждения физического вакуума [15](15). Но, как бы то ни было, а именно вакуум – источник сил отталкивания и "притяжения".
3.1 Вакуум, как "пустота".
Итак, вакуум, – (почти) абсолютно плотно заполненная всеми квантами среда, – основа нашего бытия и сущности. Причём, чем полнее, – тем совершеннее наше ощущение его, как абсолютной "пустоты", того, в чём "ничего нет".
И парадокса тут никакого: мы, будучи возбуждениями вакуума, способны воспринимать лишь его возбуждения: воздух, песок, камни, соседей, планеты, звёзды, Космос ... Это как на поверхности Океана воспринимаем лишь такой же плавающий мусор, пену, волны, не подозревая о километрах воды под нами.
В квантах, чтобы ощутить любой объект, необходимо изменение его состояния (и, стало быть, нашего собственного или приборов). Так что восприятие морских квантов (почти) невозможно: все состояния нижней зоны заполнены [16](16). Почти, потому что нет запретов на переходы морских квантов через запрещённую зону в верхнюю – Космос, наблюдамое состояние. Но не надолго: на время ~ ħ/E [17](17). И потому влияние морских электронов на наше наличное бытие фиксируют лишь достаточно чувствительными приборами (опыт Лэмба-Ризерфорда).
4. Отталкивание.
Отталкивание, если объект реально излучает. Как Солнце – свет и ветер [18](18). Падая на тела кванты солнечного света, атомы или ионы ветра передают телу некоторый импульс (силы). А если оно упруго отражает – удвоенный. Каменные тела – тяжёлые и в основном поглощают свет-ветер, а вот газы – лёгкие и отражают. Потому возле Солнца – всё ещё бегают каменные карлики: их ещё не сдуло [19](19), зато газовые гиганты уже вытолкнуло куда подальше.
Но почему планеты не улетели совсем? Да и Солнце не разлетается, будучи плазменным шаром с давлением в сотни миллиардов атмосфер. Луна и прочие спутники крутятся вокруг своих планет. И что, наконец, нас прижимает к Земле?
Отталкивание вакуума.
4.1. Отталкивание вакуума.
Точнее, его морских квантов. Мы его не замечаем, как давление атмосферы (до тонны на всё тело). Но оно – всестороннее и его действие, скажем, на грудь компенсирует его же давлением в спину, в лёгкие и органы. Или как воды, обжимающей погружённые в неё тела. Аналогично "ветер" квантов, толкающий вперёд, компенсирует такой же встречный. То же – влево-вправо. А вот симметрия вверх-вниз – нарушена: от ветра снизу нас закрывает Земля, а мы её – от сквозняка сверху. И вакуум прижимает нас друг к другу. Эти соображения, а также известные характеристики квантов позволяют вычислить эту силу ( Приложение). Подобную той, что в эффекте Казимира.
И для самого слабого из известных взаимодействий она совпадает с законом Ньютона. И удаётся получить оценку постоянной G , близкую к наблюдаемой. Так что, из "сил природы" удалянм не только "гравитацию", но и постоянную G – из "мировых констант".
4.2. "Притяжение" по-Ньютону..
Из квантовой теории известно, что если "размер" рассеивателя намного меньше "размеров" налетающих на него квантов, их рассеяние изотропно (сферически симметрично). Это означает, что плотность "тени", образуемой таким рассеивателем, спадает с расстоянием от него R по правилу Ньютона-Кулона 1/R2.
Оценки в п.3 Приложения показывают, что если рассеяние идёт по каналам слабого взаимодействия, то исследование этих процессов – ключ к вычислению "гравитационной" константы Ньютона G. Или наоборот, использованию этой величины для уточнения параметров указанного взаимодействия.
По-любому однако, сводим "гравитационные силы" к "слабым". Следующий шаг – аналогичная расшифровка "сил электрических" и "цветовых" (сильных, связывающих кварки в нуклонах).
5. Немного философии
Но главное, даже не такие перспективы. А тот факт, что мы полным ходом въезжаем в эпоху, предсказанную века назад Гегелем.
Философия должна исходить из понятия, и, если ее достижения на этом пути бывают иногда незначительны, мы должны удовлетвориться малым. Философия природы заблуждается, стремясь непременно дать объяснение всех явлений. Такое требование можно предъявлять к конечным наукам, в которых все должно быть сведено к всеобщим мыслям (к гипотезам). Здесь подтверждением гипотезы служит единственно лишь опыт, и поэтому решительно все должно быть объяснено. Но то, что познается посредством понятия, само по себе ясно и достоверно, и философии не приходится беспокоиться, если даже еще не все явления получили свое объяснение. Я здесь поэтому изложил эти начатки постижения разумом математико-механических законов природы как свободного царства меры. Естествоиспытатели по специальности не заботятся о таком постижении. Но наступит время, когда почувствуют необходимость в науке, кладущей в свое основание понятия разума! [20](20)
И это время настало!
Прогресс квантовой теории – фундамента естествознания даёт возможность увидеть, наконец, глубину наставлений Великого Учителя, на века опередившего своё время.
Таким образом, логику приходится, конечно, первоначально изучать как нечто такое, что мы, правда, понимаем и постигаем, но в чем мы не находим сначала широты, глубины и более значительного смысла. Лишь на основе более глубокого знания других наук логическое возвышается для субъективного духа не только как абстрактно всеобщее, но и как всеобщее, охватывающее собой также богатство особенного... Таким образом, логическое получает свою истинную оценку, когда оно становится результатом опыта наук. Этот опыт являет духу это логическое как всеобщую истину, являет его не как некоторое особое знание наряду с другими материями и реальностями, а как сущность всего этого прочего содержания.
Хотя логическое в начале [его] изучения не существует для духа в этой сознательной силе, он благодаря этому изучению не в меньшей мере вбирает в себя ту силу, которая ведет его ко всякой истине.
И последнее, но не по важности. Тот факт, что в квантовой физике "притяжение", "гравитация"– эффект вакуумного отталкивания – прямое подтверждение аналогичного вывода в "Науке Логики" Гегеля (7): он это знал более 200 лет тому !
26.08.2016 Вишняков Евг. Мих. , Белгород, Короча, Бехтеевка
Приложение.
К вычислению G .
0. Введение
1. Поверим алгеброй вакуумную гармонию.
2. Плотность N "морских" квантов.
3. Оценка сечения A рассеяния морских квантов.
0. Введение
Исходим из представления вакуума Дирака. потоки его квантов движутся во всех направлениях и при (слабом) упругом рассеянии их телом m1 давят на него со всех сторон ("обжимают", "выталкивают" из вакуума, подобно воде в эффекте Архимеда). Для уединённых тел потоки одинаковы, и суммарный результат их действия – нуль. Если, однако, на расстоянии R есть тело m2, то вдоль отрезка R тела затеняют друг друга от вакуумного давления, и возникает сила, толкающая их навстречу. То есть, у нас нет "Всемирного закона тяготения Ньютона". А есть "всеобщее отталкивание вакуума".
1. Поверим алгеброй вакуумную гармонию.
В квазиклассической модели. Пусть масса квантов m' [г], их пространственная плотность N [1/cм3], а скорость v (она близка к предельной скорости 2.99792458 1010 [см/с] ). И пусть А [cм2] – сечение рассеяния этих квантов нуклонами (нейтронами или протонами). Пусть рассеяние изотропное (почему – ниже). Так вакуум создаёт (всестороннее) давление на нуклон с общей нулевой силой. Вокруг него образуется сферически расходящийся поток с плотностью Nv2A / 4pR2. По сути это – эффект "тени" – ослабление прямого ветра Nv2A на дистанции R от рассеивающего нуклона. То есть, ослабление давления вакуума на соседний нуклон со стороны рассеивателя. И, стало быть, возникает "вакуумная сила", толкающая к нему соседа:
F = Nm'v2A2/ 4pR2
И, разумеется, такая же, встречная, – на рассеиватель: вакуум толкает нуклоны друг к другу. Пусть в "законе Ньютона" F = G mM/R2 m = m = mр = 1.6726731 10–24 – масса протона ( нейтрон на 0.14% тяжелее, чем пренебрежём). Тогда
G = Nm'v2A2/ (4p mр2) или A2 = ( p ħ3mp2 / m'4c5 )
В этом выражении пока неизвестны N, m', A.
2. Плотность N "морских" квантов.
Известны 12 квантов, "заливающих" море Дирака: электроны, мюоны, таоны, парные им нейтрино, "лёгкие" u, d – кварки (протон uud , нейтрон udd ) и ещё 4 "тяжёлых": c, s, b, t.
Согласно Дирака, энергия квантов:
E /m'c2= ± [1 + (kа)2]1/2 или k = [W2 –1]1/2/a
знак ( + ) – для свободных квантов (Космос, зона проводимости в полупроводниках) , ( – ) – для морских, связанных в нижней зоне вакуума (валентной в полупроводниках)
где. k – волновое число в амплитуде кванта ~exp(jwt – jkx) ; k ħ – импульс ; ħ = 1.05457266 10–27 [г см2/с] – постоянная Планка ; х – координата ; w = E/ħ – частота; a = ħ/m'c – комптоновский "размер" кванта (для электрона 3.9 10–11 см); W = E /m'c2 ; к слову, v = w/k.
Плотность вакуумных уровней (N = 4p k2dk) завиcит от энергии E
N = 4 pi/а3 1(интеграл)W zdz [z2 –1]1/2 = 4/3 pi/a3 (W2–1)3/2
где W = E /m'c2 . И, на первый взгляд, плотность бесконечна велика, так как Е уходит в бездну. Тем не менее, актуальны лишь W ~ 2 [21](21). Так что N ~ 4/a3 .
3. Оценка сечения A рассеяния морских квантов.
Пусть кванты – электроны (m' = 9.1093897 10–28 г; "размер" 3.9 10–11 см ). Тогда получаем A = 2.0 10–40 cм2 . То есть, "размер" нуклона, как рассеивающей мишени, порядка 10–20 см. А для u, d кварков (m' » 5.3 10–25 ; 10–13 см ) А = 5.9 10–46 см2 (10–23 см). Такие малые размеры характерны для слабого [22](22) взаимодействия. Например, для рассеяния нейтрино [23] (23) на нуклонах [24] (24).
Размер рассеивателя на много порядков меньше размера упомянутых морских квантов. Что и обеспечивает, как упомянуто в головном тексте, изотропность рассеивания [25](25).
1.[1] Отличие не больше 10–10 %
[2] Г.В.Ф Гегель. Энциклопедия философских наук, 1817. §§ 269-271
3.[3] По легенде, Ньютон отказался отвечать на вопрос, откуда берётся его "тяготение": гипотез не измышляю. То есть, вот вам – догмат, работайте с ним.
4.[4] Да-да, вопреки расхожему мнению, Гегель был сугубым материалистом, не превзойдённым до сих пор по силе, и твёрже всех, до и после, стоял на почве фактов наличного бытия: никаких гипотез, предположений, догадок – всё должно быть обосновано, логически выведено-доказано. Так что обвинения его в "идеализме" – не что иное, как предрассудок, сколь задубелый, столь же без разумный.
5.[5] Беломытцов Владимир Серафимович "Явление Человек Разумный".
6.[6] А те,
7.[7] "Наука Логики" 1812-1816. (Книга 1, Раздел 1, глава 3, подразделы В и С )
8.[8] Прежде всего из-за того, что эффект "тяготения" очень слабый ( на десятки порядков слабее, скажем, сил электрических). И для выявления специфических эффектов ОТО (например, радиуса Шварцшильда), нужны не мыслимые концентрации масс-энергий.
9.[9] Ибо нет ответа на вопрос: а с какого-такого счастья материя искривляет пространство-время ?
10.[10] Электрон-позитронного поля. Позитроны (антиматерию) открыли годом позднее в космических лучах, а синтезировали ещё через год.
11.[11] В полупроводниках (диэлектриках) – валентная зона.
12.[12] С2
13.[13]. Лишь в особо тонких опытах. Например, Лэмба и Ризерфорда.
14.[14] В полупроводниках – зону проводимости
15.[15] А если ещё вспомнить, что вакуум Дирака – лишь первый из дюжины фермионных, а к ним – ещё больше бозонных, то безнадёжно провалится воображение любого фантаста.
16.[16] З
17.[17] У электронов 10–21с, у кварков 10–24 и тем меньше, чем больше Е – энергия перехода из вакуума: для электронов больше 2с2 = 1.0 МэВ
18.[18]
19.[19] Не надолго: всего ещё на 4-5 миллиардов лет. А потом всё-же сожжёт-поглотит.
20.[20] Абсолютная механика.
21.[21] Кванты с большими "не замечают" мишень. Так как их рассеяние спадает с энергией как 1/ и даже 1/2 (у Резерфордовских альфа-частиц). У нас, к тому же, эффект двойного рассеяния (то есть 1/Е2 и 1/Е4). Кроме того, у нас не реальные кванты, а морские, виртуальные. А они действуют "в реале" в течение времени лишь ħ/ (16). Так что глубина Диракова моря особой роли не играет.
22.[22] Зарядово независимого. Для электромагнитных и сильных процессов на десятки порядков больше.
23.[23] То есть, незаряженных лептонов с "чисто" слабым взаимодействием.
24.[24] С энергией
25.[25] Чего уже нельзя сказать про рассеяние по каналам электромагнитного и, особенно, сильного взаимодействий. "
