Элементы...V

                                                                 посвящаю

                                                                 моим родителям

                                   ЭЛЕМЕНТЫ

                             элементарной физики.  1 .

                                 М. Я. Шукан

     Элементарная физика это в том смысле, что пытаемся более-менее сложные явления природы (в данном случае в разделе физики) объяснить частично менее сложными поня- тиями и более простыми, обычными словами. Конечно, на нижеследующее можно отозваться еще более "элементарно": от "это всем известно" до "этого не может быть, потому что не может быть никогда".

                                      1

   В настоящее время полагается, что Вселенная состоит из так называмого "вакуума" и "вещества"-в разных его проявлениях. Для наглядности это можно представить как бульон, в котором плавает крупа какой-нибудь каши, - от отдельных крупинок до крупных комков-агломератов из тех же крупинок .

   В свое время Поль Дирак ввел образ того, что названо "морем Дирака" :по этой модели у элементарных частиц-фермионов есть античастицы. Фермионы- частицы с так называемым полуцелым спином ,способные единолично занимать опять-таки элементарные ячейки. На примере электронов -это представляется как существование отрицательных уровней энергии, заполненных морем ненаблюдаемых электронов. При приложении энергии возможен переход электрона с отрицательного уровня на положительный -электрон при этом "проявляется" в макромире. Оставшееся вакантное место на отрицательном уровне, названное "дыркой",выглядит как квазичастица, имеет массу электрона, но положительный заряд- антиэлектрон = позитрон. При взаимодействии электрона с позитроном, они исчезают и выделяется (в различных видах) энергия, затраченная на этот их образование. Но несколько изменим картинку, показанную Дираком. А именно: Во всеобъемлющем пространстве Рода находится вакуум -как бы "море"(или "моря").Если в нашем-"макроморе" отдельными частицами являются молекулы воды - Н2 О, то "частицами" в вакууме являются дискретные как бы "точки", содержащие (состоящие из) "непроявленные" уровни энергий, соответсвующие всем элементарным частицам-фермионам. Некоторую аналогию здесь можно провести с атомом водорода, у которого электрон может находиться на разных уровнях энергии (различные серии излучения).И при возбуждении "точки" образуется пара частица-античастица той "породы",которая соотвествует энергии возбуждения. Без возбуждения "извне" "точки" самовозбуждаются за счет энергии самого вакуума с кратковременным образрванием ВСЕХ (поочередно) фермионов - так называемых "виртуальных" частиц (возбуждение то что Дирак называл- "морей" всех фермионов).    Используя  "дырочную" теорию Дирака в применении к вакууму, можно представить что из вакуума "берем" "комок"-частицу, а вакууме остается "дырка". В вакууме такой тандем "дырка"-"комок" (частица-античастица) долго не существует (см. ниже) поскольку эти компоненты стремятся соединиться, вернуться в исходное состояние ,когда их как бы и не было. Назовем это "схлопыванием".Поэтому комок и дырку называют "виртуальными" (как бы не существующими) частицами. Под "комком" следует понимать все известные (и неизвестные) элементарные фермионы ("дырки"- соответствующие античастицы ) ,причем в виртуальном варианте  они ничем не отличаются от "проявленны Х" (т.е. существующих гораздо более длительное время) частиц за исключением "времени жизни". Такой тандем может иметь заряды (к примеру, комок -то, что мы называем положительный заряд, а дырка -отрицательный),тогда тандем представляет собой "диполь",т.е.два противоположных заряда связанные друг с другом, но разнесенные на некоторое расстояние. В вакууме виртуальные тандемы все время образуются и исчезают, схлопываясь. Это называется "нулевые" колебания вакуума .Их бесчисленное множество, они направлены в разные стороны(их столько, что можно считать ,что в любую сторону направлено одинаковое количество векторов тандемов, т.е изотропное распределение их векторов).В каждой "точке" вакуума ("точка - условно наименьший объем вакуума) имеется бесчисленное множество потенциальных (непроявленных) и временно проявленных тандемов, но статистически одинаковое для всех "точек".

   Если в макромире господствует "закон сохранения Энергии",то в микромире, что верно и для вакуума, есть закон "сохранения произведения энергии на время",т.е "время жизни" (  t  ) виртуальной частицы определяется (обратно пропорционально) ее энергии (Е):

                             Е  t   =  h   ,

где   h - постоянная Планка.

   Вакуум - это среда, в которой "плавают" "проявленные" частицы. Если проявленная частица имеет заряд того или иного знака (но даже незаряженные элементарные частицы

состоят из заряженных"деталей"),то происходит "поляризация" виртуальных заряженных диполей, когда диполи выстраиваются так, чтобы, так сказать, дырки были направлены на комки, т.е. положительный заряд к отрицательному или наоборот вследствие той же тенденции к схлопыванию, последнее для "проявленной частицы" невозможно. Это в некоторой степени аналогично растворами электролитов, когда окружающие молекулы соли молекулы воды так обволакивают молекулы соли, что они распадаются на ионы. Эти ионы окружены в большей или меньшей степени поляризованными молекулами воды, имеющими дипольное строение.

   Таким образом в вакууме проявленные заряженные частицы окружены "облаками" соответственно ориентированных виртуальных диполей и через эти облака взаимодействуют друг с другом. Под такими диполями в первую очередь имеем в виду виртуальные электрон-позитронные пары-диполи, так как по сравнению с другими диполями (скажем, протон-антипротонные или другие диполи из более "тяжелых" частиц ) электрон-позитронные диполи, имея меньшую энергию, ДОЛЬШЕ СУЩЕСТВУЮТ и оказывают большее влияние на явление .Если заряды противоположные, то между ними виртуальные диполи выстраиваются цепочками ,своими противоположными зарядами направленными к данным проявленным зарядам. В значительной части противополжные заряды диполей, сопрокасающиеся друг с другом в результате построения цепочки, компенсируются с уменьшением виртуальных колебаний между ними, схлопываются, что на макроуровне выглядит как притяжение проявленных зарядов.                                                               Если проявленные заряды имеют одинаковые знаки зарядов, то виртуальные диполи между ними ведут себя хаотически, так сказать "толкаются",что на макроуровне выглядит как отталкивание между проявленными зарядами. На достаточно большом расстоянии взаимодействие между проявленными зарядами через виртуальные диполи значительно ослабнет- из-за влияния хаотичности виртуальных диполей вообще в вакууме - вплоть до фактического прекращения влияния проявленных зарядов друг на друга.

   Взаимодействие проявленных зарядов устанавливается через виртуальные частицы.

Взаимодействие с виртуальными диполями вакуума можно оценить таким образом: на разных расстояниях Р возьмем некоторый слой вакуума Д, точнее на расстояниях Р1 и (большем) Р2 два слоя с одинаковой толщиной Д. Тогда в обоих объемах, будет находи ться, хотя и бесконечно большое число виртуальных диполей, но пропорциональное (Р)2Д, поскольку плотность виртуальных частиц в вакууме везде одинакова. И это будет для разных Р.Будем исходить из того, что сила воздействия заряда на диполи пропорциональна ИХ КОЛИЧЕСТВУ, т.е в целом пропорционально (Р)2Д. Тогда пусть силы воздействия на 1-ый и 2-ой слой будут F1 и F2. Если считать для ДАННОГО заряда произведение Fj на Рj2Д постоянным, то есть пропорциональным "Конст",то есть некоторая постоянная "Конст"  пропорциональна произведению Fj Рj2Д или ,проще, Fj Рj2.Тогда воздействие данного заряда на каждый слой (т.е. на каждом расстоянии от заряда Р) будет в итоге  ( Fj = Конст : Р2 ),что приводит к зависимости силы от расстояния как обратно пропорционально (Р)2 по известной формуле взаимодействия зарядов.

                                      2

   Рассмотрим ток- непрерывное движение электронов, пусть они движутся по проводнику .В этом случае, как обнаружил Ампер, магнитная стрелка (компаса) устанавливается по окружности в плоскости перпендикулярной проводнику. Еще сам Ампер предположил, что свойства постоянных магнитов определяются множеством круговых токов, циркулирующих внутри молекул.

   Электроны -это относительно легкие (малоэнергетичные) заряженные, как принято, отри цательным зарядом частицы, имеющие "спин"-вращение. В вакууме среди многообразия виртуальных частиц, имеются виртуальные электрон-позитронныеи пары (диполи). Для движущихся по проводнику электронов характерным будет взаимодействие именно с этими электрон-позитронными диполями, так как более "тяжелые" (виртуальные) частицы (в тысячи раз более энергетические) существуют гораздо меньшее время, и, с другой стороны, ими невозможно "управлять" электронам именно вследствие их "тяжести". А именно : движущиеся по проводнику электроны в силу своего вращения ( спина),более или менее одинаково направленного для всех движущихся по проводнику электронов, будут вовлекать в это вращение поляризованные на них электрон-позитронные диполи (далее- просто "диполи").Вовлеченные в движение диполи будут ( с некоторым отставанием) разворачиваться и устанавливаться по диаметру окружности в плоскости перпендикулярной к проводнику, что и отмечается опытом Ампера. Скорее всего разворачивание будет не по окружности, а по виткам винта с очень мелким, для нас практически незаметным, шагом, что для нас пока несущественно. Что такое магнитная стрелка (компаса)? Она отличается от других материалов тем, что значительная часть, если не все, вращающихся вокруг ядер атомов (внешних) электронов вращается в ОДНОМ направлении. Тогда получается, что эти вращающиеся электроны, которые будем считать для простоты одним "электроном",имеют свои потоки виртуальных диполей, которые образуют тороид,в который с одной стороны входят потоки виртуальных диполей,а с другой-выходят. Этот "электрон" в магнитной стрелке будет устанавли ваться так, чтобы вращающийся вокруг проводника поток виртуальных диполей проходил через центр (по оси тороида) "электрона".Вращающийся вокруг проводника поток диполей, с свою очередь, имеет вторичный поток диполей вокруг себя с определенным направлением вращения. Так что "электрон"(магнитная стрелка) будет устанавливаться так, чтобы вращение вторичного потока диполей проводника совпало с направлением вращения "электрона".Если это не совпадает по направлению, то намагниченная стрелка обернется другим концом. Это и есть проявление "магнетизма".

   Расмотрим некотрые следствия:

 1. Два соседних проводника с одинаковым направлением токов.

Диполи на окружностях в плоскости перпендикулярной направлению проводников вращаются МЕЖДУ проводниками в разных направления,что ведет к схлопыванию виртуальных диполей ,как и между одноименными зарядами (т.е. разряжение облаков виртуальных диполей). А "внешние части движения виртуальных диполей будут взаимно дополняться, образуя единый "хоровод"(т.е. концентрирование облаков виртуальных диполей). Это и проявля- ется как взаимное притяжение проводников .

 2. Два соседних проводника с противоположнонаправленным течением токов.

Направленных в одну сторону виртуальных диполей между проводниками становится больше ,что является увеличением концентрации виртуальных диполей между проводника- ми или это можно назвать "сгущением магнитного поля",что ведет к отталкиванию между проводниками, потому что не только ток электронов образует "магнитной поле",но и токи виртуальных диполей влияют ( в данном случае расталкивают) на проводники.

 3. Проводник с током поперек магнитного поля.

При движении тока вокруг проводника имеем вращение виртуальных диполей по окружности в плоскости перпендикулярной направлению проводника. Поскольку проводник расположен поперек магнитного поля, то с одной стороны проводника направление потока виртуальных частиц проводника СОВПАДЕТ с направлением потока виртуальных диполей магнитного поля, а с другой- эти движения будут противоположными. В первом случае "концентрация" виртуальных диполей будет увеличиваться (сгущение магнитного поля).С другой-

уменьшаться за счет схлопываний (разряжение магнитного поля) ,и проводник двинется в сторону где число виртуальных диполей относительно меньше.

 4. Движение проводника поперек магнитного поля.

Наложение внешнего магнитного поля (движения потока виртуальных диполей) на враще- ние электронов в проводнике приведет к координированию вращения последних и застав ит их двинуться в сторону ослабления сгущения диполей. Возникнет ток электронов в проводнике.

 5. Имеем магнитное поле-соленоид, по обмотке которого течет ток. Магнитное поле- это движение диполей вакуума, выходящее с одной стороны соленоида, и возвращающееся в соленоид с другой стороны.

   Поместим в соленоид проводник. Если уменьшим магнитное поле (уменьшим ток через обмотку соленоида),то нарушится поток движения диполей, скажем, внутри соленоида. Так как диполи ,в свою очередь, возбуждают вокруг себя еще поток диполей (вторичный, хотя и несколько более слабый) по окружности в плоскости перпендикулярной центральной линии соленоида -линия центров диполей, то нарушение основного потока приведет к тому, что часть диполей станет двигаться хаотически. Однако вторичный поток, как и появился не сразу, так и исчезнет не сразу- с некоторой задержкой, будет продолжать движение некоторое время, а это вызовет движение электронов в проводнике, находящемя внутри соленоида. Возникнет ток.

   Таким образом -магнетизм - это НАПРАВЛЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ (электрон-позитронных пар) ДИПОЛЕЙ вакуума. При этом  явление имеет  ФРАКТАЛЬНЫЙ характер, т.е. имеют место последующие, вторичные, третичные и т.д. образования потоков виртуальных диполей (более слабоинтенсивные, возможно, сходящие на нет в третьей- четвертой ступени - в зависимости от интенсивности первоначального потока) образования для каждого уровня в плоскости перпендикулярной образующему движению. Причем имеет место некоторое запаздывание ,что более ясно проявляется при образовании "электромагниных волн".Движение виртуальных пар надо понимать как направленную передачу  импульса в определенном направлении: это передается от одних появившихся -потом исчезнувших диполей к следующим, в следующей "точке" ,также появившихся на время, и т.д..

   Поскольку в вакууме имеется множество разнообразных виртуальных частиц, то вполне возможно, что по механизму, в чем-то аналогичному вышеописанному или каким-либо иным способом может происходит образование  разных других "полей",когда "проявленные" частицы взаимодействуют с виртуальными ,соответствующими им (как электрон и электрон-позитронные пары с движением электронов) парами, возникающими (и исчезающими) частицами  в вакууме (Это может иметь место при образовании ядерных сил, когда виртуальные протон-антипротон и нейтрон-антинейтрон пары в очень маленькой области - в силу своего очень кратковременного существования- влияют примерно так же как виртуальные электрон-позитронные диполи на электроны...).

                                       3

   При вбросе в вакуум некой энергии, например, при переходе электрона с одного уров- ня на другой в атоме, происходит "выявление" виртуального диполя (электрон-позитронной пары) ,а именно- это вызывает проявление в некоторой плоскости  движение в некотором напрвлении. Будем рассматривать все относительно некоторого направления.

Электрон-позитронная пара начинает колебания, имеющие волновой характер в том смысле, что "виртуальность" происходит по ходу движения возбуждения : максимум, потом угасание, минимум и все повторяется так далее, происходя в одной, определенной "подачей" энергии плоскости. Однако на этом дело не заканчивается, поскольку движение зарядов возбуждает в перпендикулярной этому движению плоскости "хоровод" из вирту- альных диполей. Некоторое запаздывание этого "хоровода" связано со временем формирования его. Когда движение электрон-позитронной пары начинает уменьшаться, схлопываться, начинается  формирование виртуального хоровода, который при минимуме -схлопывании исходной пары- достигает максимума и в свою очередь начинает уменьшаться, вызывая появление очередной временной виртуальной пары -электрон-позитрон, т.е.в данном случае колебание в плоскости ,и т.д.                                 В зависимости от полученной энергии, может единовременно параллельно возбуждаться множество диполей вакуума -чем больше энергия, тем больше таких диполей. Поэтому и схлопывание будет происходить быстрее -так как чем больше диполей возбуждено, тем больше совокупный заряд, и тем сильнее, скорее он схлопывает обратно в ноль диполи.То есть если Е -энергия, п - число диполей, возбуждаемых в единичном акте,"конст" -некоторая постоянная, определяющая энергию возникновения диполя, то получается

                         Е = п . конст

   Чем больше совокупный заряд возбуженных диполей, тем быстрее происходит схлопыва ние,т.е. меньше "время жизни" Т данного возбуждения, т.е.при некоторой "пост" -постоянной получается

                         Т = пост : п

   Или :   Е t =  п . конст х пост : п  =  конст х пост = h

   где     h  - постоянная Планка(принятое обозначение).

   Таким образом, электромагнитная волна - это взаимные переходы в вакууме движений виртуальных электрон-позитронных пар и образующихся (образующих) из-за них виртуальных дипольных "хороводов",происходящие в перпендикулярных (определенных "подачей " энергии) плоскостях. Поскольку все это присходит в вакууме, то и скорость максимальна  среди скоростей движения других различных проявлений вещества- скорость света.

   Почему электромагнитные колебания вызваны виртуальными электрон-позитронными

составляющими вакуума? Скорее всего потому, что это наиболее легко возбудимая среди достаточно длительно существующих виртуальных частиц часть спектра этих частиц.

                                       5

   Коснемся  задачи движения электрона через два отверстия, которая воспринимается  чуть ли не как то, что могут "думать" электроны, выбирая куда им двигаться.

   Дело в том,что электрон как частица фактически находящаяся на грани вакуум -вещес тво ,может двигаться не только как единое целое,а как бы "скачками",последнее движе ние назовем "мерцанием". Из вышесказанного, может быть, понятно, что движение электро на вызывает собой "хоровод" виртуальных диполей в плоскости, перпендикулярной движению электрона. И электрон может двигаться с "помощью" виртуальных диполей, а именно (схематично): очередной виртуальный диполь по ходу движения отдает исходному электрону свой позитрон, что сопровождается переходом энергии в виде перескакивания "хоровода" виртуальных диполей на следующий этот, уже ставший "проявленным" электрон. Такое движение и объясняет, что электрон можно назвать частицей-волной, поскольку скачок от одного электрона до другого проиходит на расстояние, которое определяется его энергией и которое мы называем длиной волны электрона.

   Такое "мерцающее (волновое) движение"можно отнести к зарядам "смещения" Максве- лла,"сдвигу" Лэмба, прохождению частиц через потенциальный барьер, и, возможно, свя- зано со сверхпроводимостью, к движению электронов внутри атомов, да и,пожалуй, к большинству ,если не ко всем, случаям движения электронов.

   Возвращаясь к вопросу движения электрона через 2 отверстия скажем, что пути через ОБА отверстия для "мерцающего" электрона одинаковы -кончаются в одном определяемым параметрами (квантовыми,волновыми) месте, причем эти пути устанавливаются в вакууме заранее (это неполное объяснение, поскольку тут надо еще коснуться более глубоких уровней материи).Определяя же тот или иной параметр электрона мы как бы сбиваем его с "мерцающего" пути, окончательно "проявляем" - фиксируем его и тогда имеем классическую картину прохода через отверстия. Электрон как таковой принадлежит вакууму, поэтому мгновенно (с нашей -макро-точки зрения, вследствие  скоростей в Род-пространстве гораздо больших, чем скорость света) фрактально -через виртуальные соответствующие структуры- создаются пути для его движения через отверстия (в данном случае -через 2 ).А когда мы замеряем какой-либо параметр электрона, то вы как бы "выдергиваем " его в макромир, и ,как сказано, остается классический путь движения. Это можно проиллюстрировать так: на морозном стекле видны узоры из замерзшей воды (только в этом случае никакой особой системы типа фракталов нет),но можно представить, что среди них есть пути "электронов". Но если мы чуть-чуть подогреем стекло (это же или сто-то похожее имеет место при измерении какого-либо параметра электрона),то рисунок на стекле исчезает-тает. Это аналогично исчезновению фрактальных путей "мерцающего" электрона.