Постоянная тонкой структуры равна. Физический смысл постоянной тонкой структуры

Тимофей Гуртовой

Физический смысл

постоянной тонкой структуры

Безразмерная постоянная, равная 1/137, была получена немецким физиком-теоретиком Арнольдом Зоммерфельдом, в 1916 году, ещё до создания квантовой теории. Впоследствии она получила название постоянной тонкой структуры. Числовое её выражение было получено в системе СГСЭ, из математического выражения, которое имеет следующий вид:

2π e 2

а = ─── , (1)

h С

где: а - постоянная тонкой структуры; e – заряд электрона; h – Планка постоянная; С – скорость света.

Попытки узнать, что означает эта постоянная, в конце концов, привели к тому, что она якобы характеризует электромагнитное взаимодействие. Однако это ложная её интерпретация. Познать её сущность до сих пор так и не удалось. Единственное, что является понятным, так это её принадлежность к процессу получения спектров атомов, поскольку исходное относится к этой области.

Непонятность выражения (1) привлекая внимание, вызывает к нему любопытство. А то, что оно относится к явлению атомных спектров, процессу мало изученному – любопытство двойное. И в вопросах его разгадки приводит к разномыслию, даже такому: не может ли быть, что в этом процессе масса выброшенных из атома электронов не является величиной постоянной? В таком случае размерность быть бы должна. Разве что оно является результатом какого-то соотношения в этом процессе, на что, в своей работе, «намекал» сам Зоммерфельд. Тогда величина может быть и безразмерной. Так было замечено, что уравнение (1) возможно, анализируя далее, продолжить и завершить таким образом, чтобы оно указывало бы на его физическую сущность, что и было выполнено.

При завершении анализа оказалось, что уравнение (1), действительно выражает соотношение определённых величин, в процессе, когда атом находится в состоянии большой энергетической перегрузки , в результате высокой температуры. Однако не в процессе возникновения спектра , за счёт излучения, а в связи с процессом, происходящим в самом атоме .

Если какое либо вещество, повышая температуру, привести в парообразное состояние, то его атомы начинают излучать спектры резонансных частот. Но излучают не сами атомы, а частицы в момент их выброса, из перевозбуждённых атомов.

Математическое выражение тонкой структуры, в таком случае, должно описывать какой-то существенный факт, который имеет место в этом процессе. Поэтому завершение уравнения Зоммерфельда, с участием электронов, было проведено с позиции возникновения свободных носителей тока , при перевозбуждении атома.

В результате продолженного анализа выражение (1) было преобразовано в уравнение (2), из которого теперь следует его физический смысл (вывод в проекте, подготовленного, 2-го издания ).

2π σ

а = ──── , (2)

Электрическая проводимость – это физический параметр, электрической цепи, который свидетельствует о способности некоторых материалов, в той или иной мере, проводить электрический ток. Общая размерность проводимости – [см /с ].

Принимая во (2) проводимость общей, подчеркиваем, что сама цепь электрического тока, в данном случае, не рассматривается и проводимость привлекается только, как параметр кинетики носителей тока . В таком случае постоянная тонкой структуры во (2), с общей проводимостью, будет величиной безразмерной (3).

а = 2π σ [см/с]/ С [см/с]= 1 / 137 (3)

Уравнение (3), описывая движение, на основании размерности общей электрической проводимости [см /с ] , показывает отношение каких-то двух скоростей электрона V е1 и V е2 в атоме. И, согласно структуре уравнения, должно быть величиной постоянной (4).

а v = V е1 / V е2 = 1/137 (4)

Электрон, как известно, является стабильной фундаментальной элементарной частицей. Согласно физике рациональной, конституция материальных объектов представляется совокупностью вещественности, в виде внешней оболочки, и керна абсолютной пустоты в центре. Стабильность частиц, в таком случае, будет обусловлена достаточностью объёма керна абсолютного вакуума , что обеспечивается предельной, равной – С, вихревой скоростью её тонкой первоплазменной оболочки. Вихревая скорость оболочки частицы, в данном случае электрона, придавая ему вращательное движение , заставляет его двигаться в Пространстве по спирали, с той же предельной скоростью. Эту скорость будем называть спинорной .

Кроме скорости спиральной (спинорной) , электрон, движущийся в Пространстве, обладает и скоростью прямолинейной (поступательной) , вызываемой ускоряющей энергией внешнего электрического поля.

Спиральная скорость электрону задаётся его орбитальным движением в атоме. А поскольку подобная величина орбитальной скорости (равная – С) в атоме может быть только у поверхности вакуумного керна, значит, электрон сбрасывается с поверхности керна, т. е. из его центра, и в момент минимального объёма, переходя границу сферы, в процессе осцилляции. В результате сброса возникает скорость электрона - поступательная . Эта скорость частицы является скоростью её выхода из атома . Поэтому есть все основания считать, что уравнение (4) выражает отношение скоростей электрона в атоме : скорости выхода (V е1 = V е. в. ) , к скорости орбитальной (V е2 = V е. о. ) , иначе, спиральной (спинорной) в Пространстве – С .

Согласно (4) скорость выхода электрона из атома постоянна и меньше предельной – С, строго определённым образом, в 137 раз.

Анализируя уравнение (4), нельзя не заметить некоторую физическую, скажем так, «несправедливость» , которая из него так же вытекает. Постоянство пространственной спиральной скорости электрона, равное – С, утверждает постоянство и равенство скоростей всех электронов, по той или иной причине, покидающих пределы атомов, т. е. равенство скоростей выхода в любом веществе . Подобного в нормальных условиях быть не должно, поскольку работа выхода электрона из атома в Пространство, для каждого материала, индивидуальна. И возникает подозрение, что в нашем анализе процесса или где-то допущена ошибка, или это уравнение описывает только частный случай.

Однако, если учесть, что в основу математического изыскания Зоммерфельда положено явление спектрального проявления атомов, то всякие сомнения, по поводу реальности постоянства и равенства скоростей выхода из них электронов, должны отпасть. Поскольку это уравнение, действительно, представляет частный случай, когда именно существование подобных фактов в Природе, позволяет получать спектры атомов, где распределение спектральных линий зависит только от энергии, автономно проявляющих себя, атомных структур. Так что в случае значительного повышения температуры вещества и превращении его в пар, подобное, т. е. постоянство и равенство скоростей выхода электронов, независимо от используемого материала, вполне возможно.

В нормальных температурных условиях, при достаточной энергии возбуждения, атом испускает только моноэнергетичные электроны, по одному за период, скажем так, его общемассовой осцилляции. При высоких температурах атом выбрасывает уже целый пакет, причём полиэнергетичных электронов.

Поступающее в атомы излишнее количество энергии приводит к возникновению дополнительных вакуумных зон, между структурными частями атомов. Это ослабляет межструктурные связи, ранее, в нормальном состоянии, высокие. И структурные части атомов, приобретя свободу функционирования, начинают осциллировать самостоятельно, каждая со своей резонансной частотой.

В условиях высокой степени осцилляции, атом, не переставая быть целостным, компактным образованием, как прежде, в смысле целостного функционирования, в результате возникновения межструктурных зон вакуума, быть перестаёт. Каждая его структурная часть будет осциллировать отдельно, и каждая в своём резонансном режиме. Самостоятельно осциллируя, структурные части атома, сами испускают электроны, таким образом, усиливая процесс освобождения атомов от лишней энергии, поступающей в них извне.

Энергетическая самостоятельность структур атомов, допускающая резонансный режим их осцилляции, ставит эти образования, в процессе излучения ими электронов, в равные условия. В таком случае постоянство отношения в (4) непременно будет соблюдаться.

Различие же по величине радиусов орбит электронов, в этих условиях, создаёт только разную, по времени, цикличность, в процессе их обращений. От чего зависит частота сопутствующих этому процессу излучений, что и наблюдается в виде набора спектральных линий.

Подводя итог, только выполненному , в дополнительном анализе уравнения Зоммерфельда, можно сказать, что высокотемпературная осцилляция атомов создаёт одинаковые условия выхода из них электронов, без существенных различий в энергетических затратах на процесс их выброса для разных веществ. И в условиях энергетической перегрузки атомов, уравнивая их в этом поведении, приводит к получению спектра «чистых» резонансных частот , которые реально отражают внутреннюю структуру атома.

Завершение анализа

Следует так же заметить, что осциллирующие атомы, как свидетельствует практика, способны выбрасывать в Пространство частицы и в нормальных температурных условиях, если поглощаемые ими электромагнитные кванты будут обладать энергией не меньшей энергии выхода. Излучаются в этом случае и электроны, и позитроны.

Электрон, как уже было сказано, выбрасывается из центра атома, с поверхности вакуумной зоны, где его орбитальная скорость равна – С. Она-то и есть причина его, такой же по величине, спинорной скорости в Пространстве. Что, является залогом его прочности и долговечности, позволяя ему существовать даже при неоднократном взаимодействии с микроструктурой среды.

Позитрон выбрасывается с поверхностных слоёв атома, где скорость вихревого движения материи и, значит, его орбитальная скорость меньше предельной. Поэтому, обладая недостаточным количеством вихревого движения, не получая дополнительной энергии, может существовать в Пространстве только до первой встречи с его микроструктурой. После чего распадается и, излучив электромагнитный квант, превращается в первоматерию

В явлении получения спектров атомов, говоря об электрической проводимости, мы вводили в уравнение её размерность в общей форме, т. е., в виде физического понятия, характеризующего не движение носителей тока в электрической цепи, а просто кинетику электронов, которые перевозбуждёнными атомами выбрасываются в Пространство. Если же рассматривать возникновение и движение электронов, как носителей тока в электрической цепи, то в этом случае проводимость будет физическим параметром, характеризующим качество конкретной электрической цепи. И должна быть, в уравнении (3), удельной - σ у. , имея размерность – [ 1 /с ] . Принятие подобной размерности для одного члена уравнения, нарушая его прежнюю безразмерность, приводит к тому, что эта физическая постоянная размерность приобретает .

ά= 2π σ у / С[см/с] = 1 / 137 (5)

Теперь в (5), смысл уравнения (4), как отношения скорости выхода электрона из атома к его скорости Пространственной (орбитальной) , из-за различной размерности составляющих, теряется . Чтобы восстановить прежний смысл уравнения, в его числителе должна появиться размерность пространственной координаты – [см ] . Но она может появиться только с вновь ведённым физическим параметром. Будет ли законно подобное нововведение в уже существующее уравнение?

Если рассматривать не выброс зарядов структурами атома пресыщенного энергией, а процесс их получения за счёт действия на атомы, находящиеся в нормальном энергетическом состоянии, электрического поля в цепи электрического тока, которое будет стимулировать выход электронов (позитронов), то подобный акт возможен. И введённым параметром может стать радиус орбиты выбрасываемой частицы.

Однако новь введённый параметр – радиус , имея собственное числовое значение, восстановив смысл уравнения своей размерностью, теперь нарушит численную величину его результата. К тому же, эта величина будет постоянной только для атомов одного, конкретного материала. Поскольку частица выбрасывается в электрическую цепь из её материала. Физически это будет означать, что уравнение (2) теперь должно представлять отношение скорости выброса частицы из атома к её скорости в электрической цепи, при конкретном материале. И выражение (2), с внесённым пространственным параметром , в виде радиуса – r [см] орбитального частицы, примет следующий вид:

2π r σ у

ά = ──── , (6)

где: ά – величина отношения скоростей, но не равная постоянной 1/137 ; σ у – удельная проводимость материала электрической цепи; r – радиус орбиты частицы атома, которая при наличии электрического поля и замкнутой цепи, станет причиной возникновения электрического тока; С – скорость света.

Бета-частицы, как носители электрического тока, могут быть и отрицательными - электроны, и положительными – позитроны. Те и другие в цепях электрического тока существуют, только перескакивая от атома к атому, пока действует в них ЭДС.

Процесс возникновения электрического тока в электрических цепях, и его там существование, может быть представлен следующим образом. При возникновении ЭДС в электрической цепи, атомы материалов составляющих цепь поляризуются. Их материальная оболочка сдвигается относительно вакуумных кернов (последние, являя узлы кристаллической решетки материала, образуют жесткую его систему, и осцилляция атомов происходит вокруг них).

Все взаимодействия в материальном мире происходят согласно фундаментальному закону Потенциальной Градации материи . В атомах составляющих материалы с отрицательным коэффициентом Холла, которые поставляют в цепь электроны, материальные оболочки обладают большим поверхностным потенциалом, нежели потенциал отрицательного полюса источника ЭДС. Поэтому относительно узлов решетки оболочки сдвигаются в сторону этого полюса. И при осцилляции, в момент минимума объёма, под воздействием ЭДС источника сбрасывают «частицы»-электроны с поверхности сферы вакуумного керна , в направлении обратном, в сторону положительного полюса.

В атомах составляющих материалы с положительным коэффициентом Холла всё происходит наоборот, так как поверхностный потенциал их материальных оболочек меньше потенциала положительного полюса источника ЭДС, поэтому оболочки сдвигаются в его сторону. Сбрасываются «частицы»-позитроны с поверхности атомов, в момент максимума объема осциллирующего атома, что ускоряет их движение , и в сторону отрицательного полюса источника ЭДС.

Ввиду отсутствия свободной первоматерии в межатомных промежутках материалов составляющих электрическую цепь, сопротивление движению выброшенным «частицам» отсутствует. И их переформирование в точечно-корпускулярную форму не происходит. Что, при взаимодействии с встреченными ими атомами материала цепи, в результате интенсивного торможения приводит к окончательному их распаду и превращению в первоматерию.

Под воздействием ЭДС источника, возникшая первоматерия образует общий поток , по кольцу замкнутой цепи. Единый поток первочастиц, которые и являются истинными носителями электричества, как такового, созданный распавшимися полагаемыми «носителями», - это и есть электрический ток. А все тормозные излучения полагаемых и истинных носителей – тепло Джоуля.

Первочастицы обладают самым малым поверхностным потенциалом, поэтому движение их потока направлено в сторону положительного полюса источника ЭДС. Что, кстати, верно было принято исторически, хотя и интуитивно, без научного обоснования.

Поскольку в межатомном пространстве токопроводников, пространственная среда отсутствует, то скорость потока носителей (первочастиц), ею не ограниченная, будет на много порядков выше, чем в Пространстве, с первоматерией. Это и показано в (6) математически, с помощью внесённых численных значений удельной проводимости - σ у и орбитального радиуса частицы – r в атоме.

Радиус, например, «орбиты» электрона, который может быть выброшен осциллирующим атомом, по величине, не отличается от радиуса керна атома – 7,21·10-12 [см] . Радиус «орбиты» позитрона – равен радиусу атома.

Факт значительного превышения скорости частиц в электрической цепи относительно их скорости в Пространстве в физике уже признан: скорость распространения тока в электрической цепи почти мгновенна.

Всё вышеизложенное, основанное на выражении уравнении (6), говорит о том, что носителей электрического тока, в виде постоянно существующего электронного газа, в проводниках не существует. Но не только оно свидетельство этому, есть ещё и экспериментальное тому подтверждение .

Выводы из равенств – (4) и (6)

Все структурные материальные образования и отдельные частицы, составляющие атом, если рассматривать их по отдельности, завершенной корпускулярной (сконцентрированной, точечной) формы, не имеют. Это, как было сказано, кольцевые образования, находящиеся в вихревом движении вокруг вакуумного керна, каждое по своей кольцевой орбите. Сконцентрированную, точечную форму частицы приобретают при выходе из атома в Пространство, затрачивая на это энергию. Таким образом, энергия выхода частицы из атома (электрона или позитрона) в Пространство, заполненное первоматерией, – это энергия преобразования её формы. Кольцевая форма частиц превращается в форму в виде шара с топологией тора. Топология тора позволяет свободной частице иметь спин и способствует её поляризации в электрических и магнитных полях.

В Пространстве процесс преобразования двусторонний . При ускорении частицы, материя из рассредоточенного состояния, в Пространстве, превращается в состояние сосредоточенное в частице, её массу увеличивая . При торможении , наоборот , материя из состояния сосредоточенного в частице, переходит в состояние, рассредоточенное в Пространстве, её массу уменьшая .

В атоме же, при выбросе частицы, происходит только сосредоточение материи . Её кольцеобразная форма в атоме, в Пространстве превращается в сконцентрированную, точечную форму .

Скорость преобразования материи конечна и равна – С. Время преобразования материи находится в прямой зависимости от её количества. Поэтому отношение массы материи ко времени её преобразования в первоматерию и обратно, первоматерии в материю, величина постоянная.

а t. = m 1 / t 1 = m 2 / t 2 … mn / tn = Const (7)

Известно, что массы выбрасываемых частиц, электронов и позитронов, по величине разные. Однако суммарная масса носителей тока в электрической цепи (частиц первоматерии) - ∑ m н. т. ., после преобразования разного количества материи , выброшенных частиц, в первоматерию, на всех её участках , состоящих из материалов разной проводимости (с разным коэффициентом Холла), одинакова .

Подобное возможно только при условии, что в момент преобразования происходит и изменение величины преобразуемой массы , по причине разной скорости движения частиц, что приводит к уравниванию выбросов. Скорость выхода электрона и позитрона из атома в электрическую цепь обусловлена их орбитальными скоростями, а они разные - v э. > v п. .. И при большей скорости будет больше величина добавки - ∆ m .

∑ m н. т. = m э. (v э. ) = m п .(v п. ) (8)

Практика показывает, что в электрической цепи, состоящей из материалов с разным коэффициентом Холла, величина тока на всех её участках одна и та же. Значит, полный заряд, состоящий из суммы элементарных носителей тока (первочастиц) ∑ q н. т ., циркулирующий в цепи, тоже постоянен. И, учитывая (7) и (8), следу положить равенство (9) и тождество (10).

U ∑ q н. т. = U (q э. + q п. ) = m э. C 2 + m п. V 2 (9)

∑ q н. т. = q э + q п. ≡ ∑ m н. т. = m э. + m п. (10)

А из этого следует, что заряд носителя – это его масса , выраженная в электрических единицах . Значит, эти физические параметры частицы – m и q , через соответствующий коэффициент – k , можно приравнять и получить механическую электромагнитную массу (11).

m = k q, где k имеет размерность [кг /Кл] . (11)

Можно выразить электромагнитную массу и через параметры электромагнитного поля, но это вопрос уже другой темы.

Библиография

1. Сатаева О, Афанасьев Т. КТО МЫ И ОТКУДА? /О. Сатаева, Т. Афанасьев. //Размышления, подкреплённые материалом из монографии «Мы не одиноки во Вселенной», - 1-е изд. – Иркутск: ИВВАИУ (ВИ), 2007. – 208 с.

<Решение фундаментальной проблемы>
<Решение от Юсупова Роберта>

Настоящим сообщаю всем интересующимся и заинтересованным гражданам всех стран и народов, что решена фундаментальная проблема физики, проблема постоянной тонкой структуры. Выяснен физический смысл постоянной тонкой структуры. Найдена определяющая формула для постоянной тонкой структуры.

Следует сразу же сказать, что несколько предыдущих подготовленных статей с аналогичным сообщением об открытии и с детальными выкладками в обоснование и доказательство этого открытия были отправлены физическому сообществу России в различные физические и астрономические институты и в редакции научных журналов. Статьи были предоставлены в научный физический журнал УФН в 2013 и в 2016 годах, но были отклонены под единообразными надуманными несерьёзными предлогами. Аналогичная участь постигла эти статьи и при отправке их в редакции журналов ПЖЭТФ, ЖЭТФ, Доклады АН, Вестник МГУ (серия 3, Физика и Астрономия).

Все эти редакции устроены по принципу междусобойчиков: только свои, «чужих» не пускать. Письма, направленные в адрес РАН на имя трёх президентов остались без ответа. Были также направлены письма в Министерство образования и науки РФ, с просьбой дать объективную, непредвзятую оценку научной значимости и состоятельности «Теории Природы» и её мирового уровня научных открытий. Об этих ответах-отписках мы поговорим и скажем несколько слов позже. Предварительно скажем только, что ответы были отрицательные.

Займёмся сейчас делом по существу. Поговорим о постоянной тонкой структуре (ПТС, FSC) и о решении проблемы ПТС, представленном в рамках «Теории Природы» Юсупова Роберта. Формат настоящей статьи для «Прозария» не позволяет использовать математические формулы, поэтому объяснение будет даваться в основном на словах. Для более детального, серьёзного и основательного знакомства (с формулами и доказательствами) следует обратиться к статьям автора по «Теории Природы» .

А вот широко известное высказывание о ПТС ещё одного выдающегося физика-теоретика XX века Вольфганга Паули: «Когда я умру, первым делом посчитаю спросить у дьявола, – каков смысл постоянной тонкой структуры?»

О ПТС Макс Борн высказывал следующие мысли:
«Более совершенная теория должна была бы вывести число («альфа» - прим. ЮРА) с помощью чисто математических рассуждений, не ссылаясь на результаты измерений» .
«Но ведь то обстоятельство, что («альфа» - прим. ЮРА) имеет значение 1/137, а не какое-нибудь другое, конечно же, является не делом случая, а законом природы. Ясно, что объяснение числа («альфа» - прим. ЮРА) есть одна из центральных проблем естествознания» .

ПТС появляется в соотношении, связывающем физические величины: постоянную Планка, элементарный заряд и скорость света. В этой связи английский физик-теоретик, Поль Дирак писал: «… неизвестно, почему это выражение имеет именно такое, а не иное значение. Физики выдвигали по этому поводу различные идеи, однако общепринятого объяснения до сих пор нет» .
==================

Автор изначально не ставил себе задачу найти решение проблемы ПТС. Вообще-то говоря, проблема ПТС звучит так: объяснить физический смысл постоянной тонкой структуры и по возможности найти определяющие формулы для ПТС. Автор ставил перед собой более «скромную», простую задачу: найти, отыскать натуральные единицы природы: длину, массу, время. Для этого естественно первоначально выдвигалась гипотеза (научная гипотеза!) о существовании в природе таких единиц.

Автор «Теории Природы» и настоящей статьи всецело придерживается единственно верного и правильного диалектико-материалистического взгляда на окружающую природу, который выработан единственно научной философией, – марксистско-ленинской философией и её первой частью диалектическим материализмом. Моё мировоззрение – диалектико-материалистическое. Мой метод познания и исследования природы всецело диалектико-материалистический метод, разработанный К. Марксом в середине XIX века. Только что озвученное было основой, фундаментом, стержнем, стартовой позицией и единственной и ведущей позицией автора на всём долгом пути исследования основ природы и мироздания. Автор ставил себе целью отыскать конкретное проявления (явление, представление) материи в природе. Эти цели были достигнуты.

Попутно был решен целый ряд фундаментальных мировоззренческих проблем основ физики и космологии, в том числе проблема ПТС. Результаты исследований автора представлены в его «Теории Природы», которая является по сути дела новой материалистической физикой и космологией. Успехи и достижения «Теории Природы» впечатляют даже самого автора. Достигнут новый высочайший уровень в познании человеком природы и её законов. Достигнуто более углублённое понимание природы и действующих в ней законов. Материя поставлена во главу угла в физике и космологии. Материя введена в лоно физики в качестве основной физической величины.

Физика выведена из долгого, затяжного, векового, системного кризиса, порождённого отступничеством от материалистической линии и переходом под эгиду, «под флаг» «физического» идеализма. Эта вековая дружба, приверженность партии физиков «физическому» идеализму дорого обошлась самой физике: физика перестала быть наукой. Отстранённость, отдалённость, даже крайняя и неприкрытая враждебность всей партии физиков к материализму, диалектическому материализму, к материи, как основе мироздания, природы, к материи, как сущности природы и её субстанции, сыграли злую шутку над самими физиками и завели физику в болото глубокого системообразующего кризиса. Выхода из этого кризиса в рамках приверженности философии идеализма нет.

Только решительный разрыв физики с философией «физического» идеализма и решительный переход на позиции диалектического материализма позволил современной физике, как это показано в «Теории природы», выйти из этого кризиса и вернуться в строй наук о природе.

К реальному отыскания натуральных единиц природы (массы, длины и времени), привело составление системы трёх уравнений связи. В уравнениях связи использовались три неизвестных коэффициента связи между натуральными единицами природы (искомыми) и единицами СИ (известными, заданными). Вопрос отыскания натуральных единиц природы сводился поэтому к вопросу отысканию этих коэффициентов связи. Предстояло определить эти коэффициенты связи.

Одно уравнение представляло собой, по сути дела, определение (согласно определяющей формуле) фундаментальной физической величины (ФФВ) максимальной скорости в природе (это аналог скорости света в вакууме для современной физики).

Второе уравнение, аналогично, представляло собой определение (согласно определяющей формуле) фундаментальной физической величины (ФФВ) гравитационной величины Вселенной (это аналог гравитационной постоянной Ньютона в теории современной физики, ТСФ).

В основе определяющих формул лежали натуральные единицы природы (массы, длины, времени), которые предстояло отыскать. Первые два уравнения были вполне очевидны. При переходе к единицам СИ мы получали в правой части определяющих формул (уравнений) известные числовые значения для скорости света и гравитационной постоянной Ньютона. Этим две ФФВ были задействованы в уравнениях связи.

Для третьего уравнения оставались ещё две ФФВ, – это элементарный заряд в природе (заряд электрона) и постоянная тонкой структуры. Третьим определяющим равенством (тождеством), приводящим к уравнению с неизвестными коэффициентами связи стало определение элементарного импульса. Как известно из физики физическая величина импульс (I) есть произведение массы тела, частицы на его (её) скорость: I=m*v. В случае скорости света это выражение примет вид: I=m*c.

Но максимальная скорость в природе (она называется в теории современной физики (ТСФ) скоростью света в вакууме) определяется как отношение натуральных единиц (они же будут и минимальными величинами) природы длины и времени: c=l/t. С учётом этого соотношения формула элементарного импульса запишется так: I=m*l/t. Это будет определяющая формула элементарного импульса для некоторой неизвестной пока материальной частицы. Эта материальная частица будет натуральным эталоном натуральных единиц длины (l), массы (m) и времени (t). При переходе к СИ мы получим некоторое выражение из коэффициентов связи.

Возникнет вопрос: «Чему это выражение должно равняться»? Автор выдвинул гипотезу, что это должна быть безразмерностная величина постоянная тонкой структуры, вернее обратная величина ПТС. Дальнейшие рассуждения показали правильность этого предположения автора.

Но вместе с этим предположением (гипотезой о ПТС) и даже несколько раньше, автор должен был сделать ещё одно поистине вселенское фундаментальное сопутствующее и предшествующее открытие. Это предшествующее открытие состояло в том, что элементарный импульс I=m*l/t эталонной материальной частицы природы должен быть безразмерностной единицей в системе натуральных единиц природы: массы (m), длины (l) и времени (t).

Отсюда сразу же следует вывод о том, что физические величины натуральные единицы природы: длина (l), масса (m) и время (t) должны быть зависимыми между собой (в совокупности) физическими величинами и формула этой зависимости следующая: m*l/t=1, где справа стоит безразмерностная единица.

Каждое из этих открытий:
1) элементарный импульс есть безразмерностная единица,
2) элементарный импульсу в природе есть импульс минимальной материальной частицы в природе (крупицы материи),
3) крупица материи является природным материальным эталонным «носителем» физических величин натуральных единиц массы, длины и времени (m, l, t),
4) натуральные единицы природы массы длины и времени (m, l, t), как физические величины, являются зависимыми в совокупности ФВ и их зависимость задаётся, определяется формулой m*l/t=1,
5) постоянная тонкой структуры есть безразмерностная физическая величина, определяемая очень простым физическим выражением: альфа=1 s/(1 m * 1 kg) (см. рисунок)
стоит нобелевской премии по моему скромному мнению. Это, как говорится, и ёжику понятно!

Но партия современных российских физиков (несомненно врагов прогресса) никак это понять не может вот уже на протяжении 6 лет, усиленно блокируя «Теорию Природы» и замалчивая её поистине революционные достижения и успехи. Видимо звание физиков-засранцев «обязывает». Каждому своё, как говорится! За державу, за Россию обидно!

Это физическое выражение (альфа=1 s/(1 m * 1 kg)) показывает, что ПТС не является фундаментальной физической величиной (ФФВ), то есть истинной природной величиной, как, например, максимальная скорость в природе (скорость света в вакууме) или гравитационная величина Вселенной (гравитационная постоянная Ньютона) или элементарный заряд в природе (заряд электрона). ПТС является физической величиной определяющей взаимосвязь трёх единиц СИ: длины (1 метр), массы (1 килограмм) и времени (1 секунда).

Значение ПТС обусловлено нашим случайным выбором единиц измерения СИ. ПТС – это рукотворная физическая величина, но не ФФВ. В Природе ПТС нет. Физический смысл ПТС обусловлен и полностью определяется её определяющей формулой альфа=1 s/(1 m * 1 kg).

Вот, пожалуй, и весь рассказ о постоянной тонкой структуры, решение проблемы которой было найдено Юсуповым Робертом, вашим покорным слугой, в далёком 2013 году!

Но партия современных российских физиков, физическая элита, физическая власть до сих пор не признаёт это достижение, этот успех, наряду с другими не менее выдающимися достижениями в физике и космологии, представленными в непризнанной «Теории Природы» автора.
==================

Литература:
Статьи по «Теории Природы» http://vixra.org/author/robert_yusupov,
Список решённых «Теорией Природы» фундаментальных проблем мироздания, основ природы, структуры и эволюции Вселенной, проблем физики и космологии, диалектического материализма http://vixra.org/pdf/1509.0278v1.pdf.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Постоянная_тонкой_структуры.
http://physics.nist.gov/constants.
Библиотечка Квант. Выпуск 066. Фейнман Р. КЭД - странная теория света и вещества Москва: Наука, 1988. - 144 с. - (Библиотечка Квант, выпуск 66).
Макс Борн. Таинственное число 137. УФН, 1936 г., Т. XVI, вып. 6.
Ч. Китель, У. Найт, М. Рудерман. Механика. Берклеевский курс физики. М., «Наука», 1975.
Дирак П.А.М. Элементарные частицы. М. "Наука", 1965, вып.3.
==================

31 марта 2018 года
С уважением.
Роберт Юсупов, свободный исследователь, диалектический материалист, коммунист.

Изображение галактики PKS 1413+135

Eric S. Perlman et al. / Astronomical Journal

Постоянная тонкой структуры и отношение масс протона и электрона не могли уменьшиться за последние три миллиарда лет больше, чем на 10 −6 относительно своего текущего значения. Это установили исследователи из Индии и США, статья ученых опубликована в Physical Review Letters , препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Протекание всех физических процессов определяется так называемыми фундаментальными постоянными (или константами) - скоростью света, гравитационной постоянной, постоянной Планка, постоянной тонкой структуры и так далее. Эти величины входят в большинство физических законов и не зависят от того, как ученые поставили и провели эксперимент. Например, постоянную тонкой структуры можно определить, измеряя g-фактор электрона или скорость отдачи атома водорода при поглощении фотона - в обоих случаях результаты совпадают с очень хорошей точностью (до девятого знака после запятой).

Тем не менее, все эксперименты по измерению фундаментальных постоянных проводятся на Земле или сравнительно недалеко от нее (например, ). Вполне может быть, что фундаментальные постоянные вовсе не постоянны, а отличаются в разных точках Вселенной и на разных этапах ее эволюции. В самом деле, некоторые теории предполагают такое поведение (например, об этом говорится в обзоре физика Карлоса Мартинса). Поэтому ученые пытаются проверить, как постоянные меняются со временем, с помощью различных косвенных методов - например, наблюдая за красным смещением различных спектральных линий.

В этой статье группа ученых под руководством Ниссима Канекара (Nissim Kanekar) показала, что постоянная тонкой структуры α и отношение масс протона и электрона μ оставались постоянными на протяжении по меньшей мере трех миллиардов лет. Для этого они использовали два разных сателлита (satellite lines) 18-сантиметровой линии излучения радикала OH . Из-за правил отбора такие линии оказываются сопряжены, то есть имеют одинаковое очертание - если сложить оптическую толщину двух таких линий, они практически в точности компенсируют друг друга. С одной стороны, сопряженность линий гарантирует, что они излучаются одним и тем же веществом. С другой стороны, частота двух сателлитных линий по-разному зависит от параметров α и μ. Получается, что если в момент излучения эти параметры отличались от своего текущего значения, при регистрации расстояние между линиями в пространстве скоростей немного изменится, и по этому смещению можно отследить изменение параметров.

Подобные измерения частоты ученые выполнили с помощью телескопа Аресибо , который регистрировал излучение галактики PKS 1413+135 . Суммарно телескоп наблюдал за галактикой около 125 часов в период с апреля 2010 по июнь 2012 года, каждый раз сканируя ее в течение примерно пяти минут. Из-за движения Земли вокруг Солнца ученые каждый раз регистрировали линии при разных скоростях, итоговое разрешение по скорости составило около 0,18 километров в секунду. На каждом образце линии 1720 и 1612 мегагерц наблюдались одновременно. Чтобы увеличить точность измерений, ученые исключили часть данных из обработки - например, они отбрасывали события, на которых сказалась интерференция радиоволн. Кроме того, они проверяли с помощью критериев Колмогорова-Смирнова и Андерсона-Дарлинга , что спектр линий подчиняется распределению Гаусса , и исключали те измерения, для которых эти критерии не выполнялись.

Зависимость оптической толщины от скорости в гелиоцентрической системе отсчета для сателлитных линий разной частоты (слева) и сумма этих зависимостей (справа)

N. Kanekar et al. / Phys. Rev. Lett.

Затем ученые определили, при какой относительной скорости достигается максимум корреляции между спектрами линий - оказалось, что это происходит на скорости Δv ≈ +35±56 метров в секунду. Другими словами, распределения не нужно сдвигать относительно друг друга, чтобы максимум одного из них пришелся на минимум другого. Это значит, что постоянная тонкой структуры и отношение масс протона и электрона слабо изменились с тех пор, как были испущены линии. Итоговое значение для относительного изменения величины X = μα 2 составило ΔX /X ≈ (+0,97±1,53)×10 −6 , а с учетом предыдущих измерений ΔX /X ≈ (−1±1,3)×10 −6 . Поскольку галактика PKS 1413+135 имеет z ≈ 0,247, это означает, что величина X с хорошей точностью оставалась постоянной в течение последних трех миллиардов лет. Разумеется, то же самое можно сказать про изменения α и μ по отдельности.

Стоит отметить, что ранее авторы уже использовали сателлитные линии в излучении галактики PKS1413+135, чтобы определить ограничения на скорость изменения постоянной тонкой структуры. В тот раз они получили значение ΔX /X ≈ (−6,3±2,5)×10 −6 . Кроме того, другая группа ученых определила эту скорость по наблюдениям за переходами между энергетическими уровнями иона иттербия. В новой статье исследователи еще сильнее уточнили эти ограничения благодаря новым наблюдениям (примерно в шесть раз).

В октябре прошлого года американские физики-теоретики , что изменение фундаментальных констант со временем слабо влияет на первичный нуклеосинтез, в частности, на образование бериллия-8. Иначе говоря, даже если постоянная тонкой структуры и другие константы были другими на ранних этапах жизни Вселенной, это не привело бы к существенному повышению концентраций элементов тяжелее гелия, и жизнь в такой Вселенной мало бы отличалась от нашей.

Дмитрий Трунин

Появились новые подтверждения тому, что одна из важнейших констант современной физики меняется со временем – и в разных частях Вселенной по-разному.

Квазар – точечный источник излучения, характеризующийся чрезвычайно высокой интенсивностью и изменчивостью. По современным теориям, квазары представляют собой активные центры молодых галактик с расположенными в их центрах черными дырами, которые с особенным аппетитом поглощают материю Почему Вселенная такова, какова есть? Почему численные соотношения безразмерных констант именно такие, какими мы их знаем? Почему пространство имеет три протяженных измерения? Почему существует именно фундаментальных взаимодействия, а не, скажем, пять? Почему, наконец, все в ней так сбалансировано и точно «подогнано» одно под другое? Сегодня популярно считать, что если б что-то было иначе, если б одна из базовых констант была иной, мы просто не могли бы задаваться этими вопросами. Такой подход называется антропным принципом: если б константы соотносились иначе, не могли б образоваться устойчивые элементарные частицы, если б у пространства было больше измерений, планеты не могли бы обрести устойчивые орбиты и так далее. Иначе говоря, не смогла бы образоваться Вселенная – и уж тем более не могли бы развиться такие разумные организмы, как мы с вами. (Подробнее об антропном принципе рассказывается в статье «Человеколюбивое мироздание».) В общем, мы появились просто в нужном месте – в единственном, где могли появиться. А возможно, и в нужном времени, о чем говорит недавнее громкое исследование одной из фундаментальных физических констант. Речь о постоянной тонкой структуры, величине безразмерной и ни из каких формул не выводимой. Устанавливается она эмпирически, как отношение скорости вращения электрона (находящегося на Боровском радиусе) к скорости света, и равна 1/137,036. Она характеризует силу взаимодействия электрических зарядов с фотонами. Несмотря на то, что называется она постоянной, физики уже не первое десятилетие дискутируют о том, насколько постоянна эта константа на самом деле. Несколько «скорректированное» ее значение для разных случаев могло бы решить определенные проблемы в современной космологии и астрофизике. А с выходом на сцену Теории струн многие ученые вообще склоняются к тому, что и прочие константы могут быть не столь уж неизменными. Изменения в постоянной тонкой структуре могли бы косвенно свидетельствовать о реальном существовании дополнительных свернутых измерений Вселенной, что абсолютно необходимо в Теории струн. Все это подстегнуло поиски доказательств – или опровержений – тому, что постоянная тонкой структуры может быть иной в других точках пространства и (или) времени. Благо, для того, чтобы оценить ее, можно воспользоваться таким доступным инструментом, как спектроскопия (постоянная тонкой структуры как раз и была введена для интерпретации спектроскопических наблюдений), а для того, чтобы «заглянуть в прошлое», достаточно посмотреть на далекие звезды. Поначалу эксперименты, казалось, опровергали возможность изменений этой постоянной, но по мере того, как инструменты становились все совершенней, можно было оценивать ее величину на все большем удалении и со все большей точностью, стали появляться более интересные свидетельства. В 1999-м, например, австралийские астрономы во главе с Джоном Уэббом (John Webb) проанализировали спектры 128-ми далеких квазаров и показали, что некоторые их параметры могут объясняться постепенным ростом постоянной тонкой структуры на протяжении последних 10-12 млрд лет. Однако эти результаты были крайне спорными. Скажем, работа, датируемая 2004-м, напротив, не обнаружила заметных изменений. А уже на днях тот же Джон Уэбб выступил с новым сенсационным сообщением – новая его работа названа некоторыми специалистами «открытием года» в физике. Ранее, в конце 1990-х Уэбб с коллегами работали с обсерваторией Keck на Гавайях и наблюдали квазары северной небесной полусферы. Тогда они пришли к выводу, что 10 млрд лет назад постоянная тонкой структуры была примерно на 0,0001 меньше и с тех пор немного «подросла». Теперь же, поработав с телескопом VLT обсерватории ESO в Чили и пронаблюдав 153 квазара южной полусферы, они получили те же результаты, но… с обратным знаком. Постоянная тонкой структуры «в южном направлении» 10 млрд лет назад была на 0,0001 больше и с тех пор «уменьшилась». Эти различия, названные исследователями «австралийским диполем», имеют высокую статистическую достоверность. А главное – они могут свидетельствовать о фундаментальной асимметрии нашего мироздания, которое может наблюдаться и в пространстве, и во времени. Возвращаясь к антропному принципу, с которого мы начали, можно сказать, что мы родились не только в идеальном месте, но и в идеальное время.

По информации Physics World

Различные уравнения и физические формулы содержат целый ряд различных числовых констант. Некоторые из этих констант представляют собой числа, заимствованные из чистой математики. Пример: число 3,14159…, более известное под своим греческим именем π . Мы знаем значение π до миллиардов десятичных знаков, причём не измеряя его, а вычисляя на основе чисто математического определения: π – это отношение длины окружности к диаметру. Другие математические числа, такие как квадратный корень из двух и число, обозначаемое буквой e , тоже могут быть вычислены с бесконечной точностью, если только кто-нибудь захочет это сделать.

Но в физических формулах присутствуют и другие числа, которые не имеют специфического математического происхождения. Их можно назвать эмпирическими числами. Например, в ядерной физике используется очень важное соотношение между массой протона и массой нейтрона. Его численное значение известно до семи десятичных знаков: 1,001378. На сегодняшний день не известно способа вычислить следующие десятичные знаки чисто математическим путём. Необходимо отправиться в лабораторию и измерить их. Наиболее фундаментальные из этих эмпирических чисел удостоены звания «мировых констант». Постоянная тонкой структуры – одна из таких мировых констант. Подобно π , постоянная тонкой структуры обозначается греческой буквой α (альфа). В популярной литературе часто приводится её приближённое значение 1/137. Её наиболее точное значение известно до одиннадцатого знака после запятой: 0,00729735257, и это одна из наиболее точно измеренных физических констант.

Постоянная тонкой структуры является примером величины, которые физики называют константами связи . Каждая константа связи ассоциирована в квантовой теории поля с одним из базисных событий, с определённым типом вершины на фейнмановской диаграмме. Константа связи является мерой силы или интенсивности взаимодействия, представленного вершиной соответствующего типа. В квантовой электродинамике основной тип вершин соответствует излучению фотона электроном. Рассмотрим более подробно, что происходит при излучении фотона.

Можно начать с вопроса: что определяет конкретную точку, в которой электрон, двигаясь в пространстве-времени, испускает фотон? Ответ заключается в том, что ничто не определяет, – физика на микроуровне непредсказуема. Природа содержит элемент случайности, который буквально сводил с ума Эйнштейна в его последние годы. «Бог не играет в кости!» – протестовал Эйнштейн. Но независимо от того, нравилось ли это Эйнштейну, природа не является детерминированной. В природе, как я уже сказал, есть элемент случайности, который встроен в Законы Физики на самом глубоком уровне, и даже Эйнштейн ничего не мог с этим поделать. Но то, что природа не является детерминированной, вовсе не означает, что она полностью хаотична. Вот тут и выступают на сцену принципы квантовой механики. В отличие от ньютоновской физики, квантовая механика никогда не предсказывает будущее на основании информации о прошлом. Вместо этого она предоставляет очень точные правила для вычисления вероятности различных альтернативных результатов эксперимента. Нет никакой возможности предсказать окончательное местоположение фотона, который прошёл через щель, равно как не существует никакой возможности точно предсказать, в каком месте своей траектории электрон испустит фотон или в каком месте другой электрон сможет его поглотить. Но существует определённая вероятность для этих событий.

Хорошей иллюстрацией такой вероятности служит работа электронно-лучевой трубки старого телевизора. Свет, исходящий от телевизионного экрана, состоит из фотонов, рождаемых врезающимися в экран электронами. Электроны испускаются электронной пушкой в задней части кинескопа и направляются к экрану электрическими и магнитными полями. Но не каждый электрон, врезающийся в экран, излучает фотон. Некоторые излучают, а большинство – нет. Грубо говоря, вероятность того, что конкретный электрон испустит квант света, даётся постоянной тонкой структуры α. Другими словами, только один из 137 электронов испускает фотон. Это означает, что α – это вероятность того, что электрон, двигаясь вдоль своей траектории, соблаговолит излучить фотон.

Фейнман не просто рисовал картинки. Он изобрёл набор правил для расчёта вероятностей сложных процессов, изображённых на этих картинках. Иными словами, он изобрёл точный математический аппарат, который предсказывает вероятность любого процесса в терминах простейших событий: пропагаторов и вершин. В конечном итоге вероятности всех процессов в природе сводятся к константам связи, подобных α.

Постоянная тонкой структуры также управляет интенсивностью процессов, представленных обменной диаграммой, которая, в свою очередь, определяет силу электрического взаимодействия между заряженными частицами. Она определяет, насколько сильно атомное ядро притягивает к себе электроны. Как следствие, она определяет размер атома и скорости, с которыми электроны движутся по своим орбитам, и в конечном итоге она управляет силами, действующими между различными атомами, которые позволяют им соединяться в молекулы. Но самое важное то, что мы не знаем, почему она имеет значение 0,00729735257, а не какое-то другое. Законы Физики, обнаруженные в XX веке, оказались очень точными и полезными, но происхождение этих законов остаётся загадкой.

Теория этого упрощённого мира электронов, фотонов и точечных ядер и есть квантовая электродинамика, и её фейнмановская версия оказалась невероятно успешной. С помощью разработанных Фейнманом методов свойства фотонов, электронов и позитронов были описаны с удивительной точностью. Кроме того, если в теорию добавить упрощённый вариант ядра, то с такой же невероятной точностью удаётся описать и свойства простейшего атома – атома водорода. В 1965 году Ричард Фейнман, Джулиан Швингер и японский физик Син-Итиро Томонага получили за работы по квантовой электродинамике Нобелевскую премию.

Конец первого акта.

Если в первом акте театральное действие ограничивалось только двумя персонажами, то во втором акте разворачивается на сцене эпическое полотно с сотнями актёров. Новые частицы, обнаруженные в 1950-х и 1960-х годах, пополнили ряды неуправляемой театральной массовки и на сцене, помимо электронов и фотонов, появились нейтрино, мюоны, тау-лептоны, u-кварки, d-кварки, странные кварки, очарованные кварки, b-кварки, t-кварки, глюоны, W- и Z-бозоны, бозоны Хиггса и другие действующие лица. Никогда не верьте тому, кто говорит, что физика элементарных частиц элегантна. Эта сборная солянка названий частиц отражает такое же нагромождение масс, электрических зарядов, спинов и других свойств. Но, несмотря на обилие и разнообразие действующих лиц, мы знаем, как описать их поведение с огромной точностью. «Стандартная модель» – это название математической конструкции (особого варианта квантовой теории поля), которая лежит в основе современной теории элементарных частиц. Хотя она гораздо сложнее квантовой электродинамики, фейнмановские методы настолько мощные, что и в этот раз они позволяют выразить всё в виде простых картинок. Принципы точно такие же, как в КЭД: всё построено из пропагаторов, вершин и констант связи. Но есть новые актёры и совершенно новые сюжетные линии, одна из которых называется КХД.