Г. Ялта,
Аннотация
В статье показывается, что учёт непотенциальности фундаментальных взаимодействий позволяет снять наиболее острые противоречия в основополагающих представлениях термодинамики, теории относительности и квантовой механики.
________________________________________________________________
Известно, что придание абсолютного смысла исходным формулировкам 2-го закона термодинамики противоречит принципу однородности времени. Предписываемый этими формулировками ход развития имеет в перспективе “тепловую смерть” Вселенной [1], а в ретроспективе — такое его начало, когда должны были бы нарушиться абсолютно все физические законы и принципы, что, тем не менее, не помогло бы ответить на первоначальный вопрос: каков механизм возникновения термодинамических неравновесностей?
Мы не останавливаемся здесь на анализе многочисленных попыток устранения указанного выше противоречия, отметим лишь, что было бы бессмысленно отрицать 2-й закон для классических газов.
Проводя компьютерное моделирование задач молекулярной динамики [2], мы обратили внимание, что учёт зависимости эффективной массы частиц от скорости согласно преобразованию Лоренца вызывает концентрацию энергичных частиц вблизи гравитационных центров.
Напомним преобразование Лоренца для массы m частицы, движущейся со скоростью v:
m = m0/ (1 —v2/c2)1/2, (1)
где m0 —масса покоя, c —скорость света.
Концентрация энергичных частиц (увеличение температуры) вблизи гравитационных центров известна из общей теории относительности [1]. Здесь этот результат получен непосредственно, на основе общих физических принципов.
Нетрудно заметить, что явление концентрации энергичных частиц опровергает, как минимум, одну из исходных формулировок 2-го закона, гласящую о том, что в изолированной системе тепло, в конечном счёте, всегда передаётся от горячего тела к холодному.
Мы должны подчеркнуть особую роль непотенциальности (зависимости от скорости) взаимодействий частиц в рассматриваемом процессе.
Известно, что квантовомеханические системы могут длительное время сохранять свои состояния. Примером могут служить радиоактивные элементы, сохраняющие свои состояния в течение многих лет. Для образования радиоактивных элементов требуются высокие энергии. Например, для получения нейтрона из протона и электрона (типичная реакция при образовании нейтронных звезд) требуется приблизительно 1 Мэв энергии, что соответствует температуре более 1 миллиарда ºK.
Мы промоделировали на компьютере чисто абстрактный процесс, когда при достижении частицей определённой энергии часть кинетической энергии этой частицы может переходить в энергию покоя, образуя некоторую частицу нового (2-го) типа и с такой же вероятностью может происходить обратный процесс. Как и в первой модели имелось гравитационное поле, и учитывалась зависимость массы от скорости согласно (1).
После запуска программы очень быстро обнаружилось, что частицы 2-го типа образовывались вблизи гравитационных центров (в других местах энергия была недостаточной), но затем диффундировали по всему объёму далеко от места своего возникновения.
Если соотнести эти частицы с радиоактивными ядрами, то налицо генерация неравновесностей, которые могут служить в дальнейшем в качестве источника энергии космических образований. В рассмотренной модели мы коснулись лишь малой части возможностей, которые открываются в реальных условиях.
Представление о непотенциальных взаимодействиях как причине различных процессов материального мира является весьма продуктивным и позволяет разрешить многие противоречия в основополагающих физических теориях.
Здесь мы можем дать лишь очень краткие сведения по этому вопросу. Подробное изложение см. на сайте http://viryazancev.narod.ru.
К настоящему времени имеется значительное количество публикаций об экспериментах, не вписывающихся в теорию относительности (ТО) – см., напр., http://www.c.dol.ru.
Достаточно много у ТО трудностей и чисто логического плана. Одна из них возникает при рассмотрении пространственной протяженности элементарных частиц [3].
Основной постулат теории требует, чтобы в движущейся системе в соответствии с преобразованиями Лоренца менялись пространство и время, т.е., абсолютно все материальные объекты, процессы, взаимодействия и движения, даже те, которые не были известны на момент провозглашения этого весьма жёсткого утверждения.
На основании этого постулата теория относительности утверждает, что скорость любых движений и взаимодействий не может превышать скорости света, и потому элементарные частицы не могут быть абсолютно твёрдыми, а тем более — поддерживать какую-то свою внутреннюю структуру, т.е., по этой теории они вообще не могут иметь пространственной протяжённости.
При становлении квантовой механики указанная проблема ещё больше усугубилась, т.к. не только размеры, но и движение микрочастиц не укладывалось в упомянутые жёсткие рамки, так что был принят весьма странный вариант принципа причинности: “причина есть, но она не может быть причиной, потому что она слишком быстрая”.
Не меньшие трудности возникают у ТО при рассмотрении удалённых объектов с движущейся системы отсчёта.
Предположим, что система отсчёта изменила скорость, став после этого опять инерционной. Согласно преобразованиям теории относительности при этом изменятся практически все расстояния, в том числе и в удалённых галактиках. Спрашивается, каким образом наша скорость могла повлиять на размеры галактик?
Если мы не хотим в очередной раз нарушать принцип причинности, то должны признать, что изменения следует искать не в космосе, а в наших приборах, причём объясняются они именно непотенциальными взаимодействиями, в частности, между движущимися зарядами. Это объяснение было предложено ещё в конце XIX в. Д. Фицжеральдом и Г.Лоренцем [4].
При этом нет никакой необходимости в том, чтобы абсолютно все процессы одинаково преобразовывались в движущейся системе отсчёта, и, таким образом, априорное ограничение скорости любых взаимодействий скоростью света отпадает как необоснованное и ненужное.
В квантовую механику возвращается нормальный принцип причинности. Отпадает необходимость считать элементарные частицы имеющими нулевой размер. Напротив, теперь допускается представление об этих частицах, как о сложных структурах. Совершенно очевидно, что интерпретация квантового поведения этих структур немыслима без привлечения представлений о непотенциальных взаимодействиях.
Поведение квантовых систем и идея единства мира приводят к заключению, что, хотя понятия материального тела, пространства и времени, несомненно, отражают объективные свойства материи, они — всего лишь результат нашего анализа этого мира, поэтому перенос отдельных свойств материального объекта на свойства самого пространства есть, в сущности, вопрос терминологии, если, конечно, при этом не нарушаются другие его свойства.
Мы очень сильно отвлеклись бы в сторону от рассматриваемого здесь вопроса, если бы более подробно остановились на обосновании предыдущего высказывания, заметим лишь, что методами теории познания оно доказывается со строгостью математической теоремы. Отметим, кстати, что принцип единства мира является решающим аргументом против абсолютизации относительности.
Анализ характера имеющихся в настоящее время термодинамических неравновесностей (выраженных, в основном, в виде радиоактивности) позволяет заключить, что они пришли из сильно концентрированных состояний.
Теории таких состояний в настоящее время трудно признать удовлетворительными. Известная теория “чёрных дыр” построена ещё до становления квантовой механики и использует представление о нулевых размерах элементарных частиц.
Между тем, если с самого начала признать квантовое поведение частиц, то выясняется, что при определённом их сближении гравитационные силы уменьшаются не только относительно (вследствие превалирования других сил), но и абсолютно, вследствие взаимопроникновения частиц друг в друга (в центре Земли сила тяготения равна нулю!). Гравитационное притяжение масс покоя физических тел является по своему происхождению суммой взаимодействий, зависящих от внутренних движений в этих телах, о чём свидетельствует известное соотношение для энергии E, связанной с массой тела m:
E = mc2.
При сближении и взаимопроникновении материальных объектов всё сильнее проявляются взаимодействия, зависящие от расположения и движения отдельных частей этих объектов (а не только их центров масс).
Таким образом, при сближении, квантовые системы склонны не к гравитационному коллапсу, а, скорее, к образованию всевозможных структур, в устойчивости которых решающую роль играют непотенциальные взаимодействия. Теория концентрированных состояний, построенная с самого начала на принципах квантовой механики, несомненно, очень многое разъяснит в истории космических объектов, но даже само существование этих структур позволяет утверждать, что в рамках известных взаимодействий возможен процесс возникновения и распространения термодинамических неравновесностей.
Если такой процесс возможен в природе, то нет оснований исключать возможность осуществления подобного процесса в технических устройствах.
Литература
1. Л.Д.Ландау и Е.М.Лившиц, Статистическая физика, М., 1964.
2. Д.В.Хеерман, Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике, М., 1990 (Dieter W.Heerman, COMPUTER SIMULATION METHOD IN THEORETICAL PHYSICS, Springer-Verlag, Berlin, 1986).
3. Л.Д.Ландау и Е.М.Лившиц, Теория поля, М., 1973.
4. Б.И.Спасский, История физики, ч. II, М., 1977.
5 Обухов Ю.А., Захарченко И.И Светоносный эфир и нарушение принципа относительности, ноябрь, 2001.
6. http://viryazancev.narod.ru.