Теорія фізичного простору

Гаджієв М.Г. канд. фіз.-мат. наук, Київ

Як влаштований цей світ? Фізична наука вважає, що відповідь на це питання в цілому вже відомий, але є зокрема, які вимагають більш досконалих, ніж в даний час, приладів і апаратів, здатних зазирнути в глиб матерії і в далечінь Всесвіту. Але при перерахуванні цих подробиць створюється враження, що ми знаходимося на самому початку процесу пізнання світу. До дискутованих або не до кінця дослідженим проблемам зараз можна віднести: пристрій ядра, електрона, електричного заряду, природу гравітаційних і електромагнітних сил, походження і кількість матерії, вік і розміри Всесвіту, джерела енергії зірок і т.д. При цьому не можна стверджувати, що природа ретельно приховує від нас таємниці, але сьогодні фізична наука віддає перевагу оригінальності гіпотез і теорій, що веде дослідників в сторону від пізнання оптимальних (або найпростіших) законів природи. Підтвердженням цього є сучасне наукове уявлення про простір. Геометричними властивостями простору пояснюють гравітацію, обмеженість швидкості світла, зміна напрямку поширення світла і т.д. Разом з тим, найпростіша модель геометричного простору - це необмежена тривимірна область з евклідової геометрією. Для того, щоб перетворити геометричний простір у Всесвіт, тобто фізичне простір, необхідно ввести в неї матерію, використовуючи при цьому всі експериментально підтверджені знання про неї, які накопичені до цього часу, а також історичний досвід створення різних теорій ефіру, поля, вакууму.

У 1921 році в статті "Геометрія і досвід" А. Ейнштейн писав: "Гравітаційне поле володіє такими властивостями, як якщо б крім вагомих мас воно створювалося рівномірно розподіленим в просторі щільністю маси має негативний знак. Так як ця фіктивна маса дуже мала, то її можна помітити тільки в разі дуже великих гравірується систем ". Фіктивна маса компенсувала гравітаційне стиснення Всесвіту, тобто обґрунтовувала її стаціонарність. У зв'язку з тим, що до ідеї фіктивної маси Ейнштейна привів пошук фізичного сенсу космологічної сталої в рівняннях теорії відносності, то він і не пов'язував з нею всі інші проблеми фізики. Але якби в пошуках єдиної теорії поля він повернувся до цієї ідеї, то багато загальні і приватні проблеми фізики, не вирішені до сих пір, могли отримати однакове і природне пояснення.

По-перше - існування матерії з позитивною щільністю і фіктивної маси з негативною щільністю означає, що Всесвіт можна розглядати як двокомпонентну середу. Причому, найбільш природним кількісним співвідношенням між компонентами з протилежними властивостями є рівність абсолютних значень щільності. Тоді середня щільність Всесвіту буде дорівнює нулю і не виникає проблеми про походження і кількості матерії. У сучасній фізиці ця проблема взагалі не розглядається.

По-третє - потік будь-якого середовища (наприклад: повітря, води) надає на матеріальні тіла тиск пропорційне щільності. У тому випадку, коли щільність середовища негативна, це тиск перетворюється в силу тяжіння. Отже, якщо матеріальне тіло може випромінювати середу з негативною щільністю, то воно неізюежно буде притягувати навколишні тіла.

Таким чином, ідея про фіктивної масі дозволяє більш природно пояснювати деякі відомі фізичні явища і експерименти. Для того, щоб охопити всі явища, очевидно, необхідно побудувати модель Всесвіту з фіктивною масою, яка спирається на мінімальний набір гіпотез. Така модель далі називається теоріейфізіческого простору (ТФП). Зрозуміло, що в цій теорії мова йде вже не про фіктивної масі, а про реальну середовищі, яка не просто заповнює, а становить оточує нас. Існує кілька гіпотез теорії відносності, які до сих пір перевіряються і не мають ніякого відношення до походження і властивостями матерії і простору. Геніальність Ейнштейна полягає і в тому, що він один замислювався над цими питаннями і припускав відповісти на них в інший, більш глобальної теорії - єдиної теорії поля. Але якщо вважати природу незалежною від зовнішніх розумних дій, то поле ніяк не може бути єдиним, якщо тільки вона сама не яавляется зовнішнім впливом.

Сучасне уявлення про Всесвіт передбачає існування в просторі матерії і безлічі різних полів, природа яких в більшості випадків невідома (наприклад: гравітаційне або магнітне поле, вакуум і т.д.). В принципі, можна постулювати будь-яку кількість різних середовищ, що заповнюють простір, але ця перевизначення свідчить тільки про недоліки моделі.

Теорія фізичного простору грунтується на двох гіпотезах, які органічно випливають з викладених вище можливостей використання ідеї фіктивної маси для створення моделі Всесвіту.

Гіпотеза симетрії: У просторі існують тільки дві середовища, одна з яких має позитивну щільність (

) І називається матерією, а інша має негативну щільність () І називається фізичним простором. Ці середовища складаються з неподільних частинок, які утворюються і зникають (анігілюють) парами.

Головний сенс гіпотези симетрії полягає в припущенні про те, що для опису всіх явищ реального світу досить саме двох середовищ (або полів). Відповідно до гіпотези симетрії має місце кількісна еквівалентність між середовищами, яка забезпечується парністю освіти (зникнення) і неподільність частинок. А це означає, що не виникає питання про походження матерії і фізичного простору, так як дві частинки з протилежними характеристиками, згідно співвідношенню

, можуть виникати з нічого, тобто з порожнечі. Ця можливість вимагає причинного обгрунтування, якої, до речі, немає в теорії Великого вибуху. Уникнути необхідності зовнішнього впливу можна, припустивши, що порожнеча, яка утворюється в результаті анігіляції, є нестійкою, тобто на поверхні порожнечі відбувається процес «горіння» з утворенням матерії і фізичного простору.

Освіта і анігіляція пар частинок не пояснює тривалого існування матерії у Всесвіті. За гіпотезою симетрії обидві середовища рівноправні, з кожною з них можна побудувати свій світ, подібно світу і антисвіту, але тривале існування цих світів неможливо, тому що утворення пар частинок може відбуватися з такою ж інтенсивністю, що і їх анігіляція. Ця невизначеність, а також реальність навколишнього світу, обґрунтовують необхідність ще однієї гіпотези.

Гіпотеза асиметрії: Неділимі частки фізичного простору утворюють безперервну середу, а неподільні частки матерії об'єднуються в елементарні частинки, з яких складається вся відома матерія.

У фізичному просторі зберігається від анігіляції не будь-яке кількість об'єдналися частинок матерії, а існує дискретний ряд чисел, який визначається хвильовими властивостями фізичного простору і відповідає відомому ряду елементарних частинок. Матерія, яка складається з елементарних частинок, існує тільки на хвилях фізичного простору. Для анігіляції необхідно позбавити матерію її несучої хвилі. Це і відбувається при зіткненні частинки і античастинки, що несуть хвилі яких рівні за величиною і протилежні за фазами, тобто зникають при накладенні.

Реальним способом, який забезпечує збереження і поширення елементарних частинок, є збудження хвиль в навколишньому фізичному просторі в процесі їх освіти. Отже, цей процес має хвильову природу і є поверхневим по відношенню до порожнечі, тобто освіту матерії і фізичного простору відбувається на поверхні порожнечі. З огляду на, що розміри порожнечі кінцеві, то і сингулярності в даній моделі не мають місця.

Відомо, що кожна елементарна частинка матерії має свою античастицу, а при їх анігіляції (відповідно до закону збереження маси) утворюється еквівалентну кількість елементарних частинок. Але дія закону збереження маси у фізиці не визначено, т. К. Процеси анігіляції і освіти елементарних частинок рознесені в часі, а механізм передачі кількісної інформації невідомий. У моделі частинки і античастинки при зіткненні розпадаються, анігілюють з навколишнім фізичним простором, і утворюється певний обсяг порожнечі, який потім переходить в еквівалентну кількість матерії і фізичного простору. У цьому полягає принцип дії закону збереження маси.

Що таке порожнеча? Сам термін "порожнеча" в даний час вільний, тому що свого часу був замінений "вакуумом". Але вакуум згодом став, живемо, в ньому з'явилися віртуальні частинки, тонка матерія і т.д. У цій моделі, де матерія існує тільки на хвилях фізичного простору, під порожнечею розуміється обмежена область в просторі, де немає ні матерії, ні фізичного простору. Порожнеча нестійка в тому сенсі, що на її поверхні, що межує з навколишнім фізичним простором, завжди відбувається хвильовий процес утворення матерії і фізичного простору. Тобто порожнеча постійно "вигорає" подібно будь-якому іншому палива і є джерелом енергії у Всесвіті. Освіта порожнечі пов'язано з анігіляцією матерії і фізичного простору, тобто з поглинанням енергії. Причому, чим більше анігілюють маси, тим більше утворюється обсяг порожнечі. Типовим прикладом порожнечі є кульова блискавка, яка утворюється при анігіляції різнозаряджені частинок і поступово "вигорає" по поверхні. Більш інтенсивно цей процес відбувається в звичайній блискавки. За таким же принципом влаштовані і зірки, різниця тільки в обсягах, інтенсивності процесу "горіння", розміри та структуру шару матерії на поверхні порожнечі. Очевидною особливістю порожнечі є те, що вона не володіє масою. Тому її переміщення в просторі визначається масою поверхневого шару матерії і плином навколишнього фізичного простору.

З гіпотез моделі слід, що матерія в усіх її проявах існує в фізичному просторі. Вільні і вимушені коливання, випромінювання і протягом фізичного простору пояснюють такі явища, як світло, атом, магнетизм, інерція, гравітація, "прихована" маса, і ін. Про які в даний час достеменно відомо лише те, що вони існують. З цього приводу Ейнштейн писав, що "вимога відомості явищ до фізичних причин висуваються поки ще не досить вимогливо і майбутнім поколінням ця невимогливість здасться незрозумілою".