Физическая природа массы

В.Н. Власенко, ИЧП "Омский институт математической физики и информатики"

В течение 5 лет в Омском институте математической физики и информатики разрабатывается линейная теория гравитации и на ее основе единая гравитационно-электромагнитная теория [1,2]. При изучении механизма гравитационного притяжения в конце 1994 года была сформулирована концепция частицы-генератора, которая создает микрообъекты типа электрона, протона, фотона и так далее [3]. В 1995 году на основе этой концепции была начата разработка вращательной теории частиц [4,5], которая позволила по-новому взглянуть на физическое содержание квантовой механики. В этой работе излагается краткое содержание доклада [3].

1. Линейная теория гравитации

Запишем закон тяготения Ньютона:

где -константа взаимодействия. Множитель связан с трехмерностью пространства и выделен специально,чтобы исключить его из уравнений. По аналогии с законом Кулона закон тяготения Ньютона выводится из уравнения

где - векторная напряженность гравитационного поля, - плотность массы покоя. Для решения этого уравнения вводится гравитационный потенциал :

Уравнения (1.2) и (1.3) образуют стационарную систему уравнений. Перейдем к нестационарным уравнениям. Для этого к вектору применяем преобразование Лоренца и получаем 4-вектор напряженностей , где S -скалярная напряженность гравитационного поля. Чтобы получить релятивистское уравнение, необходимо уравнение (1.3) расширить до 4-градиента, уравнение (1.2) до 4-дивергенции. В результате получаем систему уравнений гравитационного поля:

где с - скорость света.

Далее было сделано объединение теории гравитации и электродинамики. При этом потребовалось ввести массы покоя гравитона m0 и фотона m1. Введем обозначения: - константа электромагнитного взаимодействия, - плотность электрического заряда, - плотность тока и

где h - постоянная Планка. Уравнения единой теории разделим на 3 уровня.

Внешний уровень:

Уровень вещества:

Уровень напряженностей:

Вторая пара уравнений Максвелла и калибровка Лоренца есть следствия этой системы уравнений. Гравитационный и электромагнитные потенциалы и входят в эту систему уравнений в явном виде.

2. Механизм гравитационного притяжения

При изучении механизма гравитационного притяжения также потребовалось ввести массу покоя гравитона [1,2]. Рассмотрим этот механизм на качественном уровне. Пусть материальная точка покоится и создает стационарное гравитационное поле. Если тело излучает "что-то", несущее энергию и импульс, то оно должно поглощать аналогичное "что-то", чтобы выполнялись законы сохранения энергии и импульса. В результате была построена теория встречных полей, в которой стационарное гравитационное поле раскладывается в сумму двух нестационарных гравитационных полей, движущихся навстречу друг другу. Эти гравитационные поля создаются потоками гравитонов, которые движутся по круговой траектории с радиусом l0. При этом гравитон может находиться в двух физически различных состояниях. В одном состоянии гравитон излучается и не может поглощаться веществом. Пройдя половину окружности, он переходит в другое состояние, в котором может поглощаться веществом. На обратном пути гравитон поглощается встречающимся веществом, передает ему свой импульс, и в результате создается сила гравитационного притяжения, которая имеет радиус действия, равный 2l0.

Для гравитона было получено квантовое уравнение

которое описывает положение гравитона на окружности.

Аналогично был разработан механизм электрического притяжения и отталкивания.

3. Концепция частицы-генератора

Гравитон, вращаясь по окружности, обладает моментом импульса. Чтобы при испускании гравитона не происходило нарушения закона сохранения момента импульса, необходимо наличие вращения у излучающего микрообъекта. Чем больше масса микрообъекта, тем больше излучается гравитонов, тем с большей скоростью вращается микрообъект и тем меньшие размеры он имеет. На основе этих качественных рассуждений была сформулирована следующая концепция [3].

Микрообъект создается частицей-генератором, которая движется со скоростью света и кривизна траектории которой пропорциональна массе покоя микрообъекта. Относительно генератора можно сделать предположение, что это асимметричный вращающийся объект с линейными размерами порядка м. Физика подошла к объектам нового структурного уровня.

Если время измерения велико, то покоящийся микрообъект воспринимается как шар. Если время измерения мало, то микрообъект воспринимается как фрагмент сферы и появляется элемент случайности. Если микрообъект движется, то сфера преобразуется в некоторое многообразие, обладающее волновыми свойствами, и возникает дуализм волна-частица.

4. Вращательная теория частиц

На основе концепции частицы-генератора начата разработка вращательной теории частиц [4,5]. Математическим аппаратом на данном этапе исследований является теория пространственных кривых. Уравнениями движения генератора является система уравнений Френе:

где К - кривизна траектории генератора, - ее кручение, единичные вектора: - касательный, - нормали, - бинормали. Для случая равномерного прямолинейного движения микрообъекта были получены формулы

где m0 - масса покоя микрообъекта, - его импульс. Генератор движется по винтовой линии. Ось винтовой линии есть траектория микрообъекта в смысле классической механики. Это прямая линия. Масса движущегося микрообъекта равна

Радиус цилиндра винтовой линии равен

Пусть микрообъект находится в состоянии покоя в начале координат. Тогда для радиус-вектора генератора получаем уравнение

Генератор вращается по окружности. Эта теория строилась для микрообъектов с нулевым спином.

В работе [5] изучалось движение генератора, когда микрообъект находится в силовом поле. В частности, рассматривалась модель атома водорода Н.Бора. При наличии у микрообъекта момента импульса у кручения траектории генератора появляется периодическая составляющая.

В работе [4] сделана попытка изучить спин микрообъекта. Спин связан с кручением траектории генератора, и для описания этой связи вводится собственный центр инерции микрообъекта . В результате найдено строение 4-тензора спина

где - вектор изоспина, sij - антисимметричный тензор спина, в который вкладывается псевдовектор спина . Для изоспина найдена его реализация в физическом пространстве.

5. Квантовая механика

Запишем уравнения скалярного микрообъекта, движущегося с постоянной скоростью, на языке классической физики

где m - масса движения, - единичный вектор направления движения. Квантовые уравнения получаем путем перехода к операторам

и введения функции состояния с условием нормирования . Запишем квантовые уравнения:

Они имеют решение:

где - классическая координата микрообъекта, t0 - начальный момент времени. Эта функция описывает поле синхронно движущихся генераторов. Выделим один из них. Пусть

где - координата начального положения микрообъекта. Тогда получаем условие синхронизации . Плоскость векторов можно назвать плоскостью синхронного испускания. В результате функция (5.4) преобразуется в волновую функцию генератора.

Введем длины волн

где -длина волны Комптона; - длина волны де Бройля; - длина пути генератора, когда его проекция на синхронную плоскость совершает один оборот. В результате получаем соответствие между квантовыми характеристиками микрообъекта и параметрами траектории генератора:

Для случая прямолинейного движения микрообъекта установлено точное соответствие между движением генератора, волновыми свойствами микрообъекта и его движением в смысле классической физики.

Движение генератора по винтовой линии можно разложить на два ортогональных движения по прямой и по окружности. Волновая функция микрообъекта есть произведение одномерных представлений группы движения по прямой и группы вращения по окружности. Таким образом, квантовая механика описывает движение генератора на языке теории представлений групп.

Список литературы

Власенко В.Н. Единая гравитационно-электромагнитная теория. Омск: изд-во ОИМФИ, 1994. 32 с.

Власенко В.Н. Становление единой гравитационно-электромагнитной теории. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995. 48 с.

Власенко В.Н. Масса и вращение // ОИМФИ. Вып. 9. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995. 40 с.

Власенко В.Н. Вращательная теория частиц // ОИМФИ. Вып. 12. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995. 41 - 45 с.

Власенко В.Н. Вращательная теория частиц 2 // ОИМФИ. Вып. 13. Омск: изд-во ОИМФИ, 1995. 32 - 45