Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова

Бражников А.В. Гилев А.В. Белозеров И.Р.

Предложена принципиально новая трактовка понятий «полная энергия материального объекта» и «модуль всестороннего сжатия».

Статья в формате PDF

193 KB

энергия

упругость

модуль всестороннего сжатия

Нередко в процессе исследования и проектирования различных технических систем и устройств возникает необходи­мость точного определения полной энер­гии некоторого материального объекта. Например, при проектировании гидросис­тем для правильного выбора по мощности соответствующих гидромашин требуется точное знание полной энергии, которой обладает жидкость в том или ином живом сечении потока. Одним из способов опре­деления этой энергии является способ, при котором искомая величина вычисля­ется через полный напор (или полное дав­ление, полную удельную энергию и т.д.). Недостатком этого способа является тот факт, что при его использовании возника­ют затруднения, обусловленные невоз­можностью на практике определения точ­ного абсолютного значения так называе­мого геометрического напора (или, ина­че, - геометрической высоты), характеризующего одну из составляющих потенци­альной энергии, которой обладает жид­кость в данном живом сечении потока, и равного расстоянию от центра тяжести названного сечения до центра тяжести нашей планеты.

В связи с этим представляется более предпочтительным определение полной удельной энергии (иначе говоря, - объем­ной плотности полной энергии) жидкости через ее плотность или ее массовый рас­ход (т. е. через массу жидкости).

Существует формула, связывающая между собой энергию и массу якобы лю­бого материального объекта. Она являет­ся одной из наиболее широко известных на сегодняшний день физических формул и она имеет следующий вид:

где W - энергия; m - масса; с - скорость света в данной среде (например, в физи­ческом вакууме или в каком-либо вещест­ве, рассматриваемом на уровне атомов, молекул или на более высоком структур­ном уровне строения материи).

Впервые формула (1) была выведена примерно за тридцать лет до опубликова­ния в 1905 г. специальной теории относи­тельности (СТО). В течение этого перио­да она неоднократно выводилась повтор­но (для частных случаев) и появлялась в работах различных исследователей: на­пример, Оливера Хевисайда (насколько сейчас известно, он был одним из первых, кто предложил рассматриваемую форму­лу), Уильяма Томсона (лорда Кельвина; данная формула была получена им в 1903   г.) и другими учеными. Для общего случая выражение (1) было предложено итальянским физиком Олинто де Претто в 1904   г. в его работе "Ipotesi dell´etere nel-lavita dell´Universo" («Гипотезы, касаю­щиеся эфира в жизни Вселенной»). Таким образом, А. Эйнштейн был не первым, а последним из тех кто «впервые» предло­жил (в 1905 г.) научной общественности приведенную выше формулу. На сего­дняшний день мнения по поводу авторст­ва обсуждаемого здесь математического выражения как формулы для самого об­щего случая, т.е. формулы, охватывающей все уже известные и пока еще неизвест­ные науке материальные объекты и явле­ния и все возможные ситуации, - эти мне­ния разделились: одни исследователи счи­тают настоящим автором формулы (1) лорда (барона) Кельвина, другие -О. де Претто; третьи по-прежнему при­держиваются ошибочного мнения о том, что ее автором является А. Эйнштейн. В связи с этим в данной работе выраже­ние (1) в дальнейшем будет именоваться «формулой Томсона - де Претто».

В настоящее время в официальной (академической, корпоративной) физике господствует точка зрения, в соответст­вии с которой область применения выра­жения (1) не имеет ограничений, т. е. счи­тается, что энергия любого материального объекта (физического вакуума, той или иной элементарной частицы, атома, моле­кулы, любого поля - гравитационного, электрического, магнитного и т. д.) опре­деляется в соответствии с (1). Универсальность этой формулы основываются на следующих трех взаимосвязанных положениях:

-      на абсолютно необоснованном ут­верждении об исключительности скоро­сти света и переводе скорости (скорости света) из разряда производных физиче­ских величин в категорию основных фи­зических величин (при этом такие поня­тия как длина и время наоборот перево­дятся из разряда основных величин в категорию производных величин, а имен­но - производных из скорости, т. е. «выведенных» из скорости);

-      на втором постулате СТО (т.е. на принципе постоянства скорости света), который А. Эйнштейном был в свое вре­мя сформулирован следующим образом:

«...один и тот же световой луч распро­страняется в пустоте со скоростью с не только в системе отсчета К, но и в каж­дой другой системе отсчета К´, движу­щейся равномерно и прямолинейно отно­сительно К»;

- на запрете скоростей, превышаю­щих величину скорости света в вакууме, вытекающем из преобразований Х.А. Лоренца, а по сути дела - из недоказанной до сих пор гипотезы о том, что упомяну­т ая скорость света является максимально возможной скоростью во Вселенной.

При этом два последних положения являются базисом для первого.

На протяжении многих десятков лет эти положения многими авторитетными учеными подвергались (например, Э. Резерфордом, Н. Теслой, А. Майкельсоном, Г. Морли, Д.К. Миллером и другими) и подвергаются сейчас аргументированной критике, базирующейся не только на соответствующих логических построениях, но и на точно установленных фактах, до­казывающих ложность приведенных вы­ше положений. Например, опубликован­ные в последние годы в научно-технической литературе соответствующе­го профиля результаты научно-исследовательских работ и опытно-констру­кторских разработок, выполненных в ряде стран мира (в частности, в области лазер­ной техники), свидетельствуют о том, что последнее из указанных базовых положе­ний не верно, и в природе существуют процессы, скорость протекания которых выше скорости распространения света в вакууме.

Частными случаями таких процессов являются поперечные волны (к разряду которых обычно относят электромагнит­ные волны, в том числе и свет), при кото­рых скорость распространения возмуще­ния в плоскости, перпендикулярной на­правлению движения волны (луча), может превышать скорость перемещения волны (в направлении ее движения). Степень названного превышения скорости зависит от амплитуды колебаний в поперечной волне (т. е. от энергии, передаваемой в процессе распространения колебаний). Следовательно, при распространении электромагнитных волн (в том числе и света) должны происходить (и происхо­дят) процессы, скорость протекания кото­рых превышает скорость света в вакууме (например, известно, что скорость фронта волны в волноводе больше скорости света).

Помимо этого, в современных науч­ных работах соответствующей темати­ки второй постулат А. Эйнштейна (т. е. принцип постоянства скорости света) критикуется и с несколько других позиций. Например, в [3] приводятся ссылки на эксперименты, которые позво­ляют утверждать о том, что принцип по­стоянства скорости света и релятивист­ский закон сложения скоростей - не вер­ны. Причем в числе этих экспериментов упоминаются также и те опыты, проведенные физиками XIX века, которые тео­рия относительности рассматривает как подтверждение принципа постоянства скорости света. В этой работе показано, что результаты названных опытов могут трактоваться как в одну, так и в другую сторону, поскольку их погрешность тако­ва, что в ее рамки попадают как резуль­таты, следующие из принципа постоянст­ва скорости света, так и результаты, вы­текающие из классического принципа сложения скоростей.

Из сказанного выше следует, что в настоящее время нет никаких объектив­ных оснований для того, чтобы считать, что скорость света в вакууме имеет все­объемлющий характер, и наделять ее ис­ключительными, чуть ли не божественны­ми свойствами и значением для всего ма­териального мира. В связи с этим нет ни­каких объективных оснований и для того, чтобы считать формулу Томсона - де Претто универсальной, пригодной для определения энергии любого материаль­ного объекта или взаимодействия. Об­ласть применения этой формулы должна иметь определенные границы.

В целом ряде научных работ, опубли­кованных в последние годы и посвящен­ных моделированию фундаментальных взаимодействий (гравитационного, элек­тромагнитного и т. д.), их авторы также высказываются против обоснованности присутствия скорости света в обобщенной (т. е. универсальной, пригодной для любого материального объекта или взаи­модействия) формуле, связывающей энергию и массу (например, см. соответствующие работы И. И. Смульского; в ча­стности, [4]).

Основываясь на аргументах, приве­денных выше, авторами данной статьи предлагается (для общего случая, охватывающего все известные науке матери­альные объекты и явления) вместо формулы (1) использовать следующее выражение:

(где v - скорость распространения соот­ветствующего взаимодействия), а форму­лу (1) рассматривать как частный случай формулы (2). Вопрос о границах области применения формулы (1) будет рассмот­рен ниже.

Аналогичное предложение о замене для означенного общего случая формулы (1) выражением вида (2) приводится в [4]. В ней в качестве v предлагается рассмат­ривать скорость ν_В разлета продуктов взрывного разрушения (деления), част­ным случаем которого может считаться аннигиляция, происходящая при превра­щении атомных ядер и сопровождающая­ся излучением света. Если рассматривать это излучение света как разлет продуктов взрывного разрушения (в форме частиц -фотонов), то для данной ситуации выра­жение вида (2) превращается в формулу (1). Таким образом, и в варианте, предла­гаемом в [4], формула (1) является всего лишь частным случаем общего выраже­ния вида (2).

Однако, по мнению авторов данной статьи, отождествление скорости распро­странения соответствующего взаимодей­ствия со скоростью разлета продуктов взрывного разрушения (как это делает в [4] И. И. Смульский) является неверным по следующей причине. Если считать, что v= у_В, то в этом случае выражении (2) бу­дет учитывать не полную энергию про­дуктов деления, а лишь некоторую ее со­ставляющую (а именно - кинетическую энергию, которой будет обладать данный продукт взрывного деления через некото­рый промежуток времени, прошедший после взрыва). При этом неучтенной оста­нется та часть полной энергии, которая затрачивается на преодоление сил взаимо­действия другой природы (например, сил гравитационного взаимодействия -т. е. потенциальная энергия, а также энер­гия, затрачиваемая на преодоление сил трения, и т. д.).

Следовательно (по мнению авторов данной работы), в формуле (2) в качестве скорости v должна рассматриваться в чис­том виде скорость переноса (передачи) энергии при данном виде взаимодействия (т. е. на данном структурном уровне орга­низации материи). Иначе говоря, под ско­ростью распространения соответствующе­го взаимодействия должна подразумевать­ся скорость переноса энергии при данном виде взаимодействия, не связанная с пере­носом вещества. Очевидно, что эта ско­рость всегда будет больше скорости ν_B.

Как известно, перенос энергии без пе­реноса вещества наблюдается в процессе распространения колебаний. В связи с этим авторами данной статьи предлагает­ся считать, что в качестве скорости v в формуле (2) должна рассматриваться ско­рость распространения колебаний при со­ответствующем виде взаимодействия (т.е. на данном структурном уровне организа­ции материи).

На протяжении ряда лет авторы дан­ной статьи занимаются разработкой дипольно-тоннельной гидродинамической теории гравитационного взаимодействия и электромагнитных явлений (сокра­щенная аббревиатура - ГТВ; см., напри­мер, [2, 5]). В рамках этой теории на сего­дняшний день создана гипотетическая модель строения материи, подробное опи­сание которой будет представлено в дру­гой работе авторов данной статьи. В соот­ветствии с названной моделью строения материи, во-первых, существует беско­нечно большое количество структурных уровней организации материи, из которых нам известны на сегодняшний день всего лишь несколько. Во-вторых, имеет место жесткая, однозначная связь между струк­турой организации материи и видами взаимодействия: каждому i-му структур­ному уровню U_i организации материи со­ответствуют свои строго определенные взаимодействия, где (т.е. каж­дому U_i соответствует свое значение vi, которое в качестве v должно быть под­ставлено в формулу (2) для данного вида взаимодействия). Кратко некоторые ос­новные аспекты этой модели, связанные с темой данной статьи, передает обобщен­ный график, представленный на рис. 1 и качественно отражающий характер изме­нения величин v_j , p_j и e_j при переходе от одного структурного уровня U_j строения материи к другому, где v_i - скорость пере­дачи энергии, которая обуславливает ско­рость протекания процессов при взаимо­действиях, проявляющихся на данном (т.е. i-ом) и более высоких структурных уровнях организации материи (но отсутст­вующих на более низких уровнях); pi - плотность вещества на i-ом структур­ном уровне организации материи; e_i - максимальное значение энергии, ко­торое может быть получено из единицы объема вещества на данном (т.е. i-ом) структурном уровне организации материи.

Приведенный на рис. 1 график под­тверждается общеизвестными физически­ми данными, а также данными, полученными в рамках ГТВ. Например, сравним между собой следующие величины:

-    скорость звука и скорость света;

-    плотности твердых, жидких и газо­образных веществ с одной стороны и плотность физического вакуума, полученную в ГТВ (1,192*10⁹ кг/м³);

- энергии, выделяющейся при взрыве таких веществ как йодистый азот, дина­мит и т. д., энергии, выделяющейся при ядерном взрыве, и энергии физического вакуума, полученной в рамках ГТВ (объе­мная плотность энергии физического ва­куума оказалась равной 1,071* 10²⁶ Дж/м³).

Таким образом, в соответствии с ГТВ лестница, ступенями которой являются структурные уровни организации мате­рии, уходит в бесконечность в обоих на­правлениях - как в направлении более высоких уровней, так и в направлении более низких. При этом при перемещении на более низкие уровни строения материи появляется возможность получать из еди­ницы объема вещества все большие количества энергии. Причем это увеличение энергии (при переходе на более низкий уровень) должно быть очень большим (к такому выводу можно прийти, если сравнить, например, значения энергии, выделяющиеся при взрыве динамита и при ядерном взрыве).

Иначе эта гипотеза может быть сфор­мулирована в виде совокупности следую­щих положений:

1.   Не существует такого понятия как абсолютное значение полной энергии ма­териального объекта (в частности, поня­тия «абсолютное значение объемной плот­ности энергии материального объекта»).

2.   На каждом структурном уровне ор­ганизации материи «проявляется» лишь часть «полной» энергии, которой облада­ет данный материальный объект. Причем чем ниже уровень строения материи, тем «проявляющаяся» часть «полной» энер­гии больше (см. примеры, приведенные выше). Здесь под «полной» энергией W_comj подразумевается энергия j-го мате­риального объекта, которая проявилась бы на бесконечно низком структурном уровне строения материи, т.е. при i→∞. Для отдельно взятого j-го материального объекта W_comj→∞ при i→∞, однако для двух любых материальных объектов - j-го и k-го, - отношение W_comj / W_comk , ве­роятно, всегда является конечной величи­ной для любого уровня строения материи.

При этом автоматически возникает вопрос о природе света (что он собой представляет - волны или частицы; если волны, то какие именно - продольные, поперечные или какие-то еще), неразрыв­но связанный с вопросом о мировом эфи­ре (МЭ). В ГТВ (в соответствии со сформировавшимися на сегодняшний день представлениями в данной области) МЭ представляет собой равномерную смесь трех основных групп амеров - ато­мов МЭ: первую группу составляют амеры, обладающие только гравитационным зарядом; вторую группу составляют амеры, обладающие одновременно и гравита­ционным, и тем или иным электрическим зарядом; в третью группу входят амеры, обладающие одновременно и гравитаци­онным, и тем или иным магнитным зарядом (это следует из формул, получен­ных в результате гидродинамического мо­делирования гравитационного, электро­статического и магнитостатического взаи­модействий и приведенных, например, в [5]). Таким образом, в соответствии с ГТВ все частицы МЭ обладают гравита­ционным зарядом.

В ГТВ свет рассматривается как импульсно-волновое возмущение МЭ, нося­щее характер быстро затухающего (в силу физических свойств МЭ) гармонического колебания. Поскольку (как было отмечено выше) все амеры обладают гравитацион­ным зарядом (причем некоторая их часть обладает еще и электрическим зарядом, а другая часть обладает одновременно гра­витационным и магнитным зарядами), то, следовательно, свет представляет собой сложную сферическую продольно-попе­речную гравитационную, а точнее, - гравитационноэлектромагнитную волну, поскольку в описанной выше модели МЭ любое возмущение гравитационного ха­рактера должно неизбежно привести к соответствующему возмущению в облас­ти электрического и магнитного полей (иначе говоря, гравитационная волна од­новременно является и электромагнит­ной; и наоборот, - любая электромагнит­ная волна должна быть в то же время и гравитационной).

Такая модель света не противоречит известным физическим данным. В силу того, что волна света содержит в себе по­перечную «составляющую», - она должна быть подвержена поляризации. Посколь­ку в ней присутствуют электрическая и магнитная «составляющие», то она долж­на быть подвержена действию электриче­ского и магнитного полей. Наконец, в свя­зи с тем, что эта волна распространяется в динамичной среде разнонаправленных и «разноскоростных» потоков частиц, обла­дающих гравитационным зарядом, - она (эта волна) неизбежно должна быть под­вержена действию гравитации.

Как известно из физики, все без ис­ключения перечисленные выше явления имеют место.

То, что свет представляет собой сфе­рические волны, а не частицы, - было до­казано еще в первой половине ХХ века венгерским физиком Зелени (и А. Эйн­штейн вынужден был с этим доказатель­ством согласиться).

В соответствии с представлениями ГТВ все материальные объекты в приро­де обладают массой. В природе не суще­ствует элементарных частиц, не обла­дающих массой. Если так называемая «частица» не обладает массой, то это не частица, не материальный объект (т. е., так сказать, материальное «тело»), а процесс. Конкретно, - процесс переноса энергии, ложно принятый за частицу (или какой-либо другой материальный объект).

Заканчивая рассуждения о связи энер­гии со структурой материи, рассмотрим вопрос о физическом смысле модуля объ­емного (всестороннего) сжатия и давле­ния (например, физического вакуума) и связи их со скоростью v_i.

Скорость v_i распространения соответ­ствующих колебаний на i-ом структурном уровне организации материи может быть определена по следующей формуле (по аналогии с тем, как определяется скорость распространения звуковых колебаний в твердой, жидкой и газообразной средах): 

где K_0i - модуль упругости (точнее, мо­дуль всестороннего сжатия) вещества на i-ом структурном уровне организации материи; p_i- плотность вещества на i-ом структурном уровне организации материи.

В соответствии с (2) объемная плот­ность ei энергии W_i, которая может «проявиться» на i-ом структурном уровне организации материи, определяется сле­дующим образом:

где mi - масса вещества, «проявляяющаяся» на i-ом структурном уровне ор­ганизации материи (иными словами, «кажущаяся» масса вещества, соответст­вующая i-му структурному уровню орга­низации материи); V - объем.

Здесь следует отметить, что в ГТВ для i-го структурного уровня строения мате­рии под понятием массы m_i вещества (или некоторого материального объекта) D_i этого уровня понимается масса m_i-1 вещества D_i-1 более низкого уровня [т.е. (i-1)-ro уровня], потребляемая или излучаемая (последнее - в том случае, ес­ли речь идет об антиматерии) веществом (или некоторым материальным объектом) Di за единицу времени t*, т. е.

где  t*  -  единица  времени  в  данной (выбранной) системе измерений (напри­мер, в системе измерений СИ - t*=1, с). Из формулы (4) следует, что

Приравнивая (3) и (6), получаем, что

Формула (7) выражает физический смысл модуля упругости (в данном слу­чае, модуля всестороннего, объемного сжатия): этот коэффициент есть не что иное, как объемная плотность энергии вещества (на данном структурном уровне строения материи).

Таким образом, в ходе выполнения данной работы предложена новая концеп­ция понятия энергии и сделана попытка проникновения в физический смысл модуля всестороннего сжатия (в частно­сти, - мирового эфира). Расширенное из­ложение приведенного выше материала представлено в [1].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.   Белозеров И.Р., Бражников А.В., Ги­лев А.В. Энергия и строение материи // Сбор­ник материалов Всероссийской научной кон­ференции «Интеллект - 2008». - Красноярск: Издательство КРО НС «Интеграция», II часть, 2008, с. 231-238.

2.   Бражников А. В., Гилев А. В., Белозеров И.Р. Факты, свидетельствующие в пользу дипольно-тоннельной гидродинамической теории гравитационного взаимодействия и электромагнитных явлений // Фундаменталь­ные исследования, 2009, № 5, с. 9-10.

3.   Секерин В.И. Теория относительно­сти - мистификация ХХ века. - Новосибирск:«Арт-Авеню», 2007, 128 с.

4.   Смульский И.И. Гравитационное и электромагнитное воздействия. - Новосибирск: «Наука», 1994, 225 с.

5. Юмшин Д.В., Бражников А.В., Хомич Л. В. Основные положения гидродинамической теории гравитационного взаимодействия и электромагнитных явлений // Сборник материалов межрегиональной научной конференции «Молодежь и наука - третье тысячелетие». - Красноярск: Издательство КРО НС «Интеграция», 2005, с. 260-265.

Библиографическая ссылка