Фролов Виталий Петрович

Заведующий лабораторией РГАУ им. К.А. Тимирязева                    

 

       ПРИЧИНА УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МАТЕРИИ  –  

                      ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС                                

 

АННОТАЦИЯ: Элементарные частицы представлены вихрями электромагнитного излучения, волны которого подчиняются законам классической физики. Быстрое движение вихрей создаёт впечатление точечности частиц и присутствия внутри них частиц более мелких. Наложения изменённых по Доплеру волн создают биения, наиболее энергичные из которых – волны де Бройля. Их резонанс с волнами  Максвелла определяет устойчивость электронных орбит в атоме водорода и в нейтроне. Предложено иное объяснение аномальному квантовому эффекту Холла. Показана возможность существования ненаблюдаемых частиц и структур из них.

Ключевые слова: вихрь, резонанс, частицы, волны, орбита, поле, радиус, атом, электрон, протон, миниводород.

 

Vitaly P. Frolov

Position: is head laboratories Russian Agrarian Institute the name Timiryazev R.A.

                                                                                                                           vpfrolov38@bk.ru

The cause of resistance elements of matter - electromagnetic resonance

ABSTRACT: an Elementary particle is represented by vortices of electromagnetic radiation obeying the laws of classical physics. Waves moving vortices give the impression of being pointlike particles and the presence of particles within them smaller. Overlay modified by the Doppler waves create the beats, the most energetic of which de Broglie waves. Their resonance with the waves Maxwell determines the stability of the electron orbit in the hydrogen atom and the neutron. Proposed an explanation of the anomalous quantum Hall effect. The possibility of the existence of unobservable particles and structures of them.
Keywords: vortex, resonance, particles, waves, orbit, field, radius, atom, electron, proton, Ministorum.

В физике заметна тенденция смены представлений об объектах окружающего мира как о «конструкциях» из материальных точек на представления о них как о замкнутых состояниях электромагнитного (ЭМ) поля. Представим ситуацию, в  которой эта тенденция, практически реализована. Проявилась она в 1898 году в экспериментах Кауфмана, демонстрировавших рост массы электронов ускоряемых электрическим полем [1]. Абрахам посчитал этот факт следствием внедрения в частицу энергии этого поля [2]. Пуанкаре в 1903 году в книге «Наука и метод» (на немецком) [3] прямо заявил: «То, что мы называем массой, есть одна лишь фикция; всякая инерция имеет электромагнитное происхождение». Изменения масс частиц после испускания или поглощения ими ЭМ излучения дали Эйнштейну основание для заявления: «Элементарные частицы материи представляют собою не что иное, как сгущения электромагнитного излучения». (Доклад – «Эфир и теория относительности», 1920 год) [4]. В 1924 году де Бройлем эта идея была формализована с позиции закона сохранения энергии приравниванием энергии покоя элементарных частиц энергии кванта ЭМ излучения

                         mc2=hυ.                                                                              (1)  Складывалась ситуация, позволяющая представлять «простейшие» физические объекты в двух состояниях –  в виде фотонов, несущих энергию ЭМ поля со скоростью света и в виде частиц, в которых это излучение замкнуто.

Очевидно, что для устойчивого существования таких частиц необходима сила, способная удерживать ЭМ излучение в их малом объёме. Равенство де Бройля позволяет определять в таких объектах частоту (υ) и длину волны –  (λ=с/υ=h/mc) удерживаемого излучения. Обращает на себя внимание тот факт, что при подстановке в это равенство на место (m) массы протона, длина волны (λ) кванта излучения, способного этот протон «представлять», оказывается ровно в (2π) раз больше реального радиуса (r) нуклонов, известного с 1910 года по результатам бомбардировок плёнок тяжёлых металлов альфа-частицами. Выходит, что эта подстановка выявила условие (r=λ/2π) существования силы, способной ЭМ излучение удерживать! Более того, оказалось, что это условие присутствует и в экспериментах Комптона 1920 – 22 годов, в которых было получено выражение для радиуса электрона (r=ħ/mc), содержащее это же условие существования силы, способной удерживать фотон, движущийся всегда со скоростью света. Комптон получил этот результат, выбивая электроны с орбит атомов бериллия и бора рентгеновскими лучами. Свои эксперименты он считал естественным продолжением опытов Резерфорда. Но, несмотря на то, что результаты Комптона воспроизводились другими исследователями, физики посчитали их нереальными. –  «Не может же электрон быть крупнее ядра, из которого он вылетает!» (при бета-распаде). Комптоновский размер электрона остался без должного внимания даже после появления в 1974 году статьи А.Я. Буринского [5], в которой были определены все свойства неподвижного электрона: заряд, спин, гиромагнитное отношение теоретически –  из представления о движении фотона с энергией (0,51 Мэв) по кольцу комптоновского радиуса. Даже частота вращения фотона по этому кольцу совпала с дираковской частотой «дрожания» электрона, «взаимодействующего» с «физическим вакуумом». Комптоновский размер электрона появился у Буринского благодаря метрике Керра, указавшей на возможность «самосогласования» гравитационного и ЭМ полей этого фотона. Выводы Буринского не содержат запрета на существование частицеподобных образований и из фотонов с другими энергиями!

Причину противоречия между комптоновским размером электрона и его размером, наблюдаемым в ускорителях, можно объяснить с точки зрения модели Буринского – вихревой по сути, «работой» эффекта Доплера: Для сохранения устойчивости такого вихря ЭМ излучения во время его движения, условие саморезонанса –  (r=λ/2π) должно выполняться в каждой его точке. Т.е. на том участке вихря, где излучение направлено в сторону движения его центра масс, эффект Доплера увеличивает частоту излучения, что уменьшает длину волн и радиус траектории их движения. Здесь же сосредотачивается и большая часть энергии-массы вихря. По этой причине этот, самый «крутой», участок  траектории волн вихря воспринимается экспериментаторами как вся частица. На противоположном участке вихря всё наоборот. В результате, для неподвижного «наблюдателя» частица становится похожей на хвостатую комету, летящую боком. Так движущейся вихревой моделью частиц объясняется точечность электронов в ускорителях. Для окончательного же признания элементарных частиц «сгустками ЭМ излучения» осталось найти физическую природу сил, способных это излучение удерживать. Эта причина «подсказана» условием

                       r=λ/2π=ħ/mс                                                                        (2)        «наблюдения» радиусов неподвижных протонов и нерелятивистских электронов в экспериментах Резерфорда и Комптона. Это условие «предлагает» обратить внимание на стремление волн к саморезонансу – к формированию из них волн «стоячих».

Колебательные движения тел, в отличие от их обычного инерционного движения, сопротивляются изменению частоты своих колебаний активно – после прекращения действия сил, «колебавших» их с другими частотами, тела «самопроизвольно» возвращаются к колебаниям исходным – собственным! Попробуйте, например, раскачивать детские качели с частотой, отличающейся от той, с которой они качались бы сами! Отметьте, как это трудно, и как быстро – мгновенно, качели возвращаются к колебаниям собственным после прекращения Ваших попыток. Причём, источник сил, возвращающих колебания к «своим», явно не прослеживается – скрыт. Кроме того, собственные колебания разных объектов, одинаковые по частоте, стремятся к объединению – к увеличению амплитуды совместных колебаний. То же самое происходит и с волновыми процессами. И, если траекторию «бега» волн ограничить так, чтобы на ней укладывалось целое их число, то резонансные силы превращают волны бегущие в волны «стоячие». Из-за отсутствия в микромире трения, такие волны способны так – динамически, «стоять» вечно.

В самом общем случае сила, способная удерживать движущуюся частицу массой (m) на круговой траектории радиуса (r), даётся школьной формулой (F=mv2/r). Эта формула описывает движение центра масс частицы-вихря как материальной точки по круговой траектории. В нашем же случае центр масс вихря неподвижен, а движется вокруг него, выполняя условие саморезонанса (2) фотон, масса которого определяется из равенства (1) как (m=hυ/c2) и распределена она по окружности вращения. Так что подстановка в школьную формулу массы фотона и скорости света превращает её в (F=hυ/r). А зная частоту фотона (υ)=(с/λ) и, что удерживается он при выполнении условия резонанса (2), выражение для искомой силы можно выразить в виде:  

                           F= Ћc/r2 .                                                                                                 (3)                         Константа Дирака (ɑ=е2/ħс), позволяет заменить здесь (ħс) на (e2/ɑ), что даёт при подстановке на место (r) радиуса протона, численное значение реальной силы (F=e2/ɑr2), действующей внутри атомных ядер. Это «попадание в десятку» подтверждает правильность идей Лоренца и Эйнштейна об электромагнитном «содержимом» элементарных частиц и позволяет представлять сильное ядерное взаимодействие резонансным состоянием электромагнитного.

О резонансном происхождении внутриядерных сил свидетельствуют известные их особенности: Так, сцепление нуклонов исчезает при появлении между ними зазора, а, при попытке нуклоны сжать, силы их сцепления превращаются в силы «упругого» отталкивания. Такое поведение нуклонов можно представить наглядно образованием между ними участков с общими границами – как между пузырями в мыльной пене. Обобщением площадей границ можно оправдать и дефект масс связанных состояний нуклонов в атомных ядрах. Очевидно, также, что если бы модель частиц в виде вихрей ЭМ поля была «на слуху» до появления неопределённостей в решениях уравнений квантовой механики, вряд ли кому из физиков пришло бы в голову причислять эти неопределённости к принципиально непознаваемым законам природы. Ведь выяснена же причина точечности электронов – она кажущаяся! А, поскольку в волновых моделях частиц нет жёстких границ, то и ускоренные протоны, встречаясь, могут проникать под «поверхность» друг друга, где нет силовых линий их электрических полей, и потому их интегральное отталкивание ослаблено. Этим вихревая модель частиц «объясняет» не только причину «наблюдения» частиц с зарядом меньше элементарного, но и причину их невыделяемости – их просто нет! Зато в столкновениях частиц, между близкими по форме частями разных вихрей может проявиться условие (2) и сформировать пару почти неподвижных вихрей – лёгкого  из «хвостов» и тяжёлого – из «крутых» частей. Так в пучках встречных лептонов появляются адроны.

Поскольку в каждой точке движущегося вихря ЭМ излучения, частота волн изменена эффектом Доплера, изменённые волны могут интерферировать, создавая биения. Как известно [6], частота волн биений (υб) определяется полуразностью частот налагаемых волн. Все волны, как изменённые эффектом Доплера, так и волны их биений могут образовать вокруг модели «электронный волновой пакет». Такой пакет предлагался Бомом [7] в качестве модели движущегося электрона, был поддержан де Бройлем, но не получил всеобщего признания из-за возможного расплывания его волн в диспергирующей среде. С точки же зрения нашей модели все эти волны от электрона неотделимы и потому, в среде с нормальной дисперсией, наш волновой пакет-комета имеет тенденцию только к повороту «хвостом» вперёд и ускорению. Очевидно, что самая заметная и влиятельная из волн биений, определятся полуразностью самой высокой и самой низкой из доплеровских частот – это (υ=υ0v/c=v/2πr). Подстановка сюда комптоновского радиуса электрона (микрогеона [8]) даёт для максимальной частоты биений выражение (υmax=mcv/h), которому соответствует длина волны (λ=с/υmax). Т.е.

                       λ= h/mv.                                                                                  (4)

Де Бройлем это выражение получено в 1924 году с привлечением «фазовых» (сверхсветовых) скоростей волн. Применимость выражения (υ=с/λ), к волнам де Бройля подтверждает их электромагнитную природу. Выражение (1) позволяет определять их (условную) массу в форме (М=hυmax/с2=mv/c). На основе этой «вихрево-волновой» модели частиц есть возможность определения характеристик движения электронов (волн де Бройля) по орбитам атома водорода. Сделаем это, предполагая равенство центробежных инерционных сил, действующих на электрон (mv2/R), сумме двух сил центростремительных – кулоновской (e2/R2), и резонансной – (±Мv2/R), удерживающей волны, генерируемые по Максвеллу, силой резонанса с волнами де Бройля

                       mv2/R=e2/R2+Мv2/R.                                                                (5) 

Здесь (М) – условная «масса покоя» волны де Бройля, которая «движется» с электроном также в форме вихря ЭМ поля, по его орбите. После подстановки в равенство (5) радиусов орбит, на которых волны де Бройля (4) укладываются целое число раз – (R=nh/2πmv), и «масс» волн де Бройля на этих орбитах – (М=mv/c), получаем, после сокращений и замены (e2) на (ɑcħ), выражение для скоростей (v/c) движения электрона по этим орбитам.

                       v/c=ɑc/n+v2/c2.                                                                          (6)

Это выражение может восприниматься как наглядный вариант уравнения Шредингера для атома водорода. Решения этого квадратного трёхчлена со знаком минус перед корнем дают для скоростей электрона значения чуть большие, чем расчёты по боровской модели, а соответствующие этим скоростям радиусы орбит – чуть меньшие. Зато энергии переходов между стационарными орбитами дают лучшее совпадение с табличным спектром [9] атома водорода, чем расчёты по формулам Бора, которые расходятся с таблицей в четвёртом знаке. Простота этого уравнения, содержащего всего одну «переменную константу» (n) – порядковый номер орбиты, может служить обоснованием его правильности. Отмеченные совпадения «намекают» на возможность замены неопределённостей в решениях квантовомеханических уравнений резонансными состояниями рассматриваемых систем.

Неожиданным следствием из полученной расчётной формулы оказалось существование физического смысла решения этого уравнения и со знаком «плюс» перед корнем. Этот смысл напоминает представление Резерфорда о нейтроне как о миниводороде, и в таком виде это представление удерживалось в сознании физиков до провозглашения законом природы принципа Паули. При любых (n) это решение даёт для скоростей электрона релятивистские значения, за счёт чего сумма его релятивистской массы и массы протона значительно превышает массу нейтрона. Это превышение снимается учётом спин-орбитального и спин-спинового взаимодействия электрона с протоном, исключающего и «нужду» в нейтрино. Неэлементарность реального нейтрона «видна» даже из его описания в Физической Энциклопедии конца 80-х годов: (нейтрон электрически поляризуем, в его центре имеется положительный заряд и отрицательный – снаружи). Были и наблюдения дискретности энергетического спектра электронов при бета-распаде [10], которые, как и опыты Комптона 1920-го года, не получили доверия. При получающемся «устройстве» нейтронов, «живущих» внутри ядер, их электроны должны играть роль «общей границы» между протонами – двигаться согласованно. Таким движением внутриядерного электрона можно объяснить и расстояние между нуклонами в дейтроне, в два раза превышающее «табличный» радиус действия ядерных сил, обусловленных обменом пи-мезонами. Приведённой моделью атомных ядер их бета-распад объясняется случайным нарушением согласованности движений электронов, а не «работой» бозона Хиггса. Субсветовые скорости внутриядерных электронов предполагают наличие у них и разреженных «хвостов», которые должны из ядер «высовываться» и взаимодействовать с электронами орбитальными, даже самые далёкими – валентными. Только таким взаимодействием можно объяснить влияние валентного состояния атомов даже тяжёлых элементов на частоту прецессии их ядер в магнитном поле, отмечаемое спектрометрами ядерного магнитного резонанса высокого разрешения.

 Известно, что по замкнутой траектории электрон может двигаться и в магнитном поле. Уравнение (6) содержит возможность замены в нём силы  кулоновской на силу Лоренца. При такой замене магнитное поле с индукцией в 16 Тесла «заставит» электрон, «ускоренный» до энергии 10-3 э-в, двигаться по орбите радиусом около 10-2 см как волна де Бройля, выполняющая условие резонанса (2). Такое движение электрона моделирует движение по этой орбите электрически заряженного «контура с током». Собственное магнитное поле этого движущегося «контура с током», ослабляет действие силы поля внешнего. По этой причине такой «контур», имеющий массу, равную массе электрона должен двигаться, при той же скорости, по орбите большего радиуса, чем свободный электрон, создавая впечатление движения заряда меньше элементарного. Скорее всего, движение именно такого «контура с током» наблюдали Клитзинг, (Klitzing H.) Дорда (Dorda G.) и Пеппер (Pepper M.) [11].

Выражение (3) для силы, способной удерживать отдельные кванты ЭМ излучения, имеет «бросающуюся в глаза» особенность: Оно «разрешает» существование «вихревых образований» из любых фотонов, лишь бы их волны укладывались в этих вихрях целиком. Эта особенность просто «навязывает» представление о шаровой молнии (ШМ) как о вихревом сгустке «фотонов» дециметрового диапазона. Природным «производителем» ШМ считается грозовой разряд извилистой молнии, одна из извилин которой в процессе разряда закорачивается спрямляющим пробоем. В возникающем замкнутом контуре резко меняется ток, генерируя излучение, содержащее и волны, укладывающиеся в этом контуре целиком. Очевидно, что каждая из таких (стоячих!) волн является носителем элементарного электрического заряда, распределённого по её длине. Суммарный заряд образовавшегося вихревого сгустка волн скомпенсирован обычными ионами плазмы разряда. Очевидно, что такая комбинация из многих  «крупных» волн, обладающих элементарным зарядом, и «мелких» ионов воздуха обладает всеми признаками природных шаровых молний.

Перенесение представлений об элементарных частицах как о вихрях ЭМ поля на вихри из фотонов с меньшими энергиями открывает возможность объективизации и ряда человеческих «ощущений» и представлений, считающихся мистическими. Обратим внимание на максимум излучения волн ЭМ поля излучаемых «чёрными» телами, с температурой 35 – 40 градусов Цельсия. Их длина 12 – 16 микрон, и атмосфера Земли для них прозрачна [12]. Так что в этом диапазоне волн наши тела «видны» из космоса. Примечательно, что клетки животных имеют в сечении размеры 4 – 6 микрон, что в (π) раз меньше. Наружные и внутренние части оболочек клеток живых существ содержат ионы, а промежуточная часть  –  жировая прослойка. Эта конструкция напоминает замкнутый волновод, способный именно такое излучение в себе, благодаря резонансу, накапливать. Такое излучение может сохраняться и вне волновода! Т.е. при исчезновении «волновода» части стоячих волн из каждой клетки организма могут объединиться как нуклоны в атомных ядрах, или как пузыри в мыльной пене, сохраняя взаимоориентацию [13]. «Конструкция» из таких волн в прозрачном для них воздухе не испытывает трения и может перемещаться, расходуя часть волн из своих контуров направленно.

Открытие неких волокнистых структур в неустойчивой плазме «токамаков», успевающих за время существования плазмы ещё и эволюционировать [14], авторы открытия А.А. Самарский и С.П. Курдюмов объяснили исходя из представлений И.Р. Пригожина [15]: Материальная система, находящаяся в потоке лучистой энергии, с энтропией близкой к нулю, имеет возможность совершенствоваться – уменьшать свою энтропию. Условия, схожие с условиями в токамаках, имеются на поверхностях звёзд. Представьте, какого уровня могут достигнуть такие звёздные структуры за миллиарды лет эволюции на «поверхностях» звёзд!     

 

ЛИТЕРАТУРА

1.     Walter Kaufmann, Uber die magnetischeund elektromagnetische Masse des

     Elektrons, «Gottingen Nachrichten», (1902), р. 291 – 296.

2.     Max Abraham, Die Dinamik des Elektrons, “Gottingen Nachrichten”, (1902), p. 20 – 41, “Annalen der Physik”, 10, р. 105 – 179, (1903)  

3, А. Пуанкаре, Наука и метод, С-Пб, (1910), с.170.

4. А. Эйнштейн, Собрание научных трудов, т. 1, с. 689, 1965.

5. А.Я. Буринский, «Микрогеон со спином», ЖЭТФ, №2, с. 406, (1974)

6. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс, Фейнмановские лекции по физике, т.

    3, с. 169, М., МИР, 1966.

7. М. Льоцци, «История физики», (1970) с. 420.   (Phys. Rev. №1, 1952)

8. В.П. Фролов, Некоторые свойства движущегося микрогеона. «Известия

    ВУЗов СССР», №10, с. 113, Томск, 1980

9. А.Н. Зайдель, В.К. Прокофьев, С.М. Райский, Е.Я. Шрейдер. «Таблицы спектральных линий», с. 416, М. (1962)

10. M. Rogers et al. “A Determination of the Mass and Velosities of Three

 Radium B Beta-particles”, Phys. Rev. 57, p. 379 – 383, (1940)

11. Klitzing H., Dorda G., Pepper M. /New method for high-accuracy

    Determination of the fine-structure constant based on guantized Hall

Resistance./ Phys. Rev. Lett. 45, №6, p. 494 (1980)

12. Хадсон «Инфракрасная техника», Атомиздат, М., с. 372, (1972)

13. В.П. Фролов, «Структуры из ЭМ поля», ж. /Сознание и Физическая

Реальность/, №3, с. 52 – 56, (2011)

14. А.А. Самарский, С.П. Курдюмов, Парадоксы многовариантного мира – мира вокруг нас, Ежегодник «Гипотезы и прогнозы», №22, с.8 – 29, (1989)

15.И.Р. Пригожин, «Порядок из хаоса», М., Мир, с. 360, (1984)  

 

Referensis
1. Walter Kaufmann, Uber die magnetis cheund elektromagnetische Masse des Elektrons, "Gottingen Nachrichten",  (1902),  p. 291-296.
2. Max Abraham, Die Dinamik des Elektrons, “Gottingen Nachrichten”, (1902), p. 20 - 41, “Annalen der Physik”, 10, p. 105-179, (1903)
3. A. Poincaré, Science and method, s-Pb, (1910), p. 170.
4. A. Einstein, collected works, vol. 1, p. 689, 1965.
5. A.J. Burinskiy, "Microgeоn with spin", JETP, No. 2, р. 406, (1974)
6. R. Feynman, R. Leighton,  M. Sands, the Feynman lectures on physics, vol. 3,  p. 169,  Wiley,  new York, 1966.
7. M.  Lozzi, "History of physics",  (1970) p.  420.  Phys. Rev. No. 1, (1952)
8. V.P. Frolov, Some properties of a moving Microgene. "News The universities  of  the  USSR,  No. 10,  pp. 113, Tomsk, 1980
9.  A. N. Seidel, V. K. Prokofiev, S. M. Paradise, E. J. Schroeder. "Tables of  spectral  lines",  p. 416,  M. (1962)
10. M.Rogers et al. “A Determination of  the Mass and Velosities of Three Radium B Beta-particles”,  Phys. Rev. 57, p. 379-383, (1940)
11. Klitzing H., G.Dorda, M. Pepper. New method for high-accuracy Determination of  the fine-structure constant based on guantized Hall Resistance. /Phys. Rev. Lett. 45, No.6, p. 494 (1980)
12.Hudson "Infrared technology", Atomizdat, M., S. 372, (1972)
13. V. P. Frolov, "the Structure of  the electromagnetic field",  Zh. /Consciousness and Physical
Reality/, No.3, pp. 52-56, (2011)
14. A. A. Samarskii, S. P. Kurdyumov, Paradoxes multivariate world - the world around us, Year book Hypotheses and predictions", No.22, p. 8-29, (1989)
15. I. Prigogine, Order out of chaos", Wiley, new York, p. 360, (1984)