Поиск единого взаимодействия, сводящего воедино четыре фундаментальных взаимодействия, – одна из сложнейших нерешенных задач физики. Современные попытки объединения сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного взаимодействий основаны на поиске условий, при которых константы взаимодействий совпадают по своим величинам. Считается, если существует такая единая константа, то объединение взаимодействий возможно. Однако такой подход пока не привел к обнадеживающим результатам. Не раскрыта взаимосвязь четырех фундаментальных взаимодействий, не ясны истоки их появления.
Я считаю, что решение проблемы единого взаимодействия нужно искать на другом направлении.
Вместо поиска условий, при которых константы взаимодействий могут совпадать, целесообразно исследовать генезис фундаментальных взаимодействий и вести поиск новой константы единого взаимодействия. Есть все основания полагать, что такая константа существует. Единство фундаментальных физических констант указывает на существование единства у электромагнитных и гравитационных сил. В частности, к решению этой проблемы может подтолкнуть выяснение следующего вопроса. Почему так схожи по своему виду формулы законов Кулона и всемирного тяготения Ньютона? Столь разные взаимодействия оказались такими похожими в математическом представлении формулы силы. В одном – заряды, в другом – массы, но формулы одинаковы. Что скрывается за этим поразительным сходством? Есть несколько путей решения этой проблемы. Первый путь состоит в том, чтобы выяснить какая существует связь между массой и зарядом. Практически это означает, что необходимо вести поиск ответа на вопрос: существует ли электромагнитная масса и что это такое? Второй путь состоит в выяснении сущности гравитационной константы G. Возможно, что и в ней скрыта связь между электричеством и гравитацией. Третий путь основан на предположении о том, что и закон Кулона, и закон Ньютона являются фрагментами какого-то универсального фундаментального закона силы. Если это сходство не случайно, то должен существовать единый закон силы, который лишь проявляется для электричества как закон Кулона, а для гравитации – как закон Ньютона. Как показано в [6, 9, 10, 15] единый закон силы действительно существует. Закон Кулона и законы Ньютона действительно являются его частными проявлениями. Используя универсальные суперконстанты, у нас представилась возможность не просто выявить сходство в форме записи у этих законов, а установить их связь на фундаментальном уровне. На основе суперконстант удалось получить новую формулу силы, которая названа универсальной формулой силы [6, 10, 15]. Она имеет следующий вид:
F = (hu/lu·tu)·(N1·N2/N32).
В универсальную формулу силы входят суперконстанты hu, lu, tu и безразмерные коэффициенты N1, N2, N3. Коэффициенты N1 и N2 единым образом представляют или отношения взаимодействующих масс к элементарной массе, или отношение зарядов к элементарным зарядам, или отношение токов к элементарному току. Коэффициент N3 представляет собой отношение длины к фундаментальному кванту длины. Универсальная формула силы превращается в формулу F = ma при N1 = m/me, N2 = 1/lu, N3 = 1/lu:
F = (hu/lu tu) (N1·N2/N32) = ma.
Универсальная формула силы превращается в формулу закона Кулона при N1 = q1/e, N2 = q2/e, N3 = 1/lu:
F = (hu/lu·tu) (N1·N2/N32) = q1 q2/l 2.
В универсальной формуле силы первый сомножитель представляет собой новую физическую константу, имеющую размерность силы. Это есть фундаментальная константа силы Fu, полученная выше.
Соотношение для этой константы определяется исключительно размерными суперконстантами вакуума.
При N1 = m1/me, N2 = m2/me, N3 = 1/lu и при замене фундаментального кванта действия hu на гравитационный квант действия hg = hu/D0 универсальная формула силы превращается в следующую формулу:
F = (hg/lu·tu)(N1·N2/N32) = (hu·lu/tu·me2D0)·(m1·m2/l 2).
Комбинация констант в первом сомножителе в правой части соотношения в точности совпадает с формулой для вычисления гравитационной константы G:
hu·lu/tu·me2D0 = G.
Таким образом, универсальная формула силы превращается в формулу закона всемирного тяготения:
F = (hg/lu·tu)·(N1·N2/N32) = G·m1·m2/l 2.
В этой формуле физическая константа, имеющая размерность силы, определяется аналогично фундаментальной константе силы. Соотношение для этой константы имеет вид:
Fug = hg /lu·tu.
Ее значение равно 6,9731134·10–42·Н.
Тот факт, что и законы механики, и закон гравитации, и закон электростатики выражаются единой формулой – универсальной формулой силы, указывает на единую природу всех взаимодействий. На рис. 1 схематически показана связь универсальной формулы силы с физическими законами. Такая связь выявлена с законом Ньютона, законом Галилея, законом Кулона и даже с законом Ампера для взаимодействующих проводников с током.
Рис.1. Связь универсальной формулы силы с физическими законами.
Исследования показали, что из универсальной формулы силы следуют два новых закона [6, 7, 9, 10]:
F = mb и F = Guν2.
Формула F = mb определяет связь силы с дефектом массы. Константой в этой формуле является фундаментальное ускорение b = 3,189404629(36)·1031 м/с2 [6, 7]. Формула F = Guν2 представляет новое универсальное взаимодействие [6,7, 9, 10]. Константой в этой формуле является новая физическая постоянная вакуума Gu = 2,56696941(21)·10–45 Н·с2. В [6,7, 9, 10] показано, что из закона универсального взаимодействия непосредственно следуют и закон Кулона и закон всемирного тяготения Ньютона и закон Ампера.
По генетической связи все взаимодействия можно расположить в такой последовательности: универсальное, электромагнитное, сильное, слабое, гравитационное. Как видим, корни всех взаимодействий следует искать в универсальном взаимодействии. Это пятое взаимодействие характерно для физического вакуума и не связано с взаимодействием каких бы то ни было частиц, в том числе частиц вещества. В то же время, из него проистекают законы относящиеся к взаимодействиям частиц.
Универсальная формула силы показывает, что значения электрических, магнитных, механических и гравитационных сил зависят не столько от абсолютных значений масс, зарядов, токов и расстояний, сколько от их соотношения с фундаментальными константами – массой электрона, элементарным зарядом, элементарным током и фундаментальным квантом длины. Это указывает на необходимость нового подхода к пониманию сущности фундаментальных взаимодействий.
Таким образом, причина поразительного сходства формул в законах Кулона и всемирного тяготения Ньютона проистекает от фундаментального единства сил инерции, гравитации и электромагнетизма. Это единство сил удалось установить на основе выявленного фундаментального единства физических констант и найденных новых физических постоянных.
Известно, что изменение скорости тела, т. е. появление ускорения, всегда происходит под действием на данное тело окружающих его тел. Для характеристики этих действий введено понятие силы.
Силой называют векторную величину, характеризующую такое действие на данное тело других тел (или полей), которое может вызвать ускорение и деформацию тела (здесь мы имеем в виду произвольное твердое тело, а не материальную точку).
Если на данное тело действует только одна сила, она обязательно вызывает и ускорение и деформацию тела. Если же на тело одновременно действуют несколько сил, то возможен и случай их компенсации (уравновешивания) и тело может не получать ускорения.
Поскольку сила способна вызывать и ускорение и деформацию тел, оба эти действия могут быть использованы для измерения силы и установления единицы ее измерения.
Динамометры и пружинные весы служат для измерения силы по производимой ею деформации. Использовав соотношение, существующее между силой, массой и ускорением, которое было впервые установлено Ньютоном и получило название второго закона Ньютона, можно определить силу по вызываемому ею ускорению. Наблюдения показывают, что если действовать одной и той же силой (например, силой упругости растянутой пружины) на тела различной массы, то модули ускорений, получаемых телами под действием этой силы, окажутся обратно пропорциональными массами этих тел, т. е. a1/a2=m2/m1.
(Данная формула совпадает с формулой (2.1), следовательно, сделанное нами тогда предположение полностью подтверждается.)
Из наблюдений следует также, что если на одно и то же тело поочередно действовать различными силами, то модули ускорений, получаемых телом под действием этих сил, окажутся пропорциональными модулям этих сил, т. е. a1/a2=F1/F2.
Из последних двух формул видно, что а = F/m, следовательно, F=ma, или в векторной форме F=ma. (2.3)
Формула (2.3) выражает второй закон Ньютона, который формулируют так: сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этому телу силой.
В виде (2.3) второй закон Ньютона справедлив для нерелятивистского движения материальных точек и нерелятивистского поступательного движения твердых тел. Одновременное действие на тело нескольких сил эквивалентно действию одной силы (равнодействующей), которая равна векторной сумме данных сил: F=SFi.
Существует принцип независимости действия сил, согласно которому: если на тело действуют одновременно несколько сил, действие каждой из них можно рассматривать независимо от остальных. Единица силы
Единицу силы устанавливают из формулы (2.3). За единицу силы в СИ принята такая сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2. Эту единицу силы обозначают 1 Н и называют ньютоном: 1Н=1кг·1м/с2=1кг·м·с-2.
Измерение какой-либо физической величины означает сравнение ее с однородной ей величиной, принятой за единицу измерения. Единицы делят на основные и производные. Основные единицы устанавливают независимо от других единиц. Их воспроизводят либо с помощью эталона (как, например, единицу массы), либо с помощью специального устройства. Производные единицы устанавливают из формул, выражающих зависимость между данной физической величиной и другими величинами (как, например, единицы скорости, ускорения, силы и т. д.). Совокупность основных и производных единиц образует систему единиц.
Как отмечалось в § 2, в настоящее время в качестве обязательной используют Международную систему единиц (сокращенно СИ). Она состоит из семи основных, двух дополнительных и большого числа производных единиц. Основными единицами СИ являются: единица длины - метр (м); единица массы - килограмм (кг); единица времени - секунда (с); единица термодинамической температуры - кельвин (К); единица количества вещества - моль (моль); единица силы электрического тока - ампер (А); единица силы света - кандела (кд). Дополнительными единицами СИ являются: единица плоского угла - радиан (рад); единица телесного (пространственного) угла - стерадиан (ср).
Все остальные единицы СИ являются производными. С развитием науки и техники требуется все большая точность измерений. Поэтому определение основных единиц периодически уточняются. В настоящее время узаконены такие определения: Метр равен расстоянию, проходимому в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299792458 долей секунды. Килограмм равен массе международного прототипа килограмма. Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
-
-
04.01.2009 в 18:49-
-
04.01.2009 в 19:01-
-
05.01.2009 в 07:50сила - это когда, даже если ты сломался и упал, ты поднимаешься и идешь дальше
-
-
05.01.2009 в 22:08-
-
06.01.2009 в 07:05-
-
12.01.2009 в 02:19-
-
19.01.2009 в 14:12-
-
15.02.2009 в 00:20Поиск единого взаимодействия, сводящего воедино четыре фундаментальных взаимодействия, – одна из сложнейших нерешенных задач физики. Современные попытки объединения сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного взаимодействий основаны на поиске условий, при которых константы взаимодействий совпадают по своим величинам. Считается, если существует такая единая константа, то объединение взаимодействий возможно. Однако такой подход пока не привел к обнадеживающим результатам. Не раскрыта взаимосвязь четырех фундаментальных взаимодействий, не ясны истоки их появления.
Я считаю, что решение проблемы единого взаимодействия нужно искать на другом направлении.
Вместо поиска условий, при которых константы взаимодействий могут совпадать, целесообразно исследовать генезис фундаментальных взаимодействий и вести поиск новой константы единого взаимодействия. Есть все основания полагать, что такая константа существует. Единство фундаментальных физических констант указывает на существование единства у электромагнитных и гравитационных сил. В частности, к решению этой проблемы может подтолкнуть выяснение следующего вопроса. Почему так схожи по своему виду формулы законов Кулона и всемирного тяготения Ньютона? Столь разные взаимодействия оказались такими похожими в математическом представлении формулы силы. В одном – заряды, в другом – массы, но формулы одинаковы. Что скрывается за этим поразительным сходством? Есть несколько путей решения этой проблемы. Первый путь состоит в том, чтобы выяснить какая существует связь между массой и зарядом. Практически это означает, что необходимо вести поиск ответа на вопрос: существует ли электромагнитная масса и что это такое? Второй путь состоит в выяснении сущности гравитационной константы G. Возможно, что и в ней скрыта связь между электричеством и гравитацией. Третий путь основан на предположении о том, что и закон Кулона, и закон Ньютона являются фрагментами какого-то универсального фундаментального закона силы. Если это сходство не случайно, то должен существовать единый закон силы, который лишь проявляется для электричества как закон Кулона, а для гравитации – как закон Ньютона. Как показано в [6, 9, 10, 15] единый закон силы действительно существует. Закон Кулона и законы Ньютона действительно являются его частными проявлениями. Используя универсальные суперконстанты, у нас представилась возможность не просто выявить сходство в форме записи у этих законов, а установить их связь на фундаментальном уровне. На основе суперконстант удалось получить новую формулу силы, которая названа универсальной формулой силы [6, 10, 15]. Она имеет следующий вид:
F = (hu/lu·tu)·(N1·N2/N32).
В универсальную формулу силы входят суперконстанты hu, lu, tu и безразмерные коэффициенты N1, N2, N3. Коэффициенты N1 и N2 единым образом представляют или отношения взаимодействующих масс к элементарной массе, или отношение зарядов к элементарным зарядам, или отношение токов к элементарному току. Коэффициент N3 представляет собой отношение длины к фундаментальному кванту длины. Универсальная формула силы превращается в формулу F = ma при N1 = m/me, N2 = 1/lu, N3 = 1/lu:
F = (hu/lu tu) (N1·N2/N32) = ma.
Универсальная формула силы превращается в формулу закона Кулона при N1 = q1/e, N2 = q2/e, N3 = 1/lu:
F = (hu/lu·tu) (N1·N2/N32) = q1 q2/l 2.
В универсальной формуле силы первый сомножитель представляет собой новую физическую константу, имеющую размерность силы. Это есть фундаментальная константа силы Fu, полученная выше.
Соотношение для этой константы определяется исключительно размерными суперконстантами вакуума.
При N1 = m1/me, N2 = m2/me, N3 = 1/lu и при замене фундаментального кванта действия hu на гравитационный квант действия hg = hu/D0 универсальная формула силы превращается в следующую формулу:
F = (hg/lu·tu)(N1·N2/N32) = (hu·lu/tu·me2D0)·(m1·m2/l 2).
Комбинация констант в первом сомножителе в правой части соотношения в точности совпадает с формулой для вычисления гравитационной константы G:
hu·lu/tu·me2D0 = G.
Таким образом, универсальная формула силы превращается в формулу закона всемирного тяготения:
F = (hg/lu·tu)·(N1·N2/N32) = G·m1·m2/l 2.
В этой формуле физическая константа, имеющая размерность силы, определяется аналогично фундаментальной константе силы. Соотношение для этой константы имеет вид:
Fug = hg /lu·tu.
Ее значение равно 6,9731134·10–42·Н.
Тот факт, что и законы механики, и закон гравитации, и закон электростатики выражаются единой формулой – универсальной формулой силы, указывает на единую природу всех взаимодействий. На рис. 1 схематически показана связь универсальной формулы силы с физическими законами. Такая связь выявлена с законом Ньютона, законом Галилея, законом Кулона и даже с законом Ампера для взаимодействующих проводников с током.
Рис.1. Связь универсальной формулы силы с физическими законами.
Исследования показали, что из универсальной формулы силы следуют два новых закона [6, 7, 9, 10]:
F = mb и F = Guν2.
Формула F = mb определяет связь силы с дефектом массы. Константой в этой формуле является фундаментальное ускорение b = 3,189404629(36)·1031 м/с2 [6, 7]. Формула F = Guν2 представляет новое универсальное взаимодействие [6,7, 9, 10]. Константой в этой формуле является новая физическая постоянная вакуума Gu = 2,56696941(21)·10–45 Н·с2. В [6,7, 9, 10] показано, что из закона универсального взаимодействия непосредственно следуют и закон Кулона и закон всемирного тяготения Ньютона и закон Ампера.
По генетической связи все взаимодействия можно расположить в такой последовательности: универсальное, электромагнитное, сильное, слабое, гравитационное. Как видим, корни всех взаимодействий следует искать в универсальном взаимодействии. Это пятое взаимодействие характерно для физического вакуума и не связано с взаимодействием каких бы то ни было частиц, в том числе частиц вещества. В то же время, из него проистекают законы относящиеся к взаимодействиям частиц.
Универсальная формула силы показывает, что значения электрических, магнитных, механических и гравитационных сил зависят не столько от абсолютных значений масс, зарядов, токов и расстояний, сколько от их соотношения с фундаментальными константами – массой электрона, элементарным зарядом, элементарным током и фундаментальным квантом длины. Это указывает на необходимость нового подхода к пониманию сущности фундаментальных взаимодействий.
Таким образом, причина поразительного сходства формул в законах Кулона и всемирного тяготения Ньютона проистекает от фундаментального единства сил инерции, гравитации и электромагнетизма. Это единство сил удалось установить на основе выявленного фундаментального единства физических констант и найденных новых физических постоянных.
(с) Николай КОСИНОВ
-
-
15.02.2009 в 00:26-
-
15.02.2009 в 00:27Сила. Второй закон Ньютона
Известно, что изменение скорости тела, т. е. появление ускорения, всегда происходит под действием на данное тело окружающих его тел. Для характеристики этих действий введено понятие силы.
Силой называют векторную величину, характеризующую такое действие на данное тело других тел (или полей), которое может вызвать ускорение и деформацию тела (здесь мы имеем в виду произвольное твердое тело, а не материальную точку).
Если на данное тело действует только одна сила, она обязательно вызывает и ускорение и деформацию тела. Если же на тело одновременно действуют несколько сил, то возможен и случай их компенсации (уравновешивания) и тело может не получать ускорения.
Поскольку сила способна вызывать и ускорение и деформацию тел, оба эти действия могут быть использованы для измерения силы и установления единицы ее измерения.
Динамометры и пружинные весы служат для измерения силы по производимой ею деформации. Использовав соотношение, существующее между силой, массой и ускорением, которое было впервые установлено Ньютоном и получило название второго закона Ньютона, можно определить силу по вызываемому ею ускорению. Наблюдения показывают, что если действовать одной и той же силой (например, силой упругости растянутой пружины) на тела различной массы, то модули ускорений, получаемых телами под действием этой силы, окажутся обратно пропорциональными массами этих тел, т. е.
a1/a2=m2/m1.
(Данная формула совпадает с формулой (2.1), следовательно, сделанное нами тогда предположение полностью подтверждается.)
Из наблюдений следует также, что если на одно и то же тело поочередно действовать различными силами, то модули ускорений, получаемых телом под действием этих сил, окажутся пропорциональными модулям этих сил, т. е.
a1/a2=F1/F2.
Из последних двух формул видно, что а = F/m, следовательно, F=ma, или в векторной форме
F=ma. (2.3)
Формула (2.3) выражает второй закон Ньютона, который формулируют так: сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этому телу силой.
В виде (2.3) второй закон Ньютона справедлив для нерелятивистского движения материальных точек и нерелятивистского поступательного движения твердых тел. Одновременное действие на тело нескольких сил эквивалентно действию одной силы (равнодействующей), которая равна векторной сумме данных сил:
F=SFi.
Существует принцип независимости действия сил, согласно которому: если на тело действуют одновременно несколько сил, действие каждой из них можно рассматривать независимо от остальных.
Единица силы
Единицу силы устанавливают из формулы (2.3). За единицу силы в СИ принята такая сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2. Эту единицу силы обозначают 1 Н и называют ньютоном:
1Н=1кг·1м/с2=1кг·м·с-2.
Измерение какой-либо физической величины означает сравнение ее с однородной ей величиной, принятой за единицу измерения. Единицы делят на основные и производные. Основные единицы устанавливают независимо от других единиц. Их воспроизводят либо с помощью эталона (как, например, единицу массы), либо с помощью специального устройства. Производные единицы устанавливают из формул, выражающих зависимость между данной физической величиной и другими величинами (как, например, единицы скорости, ускорения, силы и т. д.). Совокупность основных и производных единиц образует систему единиц.
Как отмечалось в § 2, в настоящее время в качестве обязательной используют Международную систему единиц (сокращенно СИ). Она состоит из семи основных, двух дополнительных и большого числа производных единиц. Основными единицами СИ являются:
единица длины - метр (м);
единица массы - килограмм (кг);
единица времени - секунда (с);
единица термодинамической температуры - кельвин (К);
единица количества вещества - моль (моль);
единица силы электрического тока - ампер (А);
единица силы света - кандела (кд).
Дополнительными единицами СИ являются:
единица плоского угла - радиан (рад);
единица телесного (пространственного) угла - стерадиан (ср).
Все остальные единицы СИ являются производными. С развитием науки и техники требуется все большая точность измерений. Поэтому определение основных единиц периодически уточняются. В настоящее время узаконены такие определения:
Метр равен расстоянию, проходимому в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299792458 долей секунды.
Килограмм равен массе международного прототипа килограмма. Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
-
-
15.02.2009 в 00:27-
-
15.02.2009 в 00:28столько интелектуального багажа вываливать
-
-
02.03.2009 в 13:55