Тонкая структура (по Рыкову)

Анатолий Рыков

Ремарка "ВНИМАНИЕ" внесена не автором, а посторонней персоной, которая выражает мнение "большинства" ученых. Однако это безимянное большинство признает только строго математическое описание явлений, природа которых неизвестна. Неизвестными остаются явление распространения света, ограничение его скорости, неизвестна природа гравитации-инерции, природа дуализма волна-частица несмотря на волновое уравнение Шрёдингера, процесс обращения энергии более 1,022 МэВ в вещество и анти-вещество и многое другое.

В таких условиях ремарка "ВНИМАНИЕ" выглядит аллогично и игнорирует существующую теоретическую физику в качестве реальной альтернативы устройству Природы. Поэтому ремарку можно считать как необоснованную и ложную по существу.

Постоянная тонкой структуры Вселенной Анатолий Рыков

Постоянная тонкой структуры — ее обозначают греческой буквой «альфа» (α) — была введена немецким физиком-теоретиком Арнольдом Зоммерфельдом в 1916 году, еще до создания квантовой механики. У Зоммерфельда она появилась в расчетах, описывающих дуплетное расщепление энергетических уровней (и, соответственно, спектральных линий) водородоподобного атома модели Бора. Такое расщепление называется тонкой структурой спектра, отсюда и название константы.

I. В 1916 году понятия спина еще не существовало, и Зоммерфельд получил свои результаты, вычисляя энергию электрона с точностью до квадрата отношения его линейной скорости V (которая тогда еще определялась чисто классически) к скорости света c. В эти расчеты постоянная тонкой структуры вошла как отношение скорости электрона на нижней круговой орбите к скорости света. Отношение скорости электрона к скорости света:

$\frac{V_1}c=\frac h{2\pi r_1m_ec}=0.007297353$.

Обратная величина

$\alpha ^{-1}=137.03599619$.

Все эти соотношения взяты из модели Нильса Бора для атома водорода. Такова история постоянной тонкой структуры. Её дальнейшая история хорошо известна. Здесь попробуем расширить понятие альфа до нового понимания постоянной тонкой структуры Вселенной. Последовали открытия Н.Бора величин скорости движения на орбитах:

$V_n=\frac c{n\alpha ^{-1}}$;

c = 299792458 м/сек – скорость света в вакууме.

II. Наиболее общие параметры структуры среды Вселенной определяются из уравнений энергий:

$h\nu =e_oE\Delta r_e$. (1)

Здесь h – константа Планка, $\nu$– частота гамма–кванта, е(о) – элементарный заряд, Е – напряженность электрического поля среды, $\Delta r_e$ – деформация среды под влиянием энергии гамма–кванта. Определим напряженность электрического поля, где – неизвестный коэффициент:

$E=N\xi \frac{e_o}{r_e^2}$ (2)

$r_e$ – расстояние между зарядами (+) и (–), которое на данный момент неизвестно. При прохождении волны гамма-кванта образуется деформация среды, которая является частью указанного расстояния, зависит от циклической частоты волны $\omega = 2\pi \nu$ и времени $t_\nu$прохождения расстояния между зарядами:

$\Delta r_e=2\pi \nu r_et_\nu$. (3)

Подставим напряженность из (2) и деформацию из (3) в (1):

$h=2\pi Ne_o^2\xi \frac 1{r_e/t_\nu }$. (4)

Можно предположить, что $r_e/t_\nu =c=\sqrt{\eta \xi }$– скорость света. Определим число N:

$N=\frac h{2\pi e_o^2\sqrt{\xi /\eta }}=137.035999815=\alpha ^{-1}$, (5)

где $\eta =\frac 1\mu =1\cdot 10^7$ - магнитная константа среды,

$\xi =\frac 1\varepsilon =8.98755179\cdot 10^9$ - электрическая константа среды.

Неизвестное число оказалось обратной величиной константы тонкой структуры. Уравнение энергии гамма-кванта для частоты условной «красной границы»

$h\nu _{rb}$ и потенциальной электрической энергии пары электрон – позитрон:

$W=\xi \frac{e_o^2}{r_e}=1.64936940\cdot 10^{-13}$ Дж. (7)

Эта энергия превосходит энергию массы пары электрон–позитрон на небольшую величину, определённую в опытах по превращению гамма-кванта в указанную пару: $2m_ec^2=1.63742083\cdot 10^{-13}$Дж.

Расхождение имеет обоснование тем, что, как правило, на опыте превращение происходит в непосредственном присутствии посторонней частицы (электрон, ядро любого атома). Объясняется тем, что гамма-квант должен отдать свой импульс посторонней частице. Но можно дать и другое объяснение. При «рождении» электрона и позитрона нужна энергия (импульс) для разлета во избежание угрожающей им аннигиляции. Есть свидетельства о том, что превращение гамма-кванта в пару частиц наблюдалось и в чистом вакууме. Частота гамма–кванта для «красной границы» рассчитывается по (7) и оказывается, что

$\nu _{rb}=2.489213\cdot 10^{20}$Гц.

Электрическая напряженность среды между зарядами (+) и (–) есть

$E=1.008552\cdot 10^{23}$В/м. Из (7) находим размер структурного элемента среды, из (1, 2) предельную деформацию среды:

$r_e=1.3987631\cdot 10^{-15}$метра

$\Delta r_{rb}=1.020726744\cdot 10^{-17}$метра (8)

Фактически величина частоты «красной границы» может рассматриваться в качестве постулата. Предлагается заменить этот постулат равенством классического радиуса электрона: $R_e=2r_e(1+\alpha )$. Классический радиус физически обоснован в модели атома Бора, определяющей квантовое расстояние электрона от протона для водорода:

$r_1=\alpha ^{-2}R_e$. При новом постулате сохраняются все соотношения (8).

III. Значение структуры среды (вакуума) Вселенной превосходит все ожидания: Эта структура отвечает за механизм распространения света, ограничение скорости света и за механизмы гравитации и инерции, определяя при этом структуру вещества. Посмотрим возможные другие приложения альфа. Если длина волны

$\lambda =1.2043666\cdot 10^{-12}$метра, что соответствует частоте «красной» границе «фотоэффекта», то отношение длины волны

$\frac \lambda {2\pi \alpha ^{-1}}=1.398763098\cdot 10^{-15}$

, при этом длина волны охватывает $861.02=2\pi \alpha ^{-1}$ расстояний в решетке среды.

IV. Электрическая напряжённость волны света (ЭМВ) равна:

$E_a=j_a\frac{R_v}{\Delta r_a}$В/м.

Здесь единственно возможное сопротивление – это волновое сопротивление «вакуума» (импеданс «вакуума»)

$R_v=\frac EH=29.9792456$ Ом.

Подстановка в формулу для электрической напряжённости дает:

$E_a=\frac{e_oc}{r_e^2}R_v=7.359755\cdot 10^{20}$В/м.

Напряжённость оказывается постоянной для всех частот света (ЭМВ) и зависит от скорости света, величина которой определяется гравитацией (отклонение лучей света Солнцем и микролинзирование в космосе по принципу Гюйгенса, невидимость «чёрных» дыр). Магнитная напряженность света, с учетом выражения для волнового сопротивления, будет:

$H_a=\frac{e_oc}{r_e^2}=2.45495006\cdot 10^{19}$ А/м.

Может удивить огромная величина амплитуд напряженностей. Надо помнить, что все электромагнитные волны генерируются электрическими зарядами и, в основном, электронами. Электрическая напряженность самого электрона:

$E_e=\xi \frac{e_o}{r_e^2}=7.3597584\cdot 10^{20}$В/м.

Эта величина совпадает с электрической напряжённостью в ЭМВ. Отношение напряженностей ЭМВ и напряженности среды равно:

$\frac{E_a}E=\alpha$.

V. Из уравнений Ньютона и Кулона прослеживается связь при их применении к заряду электрона:

$e_o=\sqrt{\frac G\xi }m_x$

$m_x=\sqrt{\alpha }m_{Pl}$.

Здесь $m_{Pl}$ масса Планка. VI. Определяем деформацию структуры среды на расстоянии радиуса Бора:

$\Delta r_{Bor}=\alpha \frac{r_e^2}{R_{Bor}}=2.698053608\cdot 10^{-22}$м.

Отношение указанных деформаций:

$\frac{\Delta r_e}{\Delta r_{Bor}}=\alpha ^{-2}$.

VII. Воспользуемся принципом Гюйгенса, который определил коэффициент преломления света в космосе, как отношение скоростей:

$n=\frac{\sin 90^o}{\sin (i)}=\frac c{c_i}$

(видимо, физики «забыли» основы преломления света, заменив его искривлением пространства). Проходящий луч мимо поверхности Солнца образует с нормалью поверхности угол 90^о, а отклоненный луч проходит под углом i к касательной для поверхности. Так определен коэффициент преломления Гюйгенсом. Получаем формулу для угла отклонения:

$i=\arcsin (\sqrt{1-\frac g{(\alpha r_e)^24\pi E_\sigma S}})$

Однако, прямо использовать данную формулу нельзя. В формуле подразумевается, что ускорение от силы тяжести налагается на всю среду. Нет также указания, для какого размера объекта приходится данное ускорение. Коррекция найдена эмпирическим путем, и она заключается в множителе

$(\frac 1{\pi \alpha ^{-1}})^2$. Величина в знаменателе уже встречалась выше и она не является случайной. Она также используется в Комптоновской длине электрона.

VIII. Известно, что установлено как факт

$\sqrt{\frac \xi \eta }=\frac EH=29.9792458 [Omega ]$

где дано отношение квадратов электрической и магнитной напряжённостей в электромагнитной волне. Это соотношение следует из объёмной энергии электромагнитной волны и должно сохраняться при любых величинах скорости света. Постоянная тонкой структуры рассчитывается по формулам:

$\alpha ^{-1}=\frac h{2\pi e_o^2}\frac EH=137.03599979$. Если скорость света зависит от деформации среды, то alfa не зависит от состояния среды. При неизменности постоянной Планка и элементарного заряда, alfa определяется волновым сопротивлением вакуума. Константа тонкой структуры оказывается, вероятно, единственной реально фундаментальной константой нашей Вселенной. Столь же фундаментальной следует считать константу Планка, так как она зависит от отношения проницаемостей или от соотношения электрической и магнитной напряжённостей в ЭМВ и не зависит от скорости света.

IX. Структура среды определяет строение оболочек атомов. Сложные атомы требуют для их описания много технологических усилий. Поэтому любое описание атома начинается с атома водорода, состоящего из одного протона и электрона. Радиус первой орбиты атома водорода точно определяется структурой среды и величиной альфа:

$r_1=2\alpha ^{-2}(r_e+\Delta r_{rb})=5.29177246\cdot 10^{-11}$

X. Магнетон Бора:

$\mu _e=\frac{e_oh}{4\pi m_e}$А м^2.

Размерность нам дает право определить электрический ток при вращении «экватора» электрона:

$i_e=\frac{\mu _e}{R_e^2}=1.167895383\cdot 10^6$А.

Ток не маленький и должен породить сильное магнитное поле, которое обязано сжать ток по форме тор. Время одного оборота связано с зарядом и током по известной в физике формуле

$t=\frac{e_o}{i_e}=1.3718493\cdot 10^{-25}$ сек.

Отсюда получаем необходимую линейную скорость вращения «экватора» электрона:

$V_{eR}=\frac{2\pi R_e}t=1.2906404\cdot 10^{11}$ км/сек.

Очевидно, что эта скорость на много превышает скорость света в среде. Определим их отношение: $n=\frac{V_{eR}}{\pi \alpha ^{-1}c}=1.0000000131$!

Получили, что отношение имеет разницу в множителе 430,5113. Оказалось, что разница в скоростях определяется уже встречавшимся нам множителем, который надо признать фундаментальным. Скорость вращения «экватора» электрона в 430,5 раз превышает скорость света.

XI. Определяем элементарный поток магнитной индукции, который связан с принятым в физике квантом потока по формуле:

$\Phi =\Phi _q/\pi \alpha ^{-1}=4.8032042\cdot 10^{-18}$ Вебер.

$h=2\pi e_o\Phi \alpha ^{-1}$.

Таким образом, постоянная Планка прочно связана через элементарный заряд и квант потока магнитной индукции, а через них и с элементарной массой. Теряет смысл наименования константы Планка квантом действия. Связь константы со структурой среды гораздо глубже и значимее. Фактически речь может идти о способности среды воспринимать и транслировать излучение чёрного тела, образовывать массы вещества и антивещества.

XII. Формально можно принять, пользуясь преобразованием Лоренца, что деформация зависит от отношения скорости частицы к скорости света:

$\frac Vc=\frac{\alpha ^{-1}\Delta r}{r_e}$.

Подставим полученное решение в формулу зависимости элементарной массы от деформации и получим:

$m_v=\frac{m_o}{\sqrt{1-(\frac Vc)^2}}$.

Фактически использована формула Лоренца для зависимости массы от отношения скорости массы к скорости света. Но «механизм» увеличения массы остается неизвестным , «вещью в себе».

Заключение. В короткой статье приведена небольшая часть, относящаяся к постоянной тонкой структуры. Любой читатель сможет найти через поисковую систему еще примеры, в которых используется эта наиболее фундаментальная величина нашей Вселенной. Данный обзор, известный автору, базируется на структуре светоносной среды и источнике гравитации и инерции для нашей Вселенной. Это основное отличие от содержания теоретической физики ХХ века. Без участия константы альфа невозможно описание многих физических явлений, известных науке.