Масса. Конец кинематике релятивизма

   Природа инертной (тяжелой) массы тела начала интересовать учёных очень давно, в эпоху Древней Греции. Аристотель говорил о тяжести тел как о их стремлении вернуться к своему естественному месту, к Земле, и что тяжелые тела падают быстрее, чем лёгкие. Подобные представления просуществовали почти два тысячелетия, пока Г. Галилей в конце шестнадцатого века не опроверг их своими опытами. Все тела, имеющие массу, падают с одинаковым ускорением свободного падения. В семнадцатом веке Р. Гук и И. Ньютон назовут такое сближающее взаимодействие массивных тел гравитационным притяжением, и выведут формулу такого притяжения. Причина притяжения тел, как считали учёные, – массы тел. Масса является мерой гравитационных свойств тела. С точки зрения новейших представлений, на все тела на Земле действует сила гравитационного вакуумного давления. Независимо от массы, все тела выдавливаются в направлении центра Земли с одинаковой силой. Тяжесть телам в градиенте гравитационного поля придаёт сила давления. Тела при свободном падении получают одинаковое ускорение за счёт градиента плотности и давления; с приближением к поверхности Земли – плотность и давление квантового вакуума пропорционально уменьшаются, что равносильно дополнительному импульсу, которое получает тело.         

   Основная характеристика массы тела – инертность, способность тела сопротивляться изменению своего состояния: покоя или равномерного, прямолинейного движения. В этом состоит суть первого закона И. Ньютона. Чтобы изменить состояние тела – нужно приложить силу, дополнительную энергию. Заметные подвижки в понимании природы инертной массы начались в восемнадцатом и девятнадцатом веке. В 1748 году Михайло Ломоносов ясно формулирует и доказывает закон сохранения материи. Тут же Ломоносов, не столь явно, но говорит о более общем законе – законе сохранения движения, иначе, энергии. Закон сохранения энергии будет чётко сформулирован и доказан лишь в середине девятнадцатого века. Тогда же родилась теория электромагнитного поля, как итог многолетних экспериментов Майкла Фарадея. Уже тогда учёные интуитивно начали понимать, что природа массы как-то связана с природой света, лучистой энергией, как тогда говорили. Объединяя законы сохранения вещества, энергии движения с законами электромагнитного поля, учёные пришли к представлениям о потоке энергии. Частицы вещества тела связаны с полем эфирной среды обменными силами, потоками энергии, входящими и исходящими. Тело сохраняет свою массу, потому что в каждый момент времени сумма входящих в тело потоков энергии равна сумме исходящих потоков энергии. Существует симметрия потоков, и скорость движения потоков равна скорости света. Так в 1872 году австрийский физик Генрих Шрамм выводит первую формулу эквивалентности массы и энергии через квадрат скорости света. В 1874 году русский физик Николай Умов приходит к подобным выводам, и доказывает правоту формулы Г. Шрамма.       

   В конце девятнадцатого века Дж. Томсоном была открыта первая частица – электрон. Оказалось, что масса электрона не постоянна, и зависит от скорости частицы: чем больше скорость – тем больше масса. Мол, природа массы электрона – электромагнитная, и никакие другие силы к массе частицы отношения не имеют. В 1905 году появилась на свет Специальная теория относительности А. Эйнштейна, которая тоже претендовала на объяснение природы массы. В основу было положено постоянство скорости света и независимость скорости света от движения источника. Если рассматривать движущиеся с произвольной скоростью тела с их размерами, часы и массы с точки зрения постоянства скорости света, то все эти величины не абсолютны, относительны, изменчивы. Как следствие теории, закон сохранения массы и закон сохранения энергии объединились в один закон – закон сохранения энергии. Проще: масса есть энергия, а энергия – масса. Поглощающее свет тело приобретает дополнительную массу и импульс, а излучающее свет нагретое тело теряет часть своей массы и импульс, пусть ничтожное количество, но всё же. Как видим, эти воззрения во многом напоминают воззрения Шрамма и Умова. И неспроста здесь вновь возникает формула эквивалентности массы и энергии через квадрат скорости света. Но Эйнштейн, создавая свои теории, сделал фатальный шаг: он отказался от представлений о материальной среде: фотоны света движутся в абсолютной пустоте. Следовательно, ни частицы материи, ни всевозможные силовые поля, ни сами фотоны света никак не связаны со средой. Есть только электроны с их электрическим зарядом; электроны движутся относительно друг друга. Колебания электронов создают электромагнитную волну, фотоны. Но в 1919 году была открыта новая частица – протон, масса которой почти в две тысячи раз больше массы электрона. Позднее выяснилось, что массу протона уже нельзя было толковать как чисто электромагнитную, протон не является точечной частицей, как электрон. Протон имеет внутреннюю структуру и конечные размеры.            

   В 1923 году в физике, начиная с работ Луи де Бройля, появилась квантовая механика. Де Бройль заявил, что все частицы обладают волновыми свойствами, которые тесно связаны с их массой и энергией. Движение частицы учёный сопоставил с распространением волны, что и было доказано в 1927 году в опытах с дифракцией электронов в кристаллах. Создание квантовой механики заставило учёных с новым интересом отнестись к колебаниям и волнам, задуматься о среде, где и в которой могут происходить эти колебания. Хотя основной интерес был в механизме получения атомных спектров, почему и как атомы излучают и поглощают излучение. Природа массы была как бы сбоку-припёку. В 1926 году Эрвин Шрёдингер, как альтернативу матричной механики В. Гейзенберга, предложил свой вариант квантовой механики, волновой. Волновая функция стала доминантой всей атомной физики. Отталкиваясь от новой теории, Поль Дирак ввёл представления о квантовом поле и о поляризации вакуума, что, в сущности, было возвращением в физику материальной среды. Частица, её масса, толковались как возбуждение среды квантового вакуума, которые допускали одновременное рождение как частиц, так и их античастиц, частиц, движущихся в магнитном поле в противоположном направлении. Каждая частица могла иметь свою античастицу, что и было подтверждено. Любая частица или квазичастица есть возбуждение квантового поля. Возбуждение – значит, движение. Устойчивое движение – колебание.

   Возвращение интереса к природе массы появится с попытками создания в теоретической физике так называемой Стандартной модели сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий. Основы Стандартной модели были заложены в 1960 году, когда искалась теория, объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействие на основе идей калибровочной симметрии. В 1964 году Питер Хиггс, пытаясь понять возникновение массы у квазичастиц бозонов, переносчиков слабого взаимодействия, предложил идею спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Идея предполагала существование новой квантовой динамики – бозона Хиггса, продольной колебательной динамики, благодаря которой частицы и квазичастицы получают массу. Существует хиггсовский конденсат, поле хиггсовских бозонов, с которым постоянно обмениваются энергией-импульсом частицы, получая, таким образом, инертную массу. С хиггсовским конденсатом не взаимодействуют лишь волновые фотоны, не имеющие массы покоя, и потому фотоны движутся в среде квантового вакуума с постоянной скоростью, скоростью света. Однако скорость волновых фотонов в атомарных и молекулярных средах может изменяться по причине своего механизма энергообмена. Обмен энергией-импульсом – вот причина существования инертной массы у частиц и квазичастиц, в том числе – у протона. Сама частица протон есть трёхмерная колебательная хиггсовская динамика, продольная волна сжатий и расширений элементов квантового поля со световой скоростью (прямые и обратные движения в пределах условной сферы). Такое стоячее продольное колебание не может существовать долго и иметь «массу» без постоянного обмена энергией-импульсом с окружающим его хиггсовским полем, конденсатом. Картина подобна обмену энергией-импульсом в цепочке связанных осцилляторов.  Протон – это максимум амплитуды продольных колебаний в цепочке. Скорость движения максимума вдоль цепочки осцилляторов ограничена скоростью обмена энергией-импульсом с системой. Инертная масса протона, стало быть, как динамический колебательный эффект. Иногда представляют конденсат Хиггса как клей, вяжущую субстанцию. Мол, частица «вязнет» в этой субстанции, и потому приобретает инертную массу. Но механизм «торможения» тут совсем другой, обменный. Когда такие колебательные протоны собираются в ядра, в тело, то инерционность образования возрастает пропорционально количеству частиц; сдвинуть, изменить состояние тела становится сложней. Требуется для этого больше силы, энергии. В сущности, открытие в 2012 году продольной хиггсовской динамики положило конец кинематике релятивизма в физике, математическим спекуляциям относительности. Всё, что заключено в парадигме четырёхмерия Минковского, всё это – продольная хиггсовская динамика, колебательная динамика дыхания вакуума. Учёные, к сожалению, пока не могут это осознать, не могут понять. А ведь произошла подлинная революция!

   В ноябре 1983 года, задолго до открытия хиггсовской динамики в 2012 году на Большом адронном коллайдере, чисто теоретически мне удалось открыть подобный вид продольной динамики квантового вакуума, который потом назову «дыханием вакуума». И тогда считал, и теперь считаю это открытие – главным своим достижением в науке. Открытие динамики дыхания вакуума разрубало гордиев узел проблем фундаментальной физики. Нацелено шел к открытию менее года: с января 1983 по ноябрь этого же года. Кажется, мало. Но на самом деле подспудный поиск шел много лет, с тех пор, как впервые услышал о теории относительности А. Эйнштейна (1972 год). Учась ещё в училище связи, читал внимательно, с интересом, книги по темам физики. Весь 1983 год прошел в целенаправленной работе поиска, было много прочитано, много передумано. Мне кажется, Питер Хиггс пришел к своей идее продольной колебательной динамики квантового вакуума не столько через математические спекуляции, математические выкладки, сколько методом чистого анализа, логических рассуждений. Математика тут сыграла второстепенную роль. Так же случилось и у меня. Хотя пришлось ознакомиться с погонными сотнями метров уравнений и формул. Но в уравнениях и формулах математической физики я искал прямые и косвенные намёки на то, что можно положить в основание устойчивой динамики протона. Вся история изложена в книге «Дыхание вакуума». Открытие в ноябре 1983 года динамики дыхания вакуума привело к новым двум открытиям фундаментального уровня: понимание причины атомной (ядерной) периодичности  и понимание природы гравитации (1984 г.). Эти открытия подтвердили правоту динамики дыхания вакуума. Тогда как Питер Хиггс убедился в своей правоте только в 2012 году. Остаются ли белые пятна, есть ли вопросы, видны ли сложности и противоречия в подобном собранном пазле? Да, есть. Речь идёт о структуре, строении, колеблющихся элементах квантового вакуума. Сама среда квантового физического вакуума – величайшая загадка природы! Я называл динамику дыхания вакуума – Божественной динамикой. Динамику бозона Хиггса назвали частицей Бога. Мы подошли к такой черте, за которой начинаются владения мира иного, быть может, нам до конца недоступного.