Асимметрия смещения

   Занимаясь темами симметрии и асимметрии динамик в физическом мире, на днях неожиданно встретил статью  Вадима Варламова «Модель кварков». Поводом для её написания  стала книга видного немецкого физика-теоретика Вернера Гейзенберга «Шаги за горизонт». В. Гейзенберг – один из создателей квантовой механики, матричного её варианта (1925 г.). К слову сказать, в этом году квантовой механике Гейзенберга – 100 лет! В 1987 году книга «Шаги за горизонт» была издана в СССР, и привлекла большое внимание. Как 43 года назад, когда я начинал своё движение в темах науки, так и теперь, уверен, что ответы на многие вопросы физики надо искать в природе частицы протон! Да, именно в ней заключены основные ответы: и того, что касается строения атома и его ядра, и природы периодичности, и природы сил, и природы гравитации!      

   Книгу В. Гейзенберга «Шаги за горизонт» я прочёл в 1990 году, и тогда же написал небольшую статью «Нужны ли струнам кварки?» (июль 1990 г.). В статье говорил о том, что на фоне бурного развития струнных теорий в квантовой хромодинамике, потребность в кварковых моделях отпадает. И не потому, что Гейзенберг был откровенным противником кварковой теории! О ненужности кварков я думал и до прочтения книги Гейзенберга. Просто эта книга очень срезонировала с моими мыслями.   

   В ноябре 1983 года мне удалось найти примерную модель частицы протон, как устойчивого колебательного возбуждения среды физ. вакуума в локальной области среды (колебательная динамика «дыхания вакуума»). Сначала я удовлетворялся только одной этой радиальной продольной колебательной динамикой, что позволило найти новое толкование явления атомной и ядерной периодичности, и понять природу гравитации. Но через годы понял ущербность, ограниченность одной этой модели «дыхания вакуума». На самом деле всё получалось много сложней! Частица протон – это смешение, соединение двух динамик: динамики «дыхания вакуума» и кольцевого вращения протона, как целого! Сама по себе колебательная динамика «дыхания вакуума» протона бесплодна, пуста! Динамика «дыхания вакуума» – это  хиггсовская динамика продольных осцилляций среды физ. вакуума. Но колебательная динамика «дыхания вакуума» становится феноменом, частицей в подлинном смысле слова, когда обретает динамику кольцевого вращения! С ней протон обретает и спин, и магнитный момент, и заряд! Сложность природы протона именно в смешении этих двух неразрывных динамик – колебательной и вращательной! Обе эти устойчивые динамики отмечены симметриями разного рода. И не зря В. Гейзенберг подразделял все симметрии на первичные (фундаментальные) и вторичные (динамические)! Первичная симметрия – это симметрия колебательная, фундаментальная! А вторичная симметрия – это симметрия вращательная, динамическая! Представляете, какая невероятно сложная получается картина, когда протон, как динамика «дыхания вакуума», вращается в кольцевом движении! И ведь ось кольцевого вращения у свободной частицы протон не фиксирована! Фиксация оси кольцевого вращения протона появляется тогда, когда частица соединяется с себе подобными, в ядре атома!.. Итожа, могу сказать, что – да, никаких кварков в протоне и электроне нет! Мы имеем дело с устойчивой локальной колебательной динамикой элементов среды, усугублённой динамикой кольцевого вращения! При обстреле протонов электронами, неизбежно будет фиксироваться «зернистая» структура протона, т. к. динамика «дыхания вакуума» в нём – в постоянном сложном движении кольцевого вращения. «Зёрна» протона называют ещё партонами, в сущности, те же кварки!   

   Почему Вселенная разрушится, если исчезнет симметрия? Симметрия заложена в самой природе фундаментальных динамик – колебательной и кольцевой вращательной. Но, как говорил, динамика – это не только движение объектов, но и взаимодействие объектов, противоборство сил! И в этом взаимодействии объектов тоже заложена изначальная симметрия! Например, в поле гравитации Земли висит покоящийся маятник. Положение его и силы, на него действующие, абсолютно симметричны. Чтобы начались затухающие гармонические колебания, маятник нужно вывести из равновесия, нужно внести асимметрию положения и сил. Асимметрию смещения вносим силой извне. И в этих начавшихся гармонических колебаниях маятника есть симметрия, не только движения, но и сил! Если бы не было тут сил трения и сопротивления, маятник мог бы колебаться бесконечно долго. Ну, хорошо, это понятно, асимметрию мы тут вносим сами. А как же быть с фундаментальными динамиками Вселенной?!.   

   Колебательная динамика лежит и в основе частицы протон («дыхание вакуума»). На кольцевой, вращательной динамике протона стоит мир частиц и атомов! Но зачем Вселенная всё же нарушает симметрию? Это – ключевой вопрос! И тут тоже самое, что и с маятником! Нарушение симметрии положения покоя элементов и сил между ними в среде физ. вакуума нужно, чтобы возникла динамика, движение! Представьте себе одномерную бесконечную цепочку связанных осцилляторов. Осцилляторы покоятся, движения нет. Система симметрична относительно сдвига. А теперь в одном звене цепочки мы нарушим симметрию, сдвинем два осциллятора: сблизим их или разведём, без разницы (асимметрия сдвига)! Что случится, если освободим сдвинутые осцилляторы? Правильно, начнётся колебательный процесс: продольные колебания осцилляторов, которые погонят в оба конца цепочки волны такой же природы! А теперь перенесём эту модель в трёхмерное пространство среды физ. вакуума. В трёхмерной среде связанных осцилляторов, при возбуждении, мы будем иметь не одномерные продольные колебания элементов среды, а трёхмерные, продольные, в сущности, радиальные сферические колебания с рождением таких же сферических волн в среде! Продольные колебания элементов среды со скоростью близкой скорости света в «мексиканской шляпе» как раз и иллюстрирует эту динамику, хиггсовскую динамику «дыхания вакуума», лежащую в основе частицы протон. Таким образом, у частицы протон, у этой хиггсовской продольной трёхмерной колебательной динамики, есть механизм обмена энергией со средой физ. вакуума. Этот обменный механизм и даёт протону инертную массу, т. к. для ускорения такого волнового протона нужно тратить энергии. И чем больше ускоряется протон – тем больше нужно энергии. У фотона нет такого обменного механизма со средой, и потому он может двигаться всегда со скоростью света. Как выше говорил, картина динамики протона сильно усложняется тогда, когда протон, как целое, получает кольцевое вращательное движение! С этим кольцевым вращением протон обретает спин, магнитный момент, заряд – три ипостаси в одной динамике! Таким образом, нарушение симметрий Вселенной – один из важнейших моментов её существования. Это нарушение симметрий приводит к рождению новых форм динамик, которых до того не было! Симметрии не исчезают, они сохраняются в любом случае, но существую теперь в новых динамичных условиях взаимодействия элементов материи.   

   В пример можно привести орбитальное вращение планет вокруг массивной звезды. Ведь было время в ходе эволюции Вселенной, когда такой динамики не было вовсе! Динамика орбитального и осевого вращения планет возникла естественным образом при конденсации в большие и сверхбольшие массы атомарного вещества. Основная масса собралась в звезде, создав вокруг себя в среде физ. вакуума градиентную яму давлений и плотностей, их разность. Всё оставшееся атомарное вещество собиралось в тела уже в этом градиенте, получая свои скорости орбитального и осевого вращения. Как правило, планет образуется больше, чем их остаётся через миллиарды лет. Исчезают те планет, которые имели идеально круглые орбиты. Остаются те планеты, которые так или иначе получили эллиптические орбиты, с разной мерой сплющенности. Вроде бы, эллиптическая орбита далека от идеала симметрии, но на деле планета на такой орбите оказывается в более выгодном условии. На эллиптической орбите планета совершает как бы гармонические колебания, с изменением скорости, с ускорением и торможением. Т. е. периодически, при ускорении, при движении к звезде, планета получает подпитку энергией со стороны среды физ. вакуума в изменяющемся градиенте давлений и плотностей среды. На идеально круговой орбите этого не происходит, планета вращается на эквипотенциальной поверхности. И любое сильное возмущение может сбить планету со своей круговой орбиты. Искусственные спутники Земли вращаются по круговым орбитам, что периодически вынуждает корректировать орбиты, поднимать или опускать их.         

   Мы можем толковать явление атомной и ядерной периодичности тоже как проявление асимметрии смещения в коллективной динамике частиц. Согласованность и упорядоченность в движении частиц в атомных системах обусловливают устойчивость системы, минимум энергии системы. Инертность благородных газов, нежелания вступать в связь с другими элементами и объясняется согласованностью движения всех частиц, где их орбитали полностью заполнены и спины спарены. Да, можно заставить и инертные элементы вступать в связь, но для этого нужно нарушить их динамическую гармонию, затратить внешнюю энергию! Инертные газы – элементы восьмой группы Системы химических элементов Д. И. Менделеева. Элементы, проявляющие химическую активность, объединены с первой по седьмую группу системы. Вопрос: почему они проявляют химическую активность, в чём причина?!       

   Вопреки общепринятому в науке положению, я полагаю, что все элементы системы Менделеева образованы не в термоядерных реакциях синтеза в звёздах и при взрывах сверхновых, а родились в результате ядерных реакций распада и деления. Об этом красноречиво говорит сама сложная структура системы элементов, оболочечная модель ядер, сложная неравномерная ступенчатость в структуре ядерных оболочек и в количестве частиц ядерных оболочек, а также особенности ядерных реакций распада и деления. Ведь что получается: имеется устойчивая ядерная система элемента инертного газа. Чтобы нарушить симметрию и гармонию динамик ядерных частиц инертного газа, мол, достаточно добавить сюда всего одну частицу! Но ведь этого нет! К одной частице должна добавиться ещё и группа прибавочных нуклонов! Вот тогда и образуется начало нового периода системы элементов! Иначе не бывает! Согласитесь, чтобы к ядру атома инертного газа присоединились в реакции синтеза группа из девяти или семнадцати нуклонов – нужна не только огромная энергия, но и исключительная точность попадания! Чего в открытых системах взрыва сверхновых в массовом масштабе достичь невозможно! Тогда как при ядерных реакциях распада и деления сверхмассивных ядер такие особенности образования ядерных структур в массовом порядке вполне объяснимы!   

   Чем отличаются элементы восьмой группы инертных газов от первой группы элементов щелочных металлов Системы Менделеева? Правильно, в первой группе щелочных металлов – наличием неспаренной спином единичной валентной частицы на новой орбитали атома. Именно эта единичная валентная частица и определяет химические свойства щелочного металла. Единичная частица с неспаренным спином вносит в динамику ядерной (атомной) системы асимметрию смещения, причём, «трясёт» (нарушает гармоничную динамику частиц) не только валентную частицу, но и всю систему ядра (атома)! Этот атомный «тремор» прекращается тогда, когда единичные валентные частицы на новой или незаполненной орбитали атома или ядра находят партнёров для спаривания спинами, гасят свои магнитные моменты. В телах валентный тремор атомов гасится взаимодействием атомов (спаривание спинов) с соседними атомами. В газах – с образованием двухатомных молекул. К слову, инертные газы – одноатомны. Атомы кислорода могут образовывать и трёхатомную молекулу озона. Но молекулы озона нестабильны, и скоро распадаются на двухатомные молекулы кислорода с выделением тепла. Существует множество газов из атомов разных элементов, например, углекислый газ, аммиак, ацетилен, метан. В сущности, вся химия элементов построена на способности атомных систем гасить свою сдвиговую асимметрию, свой тремор, за счёт соединения с другими атомными системами, получая общий минимум энергии системы.             

   Моменты асимметрии смещения можно найти и в электромагнетизме, например, при протекании тока в проводнике. Природа тока двойственна: от источника постоянного тока электроны правого спина движутся навстречу электронам левого спина. Т. е. тут тоже мы получаем новую форму динамики, движения, при наличии асимметрии зарядов в источнике постоянного тока. Если вы возьмёте заряды плюс на одной батарее, а заряды минус на другой батарее, и замкнёте их, то никакого тока не будет. Точно также не будет тока и при замыкании клемм одного знака на разных батареях. Асимметрия зарядов должна быть в одной замкнутой системе! И ещё важный аспект при протекании тока. Перед тем, как ток потечёт, электрические поля клемм источника питания (магнитные поля свободных зарядов) со скоростью света выстраивают магнитные моменты не спаренных спинами валентных частиц атомов проводника сонаправленно, т. е. как в постоянном магните. Только тогда возможна неспешная встречная процессия зарядов в проводнике. Магнитное поле вокруг проводника создаётся именно полем разности потенциалов источника постоянного тока, которое выстраивает магнитные моменты валентных частиц, а не медленной встречной процессией электронов! Это важно понимать!

   Ну а лучше всего видно работу асимметрии смещения в явлении так называемой электромагнитной индукции. Относительное колебательное движение замкнутого проводника и постоянного магнита. Неважно – что именно движется, лишь бы имелось периодическое изменение магнитного поля. В замкнутом проводнике возникают переменные токи, прямое и обратное движение частиц. Изменяющееся димагнитное поле постоянного магнита заставляет не просто смещать дипольные заряды в проводнике, но и переворачивает их, рождая гамма-кванты, которые тут же, не выходя наружу, распадаются на электроны левого и правого спина. Т. е. имеет место рождение и разделение зарядов, движущихся в проводнике в противоположные стороны. Но ещё более наглядный пример – колебание тока в индуктивно-емкостном контуре (LC)! В сущности, мы вернулись к гармоническому маятнику в поле гравитации Земли. В LC-контуре, при зарядке конденсатора, происходят такие же гармонические затухающие колебания, только природа противоборствующих сил иная. Асимметрия смещения созвучна с понятием ток смещения. Ток смещения придумал Дж. Максвелл, чтобы устранить противоречия в формуле Ампера для циркуляции магнитного поля. Это – виртуальный ток, которым учёные заменили реальный ток, там, где он не течёт, например, в конденсаторе, при протекании переменного тока через конденсатор. Физически в конденсаторе ток течь не может, но в реальности – течёт; значит, там что-то такое есть, что и назвали током смещения. С точки зрения двойственной природы тока, понять природу тока смещения проще. Когда на пластинах конденсатора напряжение достигает максимума, максимума достигает и величина поля, проникающего в диэлектрик. Молекулы диэлектрика максимально поляризуются, и создают своё противодействующее поле, которое заставляет заряды на пластинах ретироваться, бежать назад, опять навстречу друг другу. Это как при колебании маятника: при максимумах отклонения вектор движения меняется на противоположный. Заряженный конденсатор – это сжатая пружина. К теме тока смещения, в силу важности темы, придётся ещё раз вернуться.