Спин

   В своём предыдущем опусе «Мечта Эйнштейна», пусть не совсем внятно, мне удалось сказать главное в проблеме понимания эйнштейновского релятивизма в связи с электромагнетизмом. Ведь когда Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн ушли с головой в эти темы, не было в физике такого понятия, как спин частицы, ключевого понятия в магнетизме и электродинамике! Без спина частицы вообще ничего нельзя понять в электромагнетизме! Не знали о спине частицы ничего и Фарадей с Максвеллом! Представление о спине частицы вошло в обиход физики лишь в 1925 году, через двадцать лет после написания статьи А. Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел»! Было лишь одно ясное понимание: магнитное поле – вихревое! О вихревом магнитном поле писал Максвелл в своём трактате в 1865 году, отталкиваясь от опытов Фарадея и Вебера. И была, конечно, гипотеза Ампера об источнике магнетизма, как круговых, кольцевых вращениях (токах) частиц в атомах и молекулах. Сегодня со всей определённостью можно сказать, что спин частицы – это именно кольцевое, круговое вращение частицы, а не осевое вращение частицы! И именно это кольцевое вращение частицы рождает её дипольное магнитное поле! И сама частица в этом кольцевом вращении – дипольна! Магнитные же дипольные поля постоянных магнитов образованы сонаправленностью дипольных магнитных полей частиц, где условные оси кольцевого вращения частиц направлены, ориентированы в одну сторону. 

   Отсюда следует, что пересмотра требуют сами основы нашей магнитостатики. Спин частицы и заряд частицы – это синонимы. Кольцевое вращение частицы (спин), скорость этого вращения нельзя упразднить выбором иной системы отсчёта, как то допускает теория относительности! Частица никогда не находится в состоянии покоя, неподвижна; она всегда в кольцевом вращении, и, следовательно, всегда имеет своё дипольное вихревое магнитное поле. Это дипольное вихревое магнитное поле частицы может быть скомпенсировано дипольным магнитным полем другой частицы. В электрически нейтральном атоме все спины частиц спарены, магнитные моменты частиц скомпенсированы! 

   И как надо было Эйнштейну в 1905 году изловчиться, чтобы непротиворечиво описать явление электромагнитной индукции, не зная ничего о спине частиц, не ведая об их дипольности, о дипольности магнитного поля, где есть левое вращение поля и есть правое вращение поля! Выручили преобразования Лоренца, которые, по сути, описывают вращение системы координат четырёхмерного пространства-времени, связанные с каждой частицей-зарядом! Есть симметрия в уравнениях Максвелла: изменение напряжённости магнитного поля во времени рождает вихревое электрическое поле; изменение напряжённости электрического поля во времени рождает вихревое магнитное поле. Только в первом случае отношений – перед дробью стоит знак минус. Минус означает здесь, если глубоко вникнуть, обратное вращательное движение! Если смотреть на полюс постоянного магнита с одной стороны, то направление вращения магнитного поля будет, допустим, по часовой стрелке. То на втором полюсе магнита вращение поля будет против часовой стрелки. И если мы перевернём магнит поперечно на 180 градусов, то направление по часовой стрелке сменится на против часовой стрелки. Вот этот знак минус в уравнении Максвелла на самом деле говорит о том, что при вынужденном поперечном вращении диполя постоянного магнита – меняется направление вращения вихревого магнитного поля! И говорит о том, что если быстро поперечно вращать диполь постоянного магнита – не будет рождаться никакое вихревое электрическое поле, а будет «рождаться» переменное магнитное поле! Что можно проверить с успехом на опыте! Переменное магнитное поле мы до сих пор по недоразумению называем электромагнитным полем! Хотя трУдится у нас всегда и везде в электротехнике именно переменное магнитное поле! Поняв дипольность природы частиц и полей, мы со временем избавимся от ложных представлений в электродинамике!   

   История спина началась в 1922 году, когда немецкие учёные провели опыт с пучком атомов серебра, направив его сквозь неоднородное магнитное поле. Вопреки ожиданиям, пучок атомов разделился строго на две части. Этот результат заставил учёных предположить, что электроны внутри атома ведут себя как крошечные магниты. Если представить электрон в виде вращающегося вокруг своей оси шарика, можно объяснить появление магнитного момента, который взаимодействует с полем. Однако тут есть проблема: если электрон вращается вокруг своей оси, то для объяснения наблюдаемого эффекта ему пришлось бы двигаться во вращательном движении быстрее скорости света, что противоречит теории относительности. Позднее квантовая теория предложила новое объяснение: частицы являются точечными объектами, не имеющими размеров, следовательно, они не могут вращаться в привычном смысле этого слова. Согласились с тем, что спин – это не вращение, а внутреннее квантовое свойство частицы, подобное массе или заряду. Спин описывает, как частица ведёт себя при изменении ориентации в пространстве.

   Конечно, с точки зрения сегодняшнего дня, согласиться с таким толкованием спина частицы никак нельзя. Объявление частиц точечными объектами было, в сущности, уходом от проблемы. Ни электрон, ни протон не являются точечными объектами! Опыты последних десятилетий, включая опыты и на Большом адронном коллайдере, это доказали. Квантовые объекты по определению не могут быть точечными объектами, об этом говорит и квантовая теория поля, где частицы рассматриваются как возбуждения поля. А недавние опыты по рассеянию фотонов на электроне ещё раз показали, что электрон нельзя рассматривать как точечную частицу! Но главное – электрон диполен, т. е. имеет кольцевую вращательную динамику со своим дипольным магнитным полем! Отсюда различие волновых мод электрона при взаимодействии с электромагнитными полями разной длины волны.

   Истоком рождения представлений о спине, как сказано выше, стало взаимодействие неоднородного магнитного поля с потоком частиц. Никто сегодня не станет отрицать наличие в постоянном магните сонаправленных круговых токов, кольцевых движений частиц в атомах ферромагнетика, которые и создают вихревые поля полюсов магнитов! Да, это сонаправленные спины?! Спины у протона и электрона есть всегда и везде, находится ли частица в составе атома или вне атома! Хотим мы того или нет, но нам придётся отказаться от образа спина, как осевого вращения частицы, собственного момента импульса частицы. Спин – это кольцевое вращение частицы, с рождением в среде физ. вакуума полей вращения левого и правого винта (как смотреть). Вот это кольцевое вращение частицы как раз и рождает неизбежные представления о плюсе и минусе, о неразрывной полярности магнитов, о дипольности! Ну не получается ясной картины, если спин считать осевым вращением! А с кольцевым вращением частицы или квазичастицы картина получается более-менее ясная! Тем более что кольцевое вращение убедительней объясняет рождение в среде физ. вакуума вихревых магнитных (торсионных) полей, а также существование пресловутой дуальности – плюса и минуса! При осевом вращении свободной частицы, ось вращения частицы может иметь совершенно произвольное направление, в любом направлении! Тогда как при кольцевом вращении частицы, с осью вращения будет несколько сложнее, тут меньше свободы, вариативности. Чтобы поставить такую частицу сонаправленно – надо потрудиться, затратить энергию. Что происходит, когда мы подносим магнит к железу?! Правильно, вихревые поля магнита ориентируют неспаренные спины частиц атомов железа с их вихревыми полями сонаправленно! Происходит наложение, интерференция вихревых магнитных полей одного направления, что увеличивает динамику среды физ. вакуума; здесь падают плотность и давление среды физ. вакуума. А внешний, более плотный физ. вакуум, сдавливает тела магнита и железа.  Словом, следует понять и уяснить – какая именно динамика рождает вихревые дипольные магнитные поля?! А через понимание этого придём и к пониманию подлинной динамики спина!..

  Ещё важный вопрос о спине. Принято считать, что, при постоянном токе, именно движение электронов в проводнике, при разности потенциалов, создаёт вокруг проводника единое вихревое магнитное поле. Тут телега ставится впереди лошади! Движение тока электронов невозможно, пока спины валентных неспаренных частиц проводника не встанут сонаправленно, одним курсом! Это – одно из главных условий течения тока! Сонаправленные спины частиц проводника и создают единое вихревое магнитное поле вокруг проводника. Но у разных металлов массовость и скорость переориентации спинов частиц различны; у одних металлов – больше и быстрее, у других – меньше и медленней. Но это – особенности самих атомов и их связей между собой в кристаллических решетках, что и обусловливает существование металлов-диамагнетиков, парамагнетиков, ферромагнетиков. Даже если сделать сердечник электромагнита из меди, при включённом постоянном токе, он не будет «притягивать» железо, ферромагнетик!   

   Да, первые реалистические представления о природе магнетизма появились ещё в первой половине 19-го столетия – гипотеза Ампера о кольцевых токах частиц, проще, о кольцевом вращении частиц в атомах. Тогда ещё активно и успешно использовалась гипотеза об эфирной среде. Кольцевое вращение частицы возбуждает вокруг себя в эфире вихревые поля левого и правого вращения (как смотреть!). Отсюда и дипольность самой частицы, и дипольность магнита, и дипольность самого магнитного поля! Фарадей в своих записях экспериментов по электромагнетизму никогда не употреблял слово «поле». Он говорил лишь о силовых линиях. А Максвелл «превратил» силовые линии Фарадея – в поле, в особое состояние эфирной среды вокруг магнитов, токов и зарядов. В заключение своего «Трактата об электричестве и магнетизме» Максвелл говорит о необходимости более внимательного изучения эфирной среды. Вот его дословные строчки: «…Все эти теории ведут к понятию среды, в которой имеет место распространение, и если мы примем эту среду как гипотезу, я думаю, она должна занять выдающееся место в наших исследованиях, и следует попытаться построить мысленные представления её действия во всех подробностях; это и являлось моей постоянной целью в настоящем трактате».    

   К сожалению, теория Максвелла позднее свелась лишь к системе уравнений Максвелла, к тому же, изменённой и «оптимизированной». А далее – из электромагнетизма убрали и гипотезу эфира, мол, уравнения Максвелла могут «работать» и в пустоте, без всякого надуманного эфира. Упразднение за ненадобностью эфира имело бы смысл, если бы эфир был пассивной, никчёмной средой, или как бы абсолютной покоящейся системой отсчёта. Но, увы, эфир не был пассивной средой! Среда эфира – материальная среда с огромной, колоссальной энергией! Устраняя эфир за ненадобностью, учёные, в сущности, отказались от подлинного понимания явлений электромагнетизма и гравитации! Учёные отказались от колоссальной энергии, имеющейся в этой среде! Энергия эфира – это энергия огромного давления среды! И там, где надо было объяснять взаимодействие полюсов магнитов, проводников с током, проводников с током и магнитов – изменением энергии среды эфира посредством взаимодействия вихревых дипольных магнитных полей, там пришлось громоздить невнятные антифизичные теории с движущимися и покоящимися системами отсчёта и точками зрения! Гипотеза Ампера о кольцевых токах частиц в атомах подтвердилась в 1925 году открытием спина частиц, собственного магнитного момента частиц! Но это кольцевое вращение частиц происходит не в пустоте, а в среде с огромной энергией, с рождением дипольных вихревых магнитных полей! И когда по параллельным проводникам идут токи одного направления, то, что происходит в пространстве между ними?! Правильно, взаимодействуют между собой дипольные вихревые магнитные поля проводников одного направления вращения! Интерферируя, они увеличивают динамику элементов среды физ. вакуума (эфира), что приводит к падению плотности и давления среды физ. вакуума в месте интерференции, а это значит – приводит к изменению энергии среды физ. вакуума! Внешний, более плотный вакуум с бОльшим давлением, сдавливает и переплетает проводники, если длина проводников позволяет это! Но, здесь надо понимать главное – течение тока по проводнику возможно только при сонаправленности неспаренных спинов атомных частиц! Разворачивает неспаренные спины сонаправленно не течение тока, движение зарядов, а магнитное («электрическое») поле разности потенциалов источника тока! Этот разворот неспаренных спинов частиц по проводнику идёт со скоростью света. Если угодно, этот разворот неспаренных спинов и есть так называемый ток смещения Максвелла! Неспешная, не релятивистская процессия зарядов идёт во встречных направлениях по всей длине проводника сразу, в которой задействованы и частицы с неспаренными спинами атомов. Вот эта единая ориентация спинов и создаёт вокруг проводника единое вихревое магнитное поле!      

   При переменном токе неспаренные спины частиц атомов проводника периодически поперечно переворачиваются на 180 градусов, идёт поперечное вращение неспаренных спинов частиц с частотой колебания тока. Ну и процессия частиц-зарядов от источника переменного тока тоже имеет место, но рывками, импульсами. Колебание тока в проводнике, иначе, периодические поперечные вращения неспаренных спинов частиц проводника, сопровождается рождением в среде физ. вакуума переменных магнитных волн, называемых электромагнитными. Любое поперечное вращение диполей, будь то частица, атом, молекула, постоянный магнит или переменный ток в проводнике, сопровождается рождением переменных магнитных волн! Именно кольцевое вращение частицы, спин частицы, с порождением дипольного вихревого магнитного поля, и обусловливает неразрывное единство так называемого электромагнитного поля, единство электрического и магнитного полей! Условные обозначения – «электрическое» и «магнитное» – есть лишь проявление единой сущности кольцевого вращения частицы, и рождаемых в среде физ. вакуума в этой кольцевой динамике полей левого и правого вращения!   

   Как уже косвенно выше поминалось, теория относительности появилась на свет в основном благодаря стремлению физиков – объяснить «исчезновение» магнитной силы в движущейся системе отсчёта. Сила Лоренца, кроме прочего, зависит от скорости частицы-заряда. В движущейся системе отсчёта магнитная сила может исчезнуть, т. к. в этой системе заряд покоится, и магнитная составляющая силы Лоренца не действует. Как принято считать, при этом само физическое явление не меняется, а меняется лишь его описание: магнитная сила в одной системе отсчёта приобретает электрический характер в другой системе отсчёта. Мол, это объясняется с помощью теории относительности, которая утверждает, что электрические и магнитные поля неразрывно связаны друг с другом, и образуют единое электромагнитное поле. Мол, нет отдельно только электрического или только магнитного поля, а есть единое электромагнитное поле, характер проявления которого в разных системах отсчёта будет разным. Но верный взгляд на природу спина, как кольцевое вращение частицы с учётом порождаемого этим вращением дипольного магнитного вихревого поля, всё расставляет по своим местам! Дипольность – основа электромагнетизма! И, конечно же, главенствующая роль среды физ. вакуума с её огромной энергией давления! Без участия этой энергии давления среды, без изменения энергии давления среды взаимодействующими вихревыми магнитными полями левого и правого вращения, не работал бы ни один электрический двигатель на Земле и в космосе!..      

   И в заключение ещё одно важное замечание, которое надо было сделать вначале. Принято считать, что кольцевое вращение объекта без центра силы невозможно! Однако, спин частицы, кольцевое вращение частицы протон (об электроне умолчу), – это не вращение вокруг некого центра силы, как обычно принято. Спин частицы, как кольцевое вращение частицы, явно противоречит представлениям классической физики. Но в рамках квантовой физики, такая вращательная кольцевая динамика без центра силы вполне возможна, т. к. частица протон – волновое, осциллирующее образование в среде физ. вакуума, колебательная динамика «дыхания вакуума» со своим постоянным волновым полем, им же и возбуждаемым в среде. Само собственное поле протона создаёт условия для циклической, кольцевой его динамики. Тут имеет место сложное сочетание двух динамик – собственной динамики «дыхания вакуума» и кольцевой динамики. Изобразить такое сочетание динамик наглядной моделью и выразить математическим уравнением – пока не представляется возможным. Но со временем можно найти пути к решению и такой задачи.         

   Простите, я здесь не затрагивал тему статистики частиц, не говорил о фермионах и бозонах. Вопрос достаточно ясный и неоспоримый. Но природа фермионов (частиц с полуцелым спином) рисуется очевидной, безусловной только в рамках кольцевой, вращательной динамики! Как бы другого взгляда и быть не может! Даже ядерная периодичность, о чём надо говорить особо, яснее и чётче видятся только с позиции спиновой кольцевой динамики протонов! Взаимодействие кольцевых динамик частиц здесь включает механизм самосогласования движения частиц по фазам угловых моментов, кратным величине Пи (в радианах). А что касается бозонов, частиц с целым спином, например, фотонов, то, по всей видимости, тут мы имеем сочетание в одном объекте двух вращательных динамик, левого и правого вращения, которые взаимно компенсируют их магнитные моменты.