Аксиоматизация и начала теории пространства как ИКЖ.

[Усачёв В.М.]

(Продолжение, начало см. ниже.)
В. ДОКАЗАТЕЛЬСТВО
Итак, согласно аксиоматизации и началам теории идеальной квантовой жидкости (ИКЖ) пространства фундаментальный закон сохранения и превращения энергии выражается системой уравнений
hy = us = mc^2_____________________ (1).
Теперь, исходя из представлений о пространстве как объективно реальной квантовой жидкости с очень малым коэффициентом внутреннего трения n (но не равным нулю, если её абсолютная температура не равна 0), и о фотоне как пузырьке пара жидкости пространства с площадью сферической поверхности s=пd^2, где п-число “пи”, d-диаметр пузырька-фотона, найдём формулу полной энергии фотона согласно принципам классической физики. Для этого рассмотрим “волну де Бройля” фотона как сложную винтовую траекторию движения шарика-пузырька с шагом винта равным л и с частотой оборотов вокруг оси траектории равной y в результате двух простых движений его центра: поступательного (со скоростью света параллельно оси винтовой траектории фотона); и вращательного с угловой скоростью w=2пy и скоростью V=wR перпендикулярной этой оси (по касательной к окружности радиуса R). Тогда полная кинетическая энергия E фотона-пузырька с массой m и моментом инерции I=mR^2 получится из сложения кинетических энергий поступательного и вращательного движений:
E = 0,5mc^2 + 0,5 Iw^2 = 0,5mс^2 + 0,5 m(Rw)^2 = 0,5 mс^2 + 0,5mV^2.
Замечаем, что согласно формуле (1) mс^2=us, а значит m=us/с^2. Подставив соответствующие выражения в формулу полной энергии фотона, получаем:
Е=0,5u s(1+ V^2/с^2).
Так как, с другой стороны, полная энергия фотона определяется формулой Планка Е=hy, то из уравнения hy=0,5u s(1+ V^2/с^2) находим, что V=с, так как hy = u s. То есть, перпендикулярная (по касательной к окружности радиуса R) составляющая скорости фотона относительно оси винтовой траектории его движения равна скорости света так же как и коллинеарная оси.
Зная частоту y фотона в момент излучения, мы можем определить не только его энергию по формуле E=hy и массу по формуле E=mc^2 на этот момент, но и диаметр d образующего его «пузырька пара» жидкости пространства и радиус R винтовой траектории его движения.
Например, так как
s =пd^2 = hy / u,
то диаметр пузырька-фотона находим по формуле
d = (hy /п u)^1/2.
Для фотона фиолетового света, частота которого y =0,76*10^15 гц, находим
d = (6,62*10^-27эрг.сек*0,76*10^15 гц)^1/2 / (3,1416*0,823*1018эрг/см2)^1/2, то есть
d =1,4 * 10^-15 см.
Таким образом, диаметр самого крупного, из видимых человеку, «фиолетового» фотона составляет около 3% диметра свободных фундаментальных «элементарных» частиц (электронов и протонов). Радиус R=с/2пy=6*10^-6см его винтовой траектории вокруг оси направления движения примерно в миллиард раз больше диаметра самого фотона.
Определив энергию фотона в данный момент, мы можем вычислить для этого момента все его параметры на основе принципов классической физики (подтверждая тем самым пророчество Дирака о статусе “в качестве паллиатива без всякого будущего” общепринятой трактовки квантовой теории и, в том числе, “соотношения неопределённостей”).

До сих пор современная теоретическая физика считает фотоны вечно неизменными в свободном движении от источника до приёмника, сколько бы миллиардов лет это движение ни продолжалось. Понимание сущности пространства как идеальной квантовой жидкости требует другого представления о фотонах как непрерывно теряющих свою энергию. Ведь, как бы ни была мала величина вязкости ИКЖ пространства, на гигантских расстояниях между звёздами галактик фотоны должны заметно терять кинетическую энергию на совершение работы против сил её внутреннего трения. Найдём уравнение зависимости энергии фотона от пройденного пути, учитывающее эту потерю.
Сила трения f, сопротивляющаяся движению шара сквозь жидкость, определяется уравнением Стокса:
f = 3пndV, где: п - число «пи», n - коэффициент вязкости жидкости, d - диаметр шара, V - скорость его движения в жидкости. Скорость движения пузырька-фотона по винтовой траектории всегда неизменна. Согласно правилу сложения скоростей в классической физике она равна 2^1/2*с=1,414с, так как нами установлено, что параллельная (поступательная) и перпендикулярная (по касательной к окружности радиуса R) скорости фотона относительно оси винтовой траектории равны скорости света с. Диаметр фотона, как установлено там же, определяется формулой d = (hy / пu)^1/2. Значит, уравнение для нахождения абсолютной величины силы трения при движении фотона по винтовой линии согласно формуле Стокса принимает вид:
f = 3пn(hy/пu)^1/2*2^1/2с.
Составим дифференциальное уравнение бесконечно малой потери энергии дЕ фотоном на бесконечно малом отрезке дL его движения по винтовой линии за бесконечно малый промежуток времени дt. С одной стороны, величина потери энергии дЕ будет равна работе силы трения f на бесконечно малом отрезке длины винтовой линии дL=2^1/2c*дt.
То есть, дЕ = f*дL=2^1/2с*3пn(hy/пu)^1/2*2^1/2c*дt=6п^1/2*с^2*n(h/u)^1/2*y^1/2*дt.
С другой стороны, бесконечно малое изменение величины энергии фотона может быть найдено по формуле Планка как
дЕ = h*дy, где дy - бесконечно малое изменение частоты фотона за бесконечно малый промежуток времени дt . Значит, мы можем записать дифференциальное уравнение вида:
h*дy =6п^1/2*с^2*n(h/u)^1/2*y^1/2*дt , то есть
дt/дy =y^-1/2*(hu)^1/2*(6п^1/2*с^2*n)^-1.
В правой части этого дифференциального уравнения переменная величина множителя (y^-1/2) зависит от изменяющейся частоты фотона . Остальные сомножители [(hu)^1/2*(6п^1/2*с^2*n)^-1] это постоянные величины, произведение которых тоже есть некоторая постоянная величина. Обозначим её символом K’. Тогда мы получаем дифференциальное уравнение вида
дt/дy =y^-1/2*K’.

Взяв простейший определённый интеграл на всём отрезке изменения частот от начальной y’ (в момент излучения фотона) до равной 0 (в момент полного рассеяния им энергии), получаем формулу времени T жизни свободно движущихся в космическом пространстве квантов шкалы ЭМВ:
T = 2y’^1/2*K’=y’^1/2*2K’.
Обратная функции T будет функция: y’ = KT^2………….(2),
где постоянная K=(1/2K’)^2=9пn^2*с^4*(hu)^-1.
Формула (2) даёт возможность вычисления уменьшения частоты фотона (то есть, ”галактического красного смещения”) если известно расстояние между источником и приёмником ЭМВ в космосе и, наоборот, вычисления расстояния между источником и приёмником ЭМВ в космосе, если известны начальная частота y’ в момент излучения и конечная частота y в момент приёма.
Действительно, если за начало отсчёта времени t = 0 принимать момент излучения (рождения) кванта с первоначальной частотой излучения y’ , а полное возможное время жизни этого кванта обозначить символом T; то в любой последующий момент времени t (без учёта влияния гравитации и эффекта Допплера) мгновенные значения его частоты y можно найти из уравнения
y’-y=KT^2 - K(T- t)^2=Kt(2T-t) .
Отсюда (согласно формуле Планка E=hy) для любого кванта ЭМВ находим как строго определённые функции времени t его свободного движения в ИКЖ пространства:
y=y’- Kt(2T - t)………………………………………….(3)
E=h[y’- Kt(2T-t)]………………………………………….(4)
л= c/[y’- Kt(2T-t)]………………………………………...(5)
T=(y’/K)^1/2..............................................(6) Что и требовалось доказать.

(Продолжение следует)

[Усачёв В.М.]

(Продолжение. Начало см. ниже.)
Очевидно, что формулы (3) и (4) представляют собой степенные функции второго порядка частоты y и энергии Е от времени t. Графики этих функций в прямоугольных координатах являются “лежащими на боку” ветвями парабол (второго порядка), вершины которых лежат на оси абсцисс (времени t или расстояния, равного произведению ct) в точке T=(y’/K)^1/2. (Это время, за которое полностью будет рассеяна энергия фотона свободно движущегося в жидкости пространства от момента рождения до полного исчезновения.) Максимальные значения величин этих функций находятся на оси ординат при t = 0.
Так же очевидно, что формула (5) это обратная степенная функция длины волны л от времени t. Её график представляет собой гиперболу (второго порядка). При t=0 длина волны “новорожденного” фотона л’=с/y’. При T=(y’/K)^1/2 “длина волны” фотона л=с/0, то есть, стремится к бесконечности. (Математиков прошу извинить меня, если названия рассматриваемых здесь функций принятые в математике отличаются от моих дилетантских формулировок. Буду признателен за подсказки по исправлению на точные названия.)
Заметим, что проверка формул (3) - (5) «на размерность» в абсолютной физической системе единиц даёт, соответственно: y - в герцах; E - в эргах; л - в сантиметрах; t - в секундах.
Этим кратким анализом формул (3) - (5) полностью объясняются фактически наблюдаемое «галактическое красное смещение» и чернота ночного неба. Ведь, если бы энергия и частота свободного фотона не уменьшались с течением времени (как полагается теоретической физикой до сих пор), то всё небо (а не только Солнце) всегда сияло бы нестерпимым солнечным светом, так как количество звёзд и галактик на небесной сфере увеличивается соответственно третьей степени расстояния от наблюдателя, а их сила света уменьшается в зависимости лишь от второй степени этого расстояния (ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ ПАРАДОКС ОЛЬБЕРСА).
Теперь от качественной характеристики процесса движения и потери энергии фотонов ( т.е., квантов шкалы ЭМВ) перейдём к вычислению постоянной K, входящей в формулы (2)-(6), и количественным расчётам времени жизни фотонов и «галактических красных смещений».
(Продолжение следует.)

[Усачёв В.М.]

(Продолжение. Начало см. ниже.)
Для вычисления коэффициента K решим систему из двух ранее выведенных уравнений (2) и (3):
y’ = KT^2________________________(2),
y=y’- Kt(2T - t)_________________(3).
В этих уравнениях:
y’ –частота кванта в момент его излучения в материнской галактике;
T – время, за которое энергия кванта была бы полностью рассеяна в ИКЖ пространства, если бы он двигался свободно;
y – частота того же кванта в момент его прибытия на Землю;
t – время за которое квант достиг Земли (после момента излучения в материнской галактике);
К – искомый постоянный коэффициент, входящий в ранее выведенные формулы «галактического красного смещения» (2)-(6).
По формуле (2) имеем K=y’/T^2.
По формуле (3) то же
K=(y’- y)/ Kt(2T - t). Отсюда получаем уравнение
y’/T^2=(y’- y)/ Kt(2T - t), которое легко приводится к виду полного неприведённого квадратного уравнения (относительно неизвестного T):
(y’- y)T^2 – 2y’tT + y’t^2 = 0 ______(7).
Для многих ближайших к нам галактик наблюдательной астрономией и астрофизикой точно определены их расстояния до нас (то есть, известно время t), эталонные частоты y’ и те значения частот y, которые они имеют достигая Земли. Подставляя известные величины в уравнение (7) и решив его, находимм неизвестную T. Подставив известную частоту фотона y’ и найденное для него значение T в формулу (2), вычислим искомую величину постоянной K.
(Продолжение следует.)

[Усачёв В.М.]

(Продолжение. Начало см. ниже.)
Прежде, чем приступить к дальнейшему изложению темы, рассмотрим, в чём состоит физический смысл постоянной Планка «h», исходя из аксиоматизации и начал теории идеальной квантовой жидкости (ИКЖ) пространства.
В первой четверти ХХ века экспериментальной и теоретической физикой было неопровержимо доказано, что в любых инерциальных системах отсчёта произведение импульса свободно движущегося кванта ЭМВ или любой другой физической частицы на соответствующую им «длину волны» де Бройля «л» всегда тождественно равно постоянной Планка «h», то есть h=mvл. После этого стало очевидным, что, теоретически открытая М. Планком постоянная для вычисления «порций энергии» света, является универсальной фундаментальной мировой константой.
Так как размерность постоянной h=энергия*время является размерностью классического ДЕЙСТВИЯ=mvL=mv^2*t (где L=vt), то она была названа «элементарным квантом действия».
Однако, физический смысл этой постоянной не мог быть понят до тех пор, пока оставался не ясным физический смысл «длины волны» в формуле де Бройля л=h/mv.
Теперь, исходя из аксиоматизации и начал теории ИКЖ пространства, становится очевидным, что «длина волны» де Бройля и «длина волны» кванта ЭМВ это шаг винтовой (или синусоидальной) траектории движения частиц и квантов ЭМВ в ИКЖ пространства.
Значит, смысл постоянной Планка с точки зрения классической физики состоит в том, что на длине пути в один шаг винтовой или синусоидальной траектории движения частицы или кванта их взаимоДЕЙСТВИЕ с ИКЖ пространства всегда составляет одну и ту же величину
h=6,626*10^-27 эрг*сек=6,626*10^-34Дж*с.
(Продолжение следует.)

[Усачёв В.М.]

(Продолжение. Начало см. ниже.)
Итак, согласно аксиоматизации и началам теории идеальной квантовой жидкости (ИКЖ) пространства мы пришли к выводу, что свободные кванты ЭМВ и все физические частицы движутся в ней по винтовым линиям так, что произведение импульса на длину шага винта всегда равно фундаментальной мировой константе – постоянной Планка h.
Теперь необходимо установить причину этого явления, исходя из законов и теорий классической физики. Для этого вернёмся к формуле де Бройля для любых частиц, движущихся свободно с поступательной скоростью v:
л = h/mv.
Как мы выяснили, «л» это длина шага винтовой траектории движения частицы массой «m» вдоль оси которой частица движется с поступательной скоростью «v». Следовательно, частоту её оборотов вокруг оси находим по формуле:
y = v/л . Отсюда л= v/y. И, следовательно,
mv^2 = hy ___(а).
Вспомним, что согласно классической молекулярно-кинетической теории (МКТ) любая молекула в газах и жидкостях (или примесная броуновская частица в жидкости) при абсолютной температуре этих сред равной T градусов имеет энергию поступательного движения соответственно формуле
mv^2=3kT__(б).
Из формул (а) и (б) следует, что
hy = 3kT_____(в). Следовательно, постоянные h и k это эквивалентные мировые константы, а переменные величины «y» и «T» это эквивалентные физические величины.
(Продолжение следует.)

[Усачёв В.М.]

(Продолжение. Начало см. ниже.)
Из формулы (в) моего предыдущего сообщения по заглавной теме следует, что
T=yh/3k.
Или
y = T3k/h.

Подставив справочные значения постоянных h и k, после вычисления получаем точную формулу для вычисления собственной абсолютной температуры частиц и квантов по частоте их вращения вокруг оси поступательного движения:
T = y*0,16*10^-10 град*сек.
Или точную формулу для вычисления частоты их вращения вокруг оси поступательного движения по их собственной абсолютной температуре:
y = T*6,25*10^10 (град*сек) ^-1.
ПРИМЕЧАНИЕ 1. При отсутствии или малой скорости поступательного движения частиц в данной системе отсчёта вместо частоты оборотов берётся частота осцилляций частицы в этой системе.
ПРИМЕЧАНИЕ 2. Данное сообщение следует рассматривать в качестве предварительного ( в первом приближении).
(Продолжение следует.)

[Усачёв В.М.]

(Продолжение. начало см. ниже.)
В начале темы было показано, что аксиоматизация пространства как идеальной квантовой жидкости и начала её теории на основе принципов классической физики дают следующие формулы зависимости частоты, энергии, длины волны и времени жизни фотонов (квантов электромагнитного излучения), свободно движущихся в неподвижной ИКЖ пространства:
y=y’ – Kt(2T – t) .................................................. ................(3)
E=h[y’ - Kt(2T-t)].................................................. ................(4)
л= c/[y’ - Kt(2T-t)].................................................. ..............(5)
T=(y’/K)^1/2................................................. ........(6)

В этих формулах здесь и далее:
t - отрезок времени жизни кванта (фотона) от момента t=0 при его излучении (неподвижным источником) до момента его регистрации (неподвижным приёмником излучения);
y - частота свободного кванта (фотона) как функция времени t;
E - энергия свободного кванта как функция времени t;
y’- частота кванта в момент его излучения ( t = 0);
K - коэффициент (обозначен заглавной буквой фамилии гениального физика-экспериментатора академика Капицы П.Л.), впервые установленный и приближённо вычисленный автором в феврале 2005г. (Ниже будет дан более точный метод расчёта этого коэффициента, применённый автором в ноябре 2007 г. и уточняемый здесь и теперь с помощью участников настоящего форума);
л - длина шага винтовой траектории (“волны де Бройля”) движения свободного кванта как функция времени t;
h - постоянная Планка;
c - постоянная скорости света.
T – полное время жизни кванта при свободном движении в ИКЖ пространства от момента его излучения (E=hy’)до полного рассеяния в ней им своей энергии (E=h*0).

Ещё в ХIХ веке наблюдательной астрономией было замечено, что спектры далёких звёзд туманностей заметно смещены в красную сторону по сравнению с солнечны спектром. В первой трети ХХ века американский астроном Эдвин Хаббл установил, что многие «туманности» это звёздные системы, находящиеся за пределами нашей Галактики, сами являющиеся галактиками. Он также установил, что их спектры излучения смещены в красную сторону тем больше, чем дальше они находятся от нас.
Этот факт был немедленно истолкован релятивистами как наблюдательная основа теории расширяющегося пространства вселенной. Они считали, что вселенная расширяется из точки бесконечно большой плотности с момента «большого взрыва» до настоящего времени. После такого взрыва все равноудалённые точки удаляются друг от друга с одинаковой скоростью. Но чем дальше расстояния между взятыми точками, тем скорость их удаления друг от друга больше. Поэтому, ими было объявлено, что «галактическое красное смещение» это следствие эффекта Допплера для излучения и приёма частот и длин волн излучения удаляющихся от нас галактик. Открытая Хабблом зависимость величины «красного смещения» от расстояния до галактики представлялась прямолинейной формулой
v=Hr , где v – скорость удаления галактики, H – «постоянная Хаббла», r – расстояние до галактики.
Однако, с быстрым прогрессом телескопостроения и радиоастрономии в ХХ веке стало обнаруживаться несоответствие наблюдаемого красного смещения этой формуле. Чем дальше отодвигался горизонт наблюдаемых галактик, тем меньшей должна была быть величина H. К началу нового тысячелетия эта «постоянная » должна была быть уменьшенной в 10 раз, чтобы быть подогнанной под первоначальный вариант «теории большого взрыва». Но и это не спасало релятивистскую космологию «большого взрыва». В последней трети прошлого века было достоверно установлено, что для далёких галактик требуется не линейный, а, скорее, степенной (параболический для частот и гиперболический для длин волн) закон «красного смещения».
Как легко заметить из формул (3) и (5) теория ИКЖ пространства даёт именно такую степенную зависимость «галактического красного смещения» в зависимости от расстояния до галактики.
(Продолжение следует.)