ГЛОБАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ПРИРОДЫ

Шаляпин А.Л.

ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА 

ГДЕ СКРЫВАЕТСЯ ГЛАВНАЯ КЛАДОВАЯ ЭНЕРГИИ В ПРИРОДЕ И КАК ЭТА ЭНЕРГИЯ РАСХОДУЕТСЯ ?

ПРЕДИСЛОВИЕ - ОТКУДА БЕРЕТСЯ ЭНЕРГИЯ В ПРИРОДЕ ?

    Со времени выхода второго издания монографии А.Л. Шаляпина и В.И. Стукалова “Введение в классическую электродинамику и атомную физику” [1], посвященной классической электродинамике и классической атомной физике, прошло не более семи лет. За это время авторы имели возможность проверить доступность изложения материала для студентов, преподавателей и научных сотрудников. Были учтены многочисленные замечания и пожелания относительно методики решения тех или иных ключевых задач физики. Ценным материалом для авторов были также письма и отзывы на эту книгу, поступившие вскоре после ее издания.

   Следует подчеркнуть тот факт, что в центре внимания упомянутой книги стоят ключевые задачи физики ХХ века, их решение на основе классических представлений. Это – механизм излучения нагретых тел, механизм дифракции микрочастиц на монокристаллах, электромагнитная устойчивость атомов, природа спина электрона и постоянной Планка, природа электрического и магнитного полей, а также электромагнитных волн, происхождение уравнения Шредингера и физический смысл всего вычислительного аппарата квантовой механики, происхождение уравнений Максвелла, закономерности фотоэффекта с классической точки зрения и многое другое.

   За последние годы появился новый интересный материал, еще более подтверждающий правоту выдвинутых положений в упомянутой книге. Мы все больше и больше убеждаемся в том, что только последовательный классический подход при рассмотрении самых разнообразных физических явлений способен объединить фундаментальную физику без каких-либо противоречий и парадоксов в единое целое.

   При составлении монографии сделана попытка такого изложения материала при решении основных проблем физики XX века, которое в максимальной степени облегчило бы изучающим основы физики дальнейшее более подробное рассмотрение этих вопросов и в то же время удовлетворяло бы требованию логического единства теории и эксперимента, и, прежде всего, единой физической картины мира.

   В полной мере мы отдаем себе отчет в том, что переосмысливание – или, если угодно, ревизия – физики за последние 250 лет ее развития, начиная с понятий электричества, заряда, силовых полей, которые становятся, наконец, объектом систематического исследования уже с момента появления основополагающих работ Б. Франклина, является чрезвычайно масштабной задачей. Но, с другой стороны, все-таки стоит решиться на этот отчаянный шаг и еще раз, без спешки, не завораживаясь модными умонастроениями, не отвечая на выпады, где много эмоций и административного нажима, но очень мало физики, провести полный тщательный анализ накопленного как экспериментального, так и теоретического материала. Только в таком случае мы обретаем надежду, что мы избегнем бесплодных мучений на будущее в поисках единой физической картины мира, когда приходится почти бесцельно перебирать многочисленные варианты случайных гипотез и постулатов.

   Мы даем надежду исследователям на реальную и наглядную физику на основе классического анализа реальных процессов и изучения реальных механизмов физических явлений.

    Развитие электродинамики в XX веке происходило в основном в рамках специальной теории относительности (СТО) и квантовой механики (КМ). Признавая определенные успехи данных теорий в систематизации наших знаний в области электромагнетизма и атомных явлений, следует обратить внимание и на их некоторую ограниченность в смысле единого понимания природы и построения фундамента физики. 

   Для этих теорий является характерным не обобщение и логическая проработка всех известных опытных данных, а опора, главным образом, на постулаты, следствия из которых помогают в интерпретации лишь отдельных опытных данных, но без достаточно полного их объяснения. Данные теории во многих случаях не позволяют также логически связать различные явления природы в одно целое. Фактически это означает отсутствие в современной физике единого фундамента.

   Для более полного объяснения физического явления бывает недостаточно описать его в терминах математики или в виде абстрактных моделей, опираясь на общеизвестные принципы. Следует раскрыть его внутренний механизм, проследить причинно-следственные и временные взаимоотношения тех или иных физических характеристик, как в пределах отдельного рассматриваемого явления, так и между смежными, тесно связанными явлениями. Одним из ярких примеров таких связанных явлений выступают электричество и магнетизм. До сих пор отсутствует полная ясность в понимании роли физического вакуума в электромагнитных процессах.

   При детальном ознакомлении с современной квантовой электродинамикой авторы пришли к заключению, что данная теория не лишена внутренних противоречий и парадоксов, что для нее характерно в целом ряде случаев отсутствие причинно-следственных и логических связей. Об этом же пишет  в своей работе Фейнман [2]: «Квантовая электродинамика дает совершенно абсурдное с точки зрения здравого смысла описание Природы… Так что я надеюсь, что вы сможете принять Природу такой, как Она есть - абсурдной».

   До 80-х годов ХХ века в электромагнитной теории отсутствовал последовательный вывод из какой-либо простой механической модели уравнений Максвелла, что вынудило ученых признать невозможность такого вывода и принять эти уравнения за основу физики в качестве очередного постулата.

   К этому можно добавить и тот факт, что СТО точно так же, как и квантовая теория, не опирается на принцип причинности, а базируется лишь на постулатах и математических построениях, которые можно назвать не более чем эмпирическими. При этом очень часто отсутствуют указания на какие-либо механизмы наблюдаемых явлений, например: по какой причине существенно увеличиваются массы частиц при больших скоростях, или – в которой из двух летящих произвольным образом “ракет” часы идут медленнее и по какой причине.

   Авторы настоящей работы предложили пути решения некоторых ключевых задач, на которых споткнулась физика ХХ века. Усилия А.Л. Шаляпина направлены, главным образом, на раскрытие механизмов физических явлений, а также на вывод основных уравнений классической электродинамики и атомной физики, то есть на решение основных ключевых задач физики ХХ века. Шаляпиным были написаны Предисловие, а также параграфы с 1-го по 48.

   В.И. Стукалов активно участвует в обсуждении всех проблем физики, вносит рекомендации в стиль изложения материала книги с целью лучшего понимания излагаемых вопросов студентами и преподавателями вузов. Большое внимание Стукалов уделяет популяризации знаний по классической физике, активно участвует в научных конференциях и семинарах, проводит различные организационные мероприятия по вопросам издательства монографии. Стукаловым были написаны следующие разделы: Введение, Космология, а также параграфы

. Большинство выводов и резюме в конце целого ряда параграфов принадлежат Стукалову.

   Совместно были написаны: Заключение, а также дискуссионные вопросы в параграфах 1, 4, 5, 26, 29.

   С учетом волновых процессов, происходящих в физическом вакууме, рассматривается новый подход к раскрытию природы электрических сил. При этом физический вакуум выступает в роли переносчика силовых взаимодействий.

   С использованием волновых процессов в физическом вакууме естественным путем получен вывод уравнений Максвелла и других уравнений электродинамики (калибровка Лоренца, сила Лоренца, запаздывающие потенциалы и др.), многие из которых считались до последнего времени не выводимыми и просто постулировались, исходя из опыта.

   Предложен один из возможных вариантов структуры физического вакуума, способный объяснить такие его свойства, как сверхтекучесть и высокая упругость, определяющая величину скорости света   с.

   На конкретных примерах показано, как хорошо проработанная классическая электродинамика может справиться с задачами, считавшимися неразрешимыми в рамках классической физики. Это – электромагнитная устойчивость планетарного атома, дифракция микрочастиц на монокристаллах, законы фотоэффекта, уравнение Шредингера, спектр излучения абсолютно черного тела и некоторые другие.

    Книга может быть рекомендована широкому кругу читателей: преподавателям, аспирантам и студентам физических факультетов университетов, инженерно-физических и педагогических вузов, преподавателям старших классов средних школ, научным работникам и инженерам, желающим лучше понять фундаментальную физику. Авторы  надеются, что эта работа позволит им более глубоко заглянуть в тайны микромира и избавиться от целого ряда предрассудков, связанных с представлениями СТО и квантовой механики.

   Авторы выражают искреннюю благодарность коллективу Лаборатории технической диагностики ИМАШ УрО РАН, а также коллективу Кафедры высшей математики УГТУ-УПИ им. С.М. Кирова за моральную поддержку во время подготовки рукописи книги к печати.

   Некоторые замечания по структуре книги. Авторы сочли целесообразным по Введению и по первой главе приводить библиографические списки непосредственно после каждого параграфа. По второй, третьей и четвертой главам литература приводится в конце книги.

   Новая монография, представленная вниманию читателя не случайно называется “Где скрывается главная кладовая энергии в природе, и как эта энергия расходуется?” Слишком противоречивыми оказались представления современных физиков по данной проблеме. Вначале мы постараемся разобраться с вопросом о том, где скрывается главная кладовая энергии в природе, и затем уже в процессе развития книги выясним, как эта энергия расходуется в самых различных ситуациях.

   Эти вопросы, вполне естественно, возникают и у потребителей энергии, и у ученых-физиков, поскольку и тем, и другим постоянно приходится решать проблемы энергетики.   Для практичного потребителя энергии здесь, пожалуй, все более или менее ясно. Энергию можно получить от дров, если их вовремя заготовить, а также от каменного угля, от продуктов переработки нефти, природного газа и т.д. Очень много энергии дают ГЭС и атомные электростанции. Более мелкие источники энергии можно и не перечислять.

   Ученый-физик же будет размышлять несколько глубже: во всех этих источниках энергии есть что-то общее. Везде энергия черпается, как правило, из силовых полей, поскольку именно силовые поля производят механическую работу над частицами, а те, в свою очередь, передают эту энергию уже нам – потребителям. Чаще всего, это – электрические поля электронов и ядер, но существенный вклад дают также ядерные поля и гравитация. С этим вряд ли кто-нибудь станет много спорить, даже если он и не особенно в ладах с физикой.

   Однако посмотрим еще глубже в эти проблемы: а где же сами силовые поля берут эту самую драгоценную энергию? Нельзя же бесконечно черпать энергию из одного и того же объема силового поля, как это, например, происходит в ГЭС (см. параграф 12), не пополняя каким-либо образом запасы этой энергии в рабочем объеме электростанции. Ведь закон сохранения полной энергии еще нигде не нарушался – на это упрямо указывают все факты. Практичный человек, конечно, скажет, что энергия для ГЭС была запасена раньше, когда вода, благодаря лучам Солнца и ветру была поднята на гору, а теперь эта запасенная энергия и потребляется. Разумеется, это правильное замечание по поводу циркуляции энергии в природе.  Но в данный момент механическая работа совершается только силами гравитационного поля в определенном объеме, где падает вода. А притока энергии в этот же рабочий объем электростанции мы, вроде бы, и не видим. Должен же соблюдаться баланс полной энергии в замкнутом объеме. Достаточно опытный физик все должен увидеть и правильно понять работу силового поля. Действительно, приток энергии в каждую точку силового поля происходит непрерывно, и этот приток энергии  постоянно обеспечивают частицы, которые и создают данное силовое поле.

   В современной физике вопрос о механической работе силовых полей, о циркуляции энергии в силовых полях рассмотрен крайне слабо.        

   Начнем анализ с более простых полей – с электрического поля и гравитации. Эти поля, вне всякого сомнения, создаются за счет электронов и ядер, следовательно, согласно принципу причинности, электроны и ядра должны быть ответственны за поставки энергии во все точки силовых полей. Но нам пока хотя бы разобраться с электронами как с более простыми и знакомыми частицами, а уж потом дойдет очередь и до ядер.

   Итак, возникает прямой вопрос: откуда берут энергию электроны, чтобы этой энергией запитывать и электрическое поле, и гравитационное поле?  Ведь из ничего, а это с давних пор всем ясно, ничего и не происходит. В конце концов, должен же быть какой-то круговорот энергии в природе в данный момент, а не с периодом в месяцы или сутки, как это происходит, например, с водой. Авторитетные теоретики станут нас убеждать, что у электрона имеется масса «виртуальных» фотонов, которые тот посылает направо и налево, а так незаметно для глаз он поставит в поля и так необходимую энергию. Простой наивный народ, конечно же, во все это верит, как во все остальное, что поставляют нам средства массовой информации.

   Ведь умеют же большие теоретики блестяще рассчитывать различные тонкие эффекты с этими «виртуальными» фотонами, правда, не всегда понимая, по их же собственному признанию, полный физический смысл этих расчетов. Но, вроде, расчеты у них, более или менее, сходятся. А вот, с общей бухгалтерией – не все в порядке. Вы когда-нибудь кушали «виртуальный» обед или «виртуальный» ужин или видели в реальной экономике абсолютно «виртуальные» доллары или абсолютно «виртуальные» рубли, и чтобы ими расплачивались за вполне реальный, а не «виртуальный» товар?    

   Если в силовых полях происходят огромные вполне реальные потоки энергии, а это – неопровержимый факт, почему же эту энергию поставляют никому не видимые «виртуальные» фотоны (модель - по Фейнману)? Первое время уже почти все стали привыкать к якобы реальным фотонам, которые огромным потоком льются в лучах Солнца или в лазерном луче. И вот, теперь – новый сюрприз, а, может быть, даже и парадокс. Огромные потоки реальной электромагнитной энергии поступают к нам на производство и на бытовые нужды неведомым «виртуальным» путем. Как говорится, нет предела для фантазий и разных шуток у больших теоретиков. Что-то здесь явно они не досмотрели.

    Представьте себе мощный магнит, который притягивает к себе железные плиты с помощью тех же «виртуальных» фотонов, поскольку реальных фотонов здесь никто не обнаруживает, работу мощного электродвигателя, трамвай или электричку на «виртуальных» фотонах и Вы вполне ощутите, как хорошо умеют иногда шутить большие физики. Через силовой трансформатор, через вакуум, могут перекачиваться многие мегаватты энергии – и все это на «виртуальных» фотонах? Что-то здесь очень плохо сходится у больших теоретиков. Тогда где же реально скрывается эта самая неуловимая и не «виртуальная» энергия?               

   В современной физике хорошо известно, что так называемые «нулевые» колебания физического вакуума обладают огромной, почти бесконечной энергией. Но, к великому сожалению, все это богатство тонет в тумане «соотношений неопределенностей» квантовой механики. А в тумане, как говорится, трудно что-либо разглядеть, однако в мутной воде, как говорится в народе, очень удобно ловить «виртуальную» рыбку, которую никто толком и не видит.

   Но как же быть потребителю энергии? Ведь ему же нужна вполне определенная, конкретная, а не «виртуальная» энергия и как можно больше. Где тот реальный источник энергии и реальный способ, которым можно переправить хотя бы небольшую часть энергии «нулевых» колебаний физического вакуума потребителю?

   Вот здесь-то у больших теоретиков и появился явный пробел. Здесь «виртуальными» фотонами уж никак не отделаться, когда речь идет о вполне реальной и очень большой энергетике. А то ведь и притяжение двух магнитов, и работу электромоторов можно причислить к «виртуальным» явлениям, поскольку «реальных фотонов» здесь никто не видит. Короче говоря, здесь есть над чем поразмыслить серьезным физикам.    Одна из попыток вполне разумного, логически обоснованного и очень доступного для среднего студента объяснения преобразования энергии в силовых полях без нарушения каких либо законов фундаментальной физики изложена в монографиях [1, 2]. При этом совершенно очевидно, что электрическое поле вокруг электрона возникает не из-за того, что на электроне имеется какой-то неведомый и диковинный заряд, который все может обеспечить, как по волшебству - и электрическое поле, и магнитное поле, и электромагнитные волны и свет, и рентгеновские лучи, и гамма-лучи, и гравитацию для электрона, и даже волны де Бройля. Все же, в реальности как электрическое, так и другие поля возникают в результате волновых квазиупругих процессов в физическом вакууме-эфире, очень активно воздействующих на электрон и рассеиваемых этим электроном.       

   Из последних экспериментальных данных можно отметить рассеяние электроном "нулевых" (квазиупругих) колебаний физического вакуума-эфира (электромагнитного вакуума) [1,3], в результате чего электрон испытывает "дрожание", и вокруг него формируются продольные электрические волны.
   Продольные электрические волны в очень яркой форме проявляются в электрических проводах, кабелях, проходят через плоские конденсаторы [1,4].

   Энергия физического вакуума не может быть использована напрямую, поскольку «нулевые» колебания носят случайный характер и обрушиваются в равной степени на все частицы со всех сторон изотропно. 

   Чтобы заставить эту энергию совершать какую-либо полезную работу, ее следует преобразовать в другую форму, а именно, придать потоку энергии упорядоченный, направленный характер. Эту функцию с успехом выполняют электрон и позитрон, преобразуя хаотические «нулевые» колебания вакуума в направленные сферические, упругие продольные волны. Вот такие направленные волны, исходящие от электронов и позитронов и могут совершать полезную работу над частицами в электрических полях. При этом термины «электричество, электромагнитные явления» были введены в физику просто для удобства практического пользования инженерам.

   Упругие волны в среде (или по-простому акустика среды) обладают еще одним замечательным свойством. Из акустики очень хорошо известно [1-2, 5], что скорость звука для упругой среды определяется следующим образом:  с ² = ¶ p/ ¶ r  . Здесь дифференциал dp означает малое изменение давления в упругой волне и однозначно связано с запасанием в силовом поле упругой энергии  dE,   dr  -, вполне естественно, связано с переносимой в волне массой  dm. В итоге, из этих волновых закономерностей мы приходим к совершенно замечательному следствию о том, что все силовые поля, базирующиеся на квазиупругих процессах в физическом вакууме-эфире обладают инерцией, т.е. массой, и эта масса всегда переносится вместе с энергией силового поля в соотношении

  DE = c ² D m .

 

   Таким образом, для получения соотношения между энергией и массой не требуется изобретать никакой новой физики, тем более, каких-то туманных принципов и постулатов, а достаточно просто глубоко вникнуть в волновые процессы силовых полей, как это сделал Умов [6]. По Умову получается, что все силовые взаимодействия между объектами природы происходят через промежуточную материальную среду (т.е. – физический вакуум-эфир). И если эта промежуточная среда является упругой средой, то указанное Умовым соотношение между энергией и массой будет выполняться беспрекословно для всех явлений природы в рамках самой обычной классической физики.

 

 

Библиографический список

 

1.  Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Введение в классическую электродинамику и атомную физику. Екатеринбург. Изд-во УМЦ УПИ, 2006. 490 с.

2. Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Введение в классическую электродинамику и атомную физику. Екатеринбург. Изд-во УГТУ, 1999. 194 с.

3. Соколов А.А., Тернов И.М., Жуковский В.Ч. Квантовая механика. Электромагнитный вакуум. М.: Наука, 1979. С. 338.

4. Давыдов А.С. ТЕОРИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА. М.: Наука, 1976. С.101.

5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.. Теоретическая физика. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986. T.6. C. 350-359.

6. Компанеец А.И. Борьба Н.А. Умова за материализм в физике. – Изд-во АН СССР,  Москва, 1954.