О "Теории фундаментального поля" И.Л.Герловина

Приблизительно с середины 1960-х годов российский физико-математик И.Л.Герловин занимался разработкой специфического варианта широко известной гипотетически возможной "Единой теории поля". Поскольку, согласно результатам его исследований, "классическое" понимание "Единой теории поля" другими физиками оказалось неверным, он назвал свой вариант данной теории - "Теория фундаментального поля" (ТФП). По его мнению, с физической точки зрения более правильно говорить не о "Единой теории поля", а о создании "Единой теории всех взаимодействий в веществе", что ему удалось сделать в процессе развития ТФП. Теория фундаментального поля объединяет все виды известных взаимодействий в веществе: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное, - рассматривая их как разные проявления одного фундаментального поля.

На основе ТФП был открыт периодический закон элементарных частиц, что является огромным событием в квантовой физике. Найденные в её рамках расчётные формулы позволили теоретически вычислить массы, заряды, спины, магнитные моменты, времена жизни и другие квантовые характеристики всех элементарных частиц, как известных из опыта, так и ещё не обнаруженных. Совпадение теоретических данных с опытными в пределах точности теории и эксперимента оказалось полным. Это свидетельствует о колоссальной объяснительно-предсказательной способности ТФП, подтверждающей её истинность.

ТФП открыла уникальную возможность вычисления всех мировых физических констант (включая безразмерные), в том числе, известных размерных постоянных из безразмерных постоянных, найденных в ТФП. При этом, все постоянные ТФП - прямое следствие её уравнений и не содержат подгоночных параметров характерных для ныне общепринятой квантовой физики.

ТФП не входит в противоречие с известными общепринятыми физическими теориями, а только обосновывает постулаты, на которых они основаны, и устанавливает границы применимости этих постулатов. Таким образом, ТФП - не альтернатива общепринятым теориям, она развивает и углубляет эти представления на новом уровне научного понимания, устраняя многие ранее необъяснимые парадоксы.

В "Теории фундаментального поля" впервые:
1) найдены физические явления, ответственные за квантовые и релятивистские свойства, определены границы области применимости этих свойств;
2) найдена структура физического вакуума, рассматриваемого как структурированная материальная субстанция, сформулированы и вычислены свойства физического вакуума;
3) найден "периодический закон" для кварковых структур элементарных частиц, позволяющий теоретически вычислять все их квантовые характеристики;
4) предложена и исследована струнная модель частиц, которая намного глубже и глобальней по своим следствиям, чем широко рассматриваемые сейчас другие струнные и суперструнные модели;
5) вскрыта физическая природа кварков, тахионов, виртуальных состояний и некоторых других постулированных объектов современной микрофизики;
6) обнаружен единый подход для описания фермионов и бозонов, который шире суперсимметричного подхода, открытого позднее и усиленно разрабатываемого сейчас;
7) дано объяснение причин нарушения закона сохранения пространственной чётности в слабых взаимодействиях;
8) объяснено почему "лёгкие" кварки способны образовывать тяжёлые элементарные частицы, а "тяжёлые" кварки - лёгкие элементарные частицы;
9) объяснён механизм формирования "куперовских пар" при возникновении сверхпроводимости, вычислены температуры перехода в сверхпроводящее состояние для различных веществ, совпавшие с экспериментальными данными, а также предсказана возможность формирования сверхпроводящих состояний нового типа при температурах свыше 100°K;
10) объяснено почему твёрдые вещества плавятся при строго определённых температурах, найден и подтверждён вычислениями способ теоретического расчёта температур плавления;
11) дана возможность объяснения экспериментальных данных, свидетельствующих о насыщении "сильных" ядерных сил¹, а также о возможности преимущественной пространственной локализации электронов в атомах;
12) сформирована физико-математическая основа для высокоэффективного компьютерного моделирования структурных особенностей, квантовых свойств и особенностей взаимодействий всех "проявленных" и виртуальных микрочастиц, а также различных физических процессов и явлений.

ТФП основана на чрезвычайно сложной и необычной физико-математической модели "расслоённых пространств". Расслоённое пространство - понятие, широко используемое в современной математике. В нём система дополнительных одно к другому подпространств рассматривается как математическая конструкция, в которой пространство, охватывающее все её элементы, называется объемлющим пространством, а вложенные в него подпространства делятся на подпространства, являющиеся базой расслоения и слоем. Наблюдаемое нами как окружающий мир "лабораторное" физическое подпространство является базой расслоения, вне которой находятся подпространства, в которых проявляется скрытая структура элементарных частиц и осуществляются различные скрытые взаимодействия. Основные квантовые параметры, наблюдаемые в нашем "лабораторном" подпространстве (масса, заряд, спин, магнитный момент и т.д.) формируются в других слоях расслоённого пространства. Поэтому мы не можем точно рассчитать значения квантовых параметров в "лабораторном" подпространстве и вынуждены использовать для их определения методы вероятностного анализа.

По отношению к какому-либо данному подпространству (базе или слою) любое другое подпространство, входящее в полное объемлющее пространство, всегда находится в мнимой области. Между подпространствами-слоями или между базой данного расслоения и слоем возможна только информационная связь.

Условием функциональности физико-математической модели расслоённых пространств является "пространственный метаморфоз". Пространственный метаморфоз устанавливает различные геометрические формы одного и того же объекта, которые реализуются в подпространствах всего объемлющего пространства. Главным принципом пространственного полиморфизма является соблюдение условия коммуникативности отображений между различными слоями объемлющего пространства.

Основное уравнение Общей Теории Относительности А.Эйнштейна, согласно ТФП, представляет собой не уравнение какого-либо поля, а уравнение фундаментальной связи: пространство-время-материя. Существует ковариантная связь пространства-времени и вещества во всех подпространствах расслоённого пространства.

Элементарной частицей вещества, согласно ТФП, является "фундаментон" - "непроявленная" непосредственно в нашем "лабораторном" подпространстве частица, которая на самом глубоком уровне расслоённого пространства представляет собой основной (фундаментальный) диполь зарядов фундаментального поля (ФП) - тахион, а в других подпространствах проявляет себя как "голые" элементарные частицы (ГЭЧ). В сущности, он может рассматриваться как "планковская частица". Возбуждённое состояние фундаментона представляет собой осцилляцию этого диполя. Когда мы наблюдаем в нашем "лабораторном" подпространстве какую-либо элементарную частицу (например, протон или электрон) мы фиксируем лишь проявления устойчивых возбуждённых состояний фундаментонов. Метастабильные состояния фундаментонов соответствуют короткоживущим элементарным частицам (в том числе, резонансам).

Согласно ТФП, различные виды возбуждённого состояния (осцилляции) фундаментона порождают в других слоях расслоённого пространства различные виды ГЭЧ. "Голые" элементарные частицы представляют собой обычные фермионы, которые, согласно ТФП, не проявляют себя в "лабораторном" подпространстве в самостоятельном виде, без взаимодействия с физическим вакуумом (без образования "кварковых структур" принципиально нового типа по сравнению с прежними физическими представлениями).² Существует большое количество (около 800 тысяч) математически возможных видов ГЭЧ, но наблюдаемыми в нашем мире (при взаимодействии с физическим вакуумом) является лишь незначительная часть из них (в том числе, ещё не обнаруженные, но предсказанные ТФП)³, поскольку другие имеют время жизни менее 10^-13с, что не позволяет им проявить себя в "лабораторном" подпространстве. Остальные ГЭЧ представляют собой виртуальные частицы.

Структура физического вакуума состоит из своеобразных непроявленных в "лабораторном" подпространстве субкварковых частиц - элементарных частиц вакуума (ЭЧВ), каждая из которых состоит из ГЭЧ и антиГЭЧ (фермион-антифермионной пары). В результате, физический вакуум представляет собой смесь нескольких видов вакуума в соответствии с видом образующих их ГЭЧ. Согласно теоретическим расчётам ТФП, существуют девять видов вакуума. Но заметно проявляют себя в физическом мире только два вида вакуума, имеющие наибольшую плотность: в первую очередь - протон-антипротонный (~1,54×10³⁹см^-3), и во вторых - электрон-позитронный (~1,73×10²⁹см^-3). Основные свойства "лабораторного" физического вакуума (в том числе, например, диэлектрическая проницаемость) определяются свойствами протон-антипротонного вакуума.

В случае, если в физическом вакууме (вне "лабораторного" подпространства) имеются "избыточные", непарные ГЭЧ, неспособные образовать ЭЧВ, они объединяются с ЭЧВ в "кварковые структуры", которые наблюдаются в "лабораторном" подпространстве как различные элементарные частицы. "Кварковые структуры" в ТФП отличаются от "обычных" кварков (как они ранее понимались в физике) именно наличием специфической структуры, определяющей их свойства. Причём, ТФП позволяет определить "периодический закон" для кварковых структур. Согласно ТФП, кварковые структуры не образуются лишь лептонными ГЭЧ, но они образовывают некоторый аналог кварковой структуры ("псевдокварковую структуру") в виде объединения с возбуждёнными ЭЧВ протон-антипротонного вакуума, что позволяет лептонам проявлять себя в "лабораторном" подпространстве. ТФП впервые смогла полностью объяснить все наблюдаемые парадоксальные особенности кварков, что ранее было невозможно.

Согласно ТФП, невозбуждённые ЭЧВ не наблюдаемы в "лабораторном" подпространстве. При возбуждении ЭЧВ происходит их поляризация (увеличение дипольного плеча между образующими их античастицами), они превращаются в пару близко расположенных и способных объединиться вновь виртуальных античастиц. Такое состояние ЭЧВ воспринимается как фотон. Процесс последовательного распространения возбуждённого состояния от одной ЭЧВ к другой (обуславливаемый воздействием переменного или импульсного поля) воспринимается как распространение света и одновременно определяет собой скорость распространения света в вакууме. В этом процессе последовательной передачи возбуждения от одной ЭЧВ к другой фотон теряет некоторую весьма незначительную часть своей энергии.⁵

Проекции осциллирующего диполя ФП фундаментона на другие слои расслоённого пространства представляют собой различные варианты вращательных движений зарядов ФП по круговым траекториям, а также по винтовой геодезической траектории на поверхности тора в подпространстве с псевдоримановской геометрией. Динамика движения зарядов ФП на тороидальной поверхности определяется полями двух токовых струн ФП. Одна токовая струна, проходящая через ось тора и уходящая в "бесконечность" (замыкающаяся на расстояниях порядка радиуса вселенной), создаёт магнитное поле, которое при взаимодействии с магнитным полем другой токовой струны, проходящей по оси тора, даёт результирующее поле вдоль n-витковой линии на поверхности тора. При этом, первая, наклонная струна вращается вокруг "осевой" струны, образуя "конус анизотропии" соответствующей ГЭЧ. Половина угла у вершины этого конуса называется в ТФП "углом анизотропии" (рис.1). Например, для электрона угол анизотропии составляет ~22°, для протона - ~17,5°. Эти два основных угла, определяют анизотропию свойств ГЭЧ, ЭЧВ и ЭЧ. Для невозбуждённых ЭЧВ угол анизотропии равен нулю, но при сильном возбуждении он становится больше нуля.

Рис.1 Схема ЭЧВ и ГЭЧ в одном из слоёв расслоённого физического пространства:  а - ЭЧВ;  б - ГЭЧ.

Силовые взаимодействия между атомами в молекулах и кристаллах имеют не сферическую, а осевую симметрию и, вследствие вращательного движения струн ФП в частицах, меняются во времени с очень большой частотой - порядка 10¹⁸Гц. Силы взаимодействия частиц всё время меняются, но вследствие очень большой частоты этих изменений это не приводит к каким-либо наблюдаемым эффектам.⁶

Практически все материальные структуры "помнят" о том, что в основе их лежит струна ФП, сканирующая по поверхности конуса. Эта память может проявляться и в макрообъектах, когда они имеют форму конуса или пирамиды с углом при вершине близком к 35° или 44°. Формирование таких геометрических объектов может обуславливать резонансные воздействия на состояние физического вакуума и веществ в области данных объектов. Это может обуславливать весьма необычные и разнообразные по своим внешним формам проявления подобного "форм-воздействия".

Гравитация в ТФП объясняется как результат экранирования элементами структуры ЭЧ силовых линий ("струн") фундаментального поля. Гравитационный экран, имеющийся у каждой элементарной частицы, имеет не сферическую, а осевую симметрию. В результате, эффективная величина этого экрана зависит от ориентации ЭЧ. В направлении вектора спина ЭЧ эффективный размер экрана больше, чем в ортогональной ему плоскости. (Экран максимален вдоль оси вращения субструктуры у ЭЧ.) Следовательно, если спины ЭЧ, входящих в состав атома (в основном, нуклонов, поскольку они определяют основную массу), ориентированы в одну сторону, то в этом направлении гравитационная сила будет максимальной, а в перпендикулярной плоскости - минимальной. Потеря массы ЭЧ с ориентированной спиновой структурой может составлять приблизительно 20-50%. К сожалению, экспериментальная проверка этого представляет большую сложность, поскольку этот эффект может быть выделен лишь при обеспечении почти полной спиновой ориентации ЭЧ в макрообъектах (массой в доли грамма и более).

Гравитационные силы возникают в результате экранировки натяжений вакуума, которые всегда действуют на любую ЭЧ, однако, при скоплении в малом объёме очень большого числа частиц может возникнуть "вытеснение" некоторой части ЭЧВ и, в связи с этим, ослабление сил натяжения вакуума. Если концентрация ЭЧ в данном конечном объёме близка к концентрации ЭЧВ (~10³⁹см^-3)⁷, то силы гравитационного взаимодействия между ними могут очень сильно снизиться. Снижение гравитационных сил обуславливает дефект массы и выделение энергии. Поэтому ТФП теоретически предсказывает возможность выделения гравитационно-вакуумной энергии в недрах звёзд и планет.

Выявленная в ТФП анизотропия свойств электрона (как и других ЭЧ) позволила объяснить механизм формирования "куперовских пар" при возникновении сверхпроводимости, а также вычислить температуры перехода в сверхпроводящее состояние для различных веществ, совпавшие с экспериментальными данными. Куперовская пара образуется когда оба электрона сближаются настолько, что их структуры во внешнем, по отношению к "лабораторному", подпространстве захватывают друг друга в "ловушку" конусов их анизотропии. И.Л.Герловиным был предсказан теоретический предел температуры сверхпроводящего состояния обычного типа равный ~100°K, что впоследствии подтвердилось экспериментальными данными.[97] По мнению И.Л.Герловина, формирование сверхпроводящего состояния вещества обеспечивается возбуждёнными ЭЧВ. "Обычная" сверхпроводимость определяется возбуждением электрон-позитронного вакуума (чему, например, способствует микропористость высокотемпературных сверхпроводящих керамик). Но также возможно формирование высокотемпературной (до 10⁵°K) сверхпроводимости с участием возбуждённого протон-антипротонного вакуума.

Одним из следствий разработки ТФП стало создание кристаллической модели атомных ядер.[96] По общепринятым представлениям, ядра атомов состоят из Z протонов и N нейтронов в ядре A. В отличие от этого, согласно ТФП, в ядре содержится A протонов и N отрицательных "метонов", которые нейтрализуют часть положительного заряда ядра. Метон - специфическое метастабильное состояние электрона, находящегося внутри ядра. В свободном виде он не существует. Метон образуется при определённом взаимодействии электрона с протоном, приводящем к "сжатию" электрона. Комптоновская длина волны метона равна трём комптоновским длинам протона, поэтому, в отличие от электрона, он может входить в состав ядра. Нейтрон, входящий в состав атомного ядра, таким образом, рассматривается как составная частица, состоящая из протона и метона. В системе координат, где элементы структуры ядра можно считать неподвижными, все протоны ядра образуют протонную, а все метоны - метонную пространственную фигуру. Их симметрии взаимосогласованы. Каждая из этих фигур по отдельности неустойчива, но вместе они образуют устойчивые ядра. Степень анизотропии поля (отношения максимума к минимуму) для протона равна 10⁷, а для метона 10²⁷, т.е. на 20 порядков больше. Поэтому строение ядра, в основном, зависит от числа и взаимного расположения метонных конусов анизотропии. Минимум поля находится на оси конуса анизотропии или в перпендикулярной к ней плоскости, проходящей через центр метона. Все протоны, отталкиваясь друг от друга, стремятся расположиться симметрично на элементах симметрии протонной фигуры ядра, где взаимодействие между протонами минимально, и на пересечении метонных конусов анизотропии, где связь с метонами максимальна.

Кристаллическая модель ядер хорошо объясняет причины неустойчивости некоторых изотопов веществ, приводящей к их радиоактивному распаду, и некоторые другие физические эффекты.

Также, в качестве одного из своих следствий, ТФП позволила объяснить почему твёрдые вещества плавятся при строго определённых температурах, был найден и подтверждён вычислениями способ теоретического расчёта температур плавления. Согласно ТФП, в кристаллической структуре веществ существуют специфические объекты - "крезоны" (критические резонансы) - которые представляют собой долгоживущие возбуждённые состояния ЭЧВ, расположенных в узлах симметрии кристаллов (например, в октаэдрических и тетраэдрических пустотах), что обусловлено анизотропией силового поля элементарных частиц.⁸ При размещении крезонов в межатомных пустотах кристаллов достигается максимум энергии связи крезонов с атомами кристаллической решётки. Поэтому даже в поликристаллических веществах крезоны играют определяющую роль в кристаллических и межкристаллических связях, обуславливая прочностные свойства этих веществ. Плавление веществ происходит в результате того, что крезоны выходят за пределы узлов симметрии кристаллов, разрушая внутри и межкристаллические связи.

В качестве одного из своих многочисленных прикладных аспектов ТФП позволила объяснить механизмы структурной активации чистой воды, а также химического катализа. Структурная активация веществ представляет собой переход их молекул в специфическое активное состояние с повышенной энергией, способствующей осуществлению химических реакций. Для воды это состояние подобно диссоциации её молекул на ионы H⁺ и OH^-. Однако, в действительности, происходит не диссоциация, а формирование "квазимолекул" воды H⁺e^- и OH^-e⁺ (квазикислоты и квазищёлочи), которые обладают высокой степенью устойчивости (на протяжении нескольких суток с постепенным снижением концентрации).⁹ Подобный эффект происходит, в основном, при различных вариантах активации воды электрическим током при наличии специальных сепараторов между электродами или без тока за счёт воздействия на воду электрического поля изолированных электродов (рис. 2).

Рис.2 Схема бестоковой (а)  и токовой (б)  физико-химической активации воды.

Согласно ТФП, существует некоторый постоянный уровень возбуждённого состояния реального физического вакуума. При этом, частицы электрон-позитронного вакуума располагаются на некотором расстоянии друг от друга с дипольным плечом ~1,79Å. Поскольку это плечо превышает расстояние между атомами молекулы воды (0,96Å между O и H и 1,53Å между H и H), эта виртуальная (в "лабораторном" подпространстве) электрон-позитронная пара будет стремиться разорвать молекулу воды на ионы. При этом, наиболее сильное воздействие оказывается на связь между O и H, поэтому молекула воды разрывается на ионы H⁺ и OH^-. Но ионы сразу же соединяются с обусловившими этот разрыв электроном и позитроном ЭЧВ, превращаясь в квазимолекулы H⁺e^- и OH^-e⁺ (рси. 3). Эти квазимолекулы постоянно присутствуют в некотором количестве в воде, но, будучи смешанными между собой, не проявляют каких-либо особых свойств. Однако, при наложении электрического поля эти квазимолекулы перемещаются к катоду и аноду, образуя устойчивые фракции активированной воды в виде квазикислоты и квазищёлочи.

Рис.3 Схема диссоциации воды при её физико-химической активации.

Активация веществ может происходить и при воздействии магнитного поля. В этом случае, поле обуславливает ларморову прецессию электронов, которые согласно ТФП обладают анизотропией свойств вдоль оси, совпадающей с направлением спина. Это способно воздействовать на состояние молекулярных связей вещества, обуславливая различные эффекты его физико-химической активации.

В соответствии с теоретическими предсказаниями ТФП о возможности физико-химической активации веществ были проведены эксперименты по активации энергетических характеристик жидких топлив. Исследования были выполнены в соответствии с требованиями существующих стандартов испытаний характеристик жидких топлив. Результаты этих экспериментов показали возможность увеличения теплоты сгорания топлив на 5-10% (рис.4), а также изменение ряда других характеристик активированного топлива. В частности, увеличение окислительно-восстановительного потенциала, уменьшение температуры вспышки на ~6°C, увеличение испаряемости, уменьшение поверхностного натяжения на ~4,8%, увеличение вязкости на ~2,6%. При этом, обнаружилась разница в характеристиках проб, отбираемых в зоне анода или в зоне катода топливного активатора.¹⁰ Также была выявлена необходимость эмпирического подбора оптимального режима работы топливного активатора и невозможность длительного хранения активированного топлива. В течение трёх часов после активации характеристики топлива возвращались в норму. Однако, было обнаружено, что в некоторых случаях происходит рост активации топлива в течение некоторого времени после прекращения воздействия топливного активатора.

Рис.4 Диаграмма прироста теплоты сгорания авиационного керосина ТС-1 после физико-химической активации.

К сожалению, научные идеи И.Л.Герловина оказались слишком необычны и трудны для понимания (в силу чрезвычайной сложности используемой математики) большинством других советских физиков. Кроме того, ТФП указывала на ошибочность многих усиленно развиваемых ими идей, что, естественно, не могло им нравиться. Поэтому "власть имущая" часть советской науки, цензурирующая все публикации по физической тематике, не дала И.Л.Герловину опубликовать значительную часть своих идей (даже хотя бы для их дискуссирования). Это обусловило практически полную неизвестность "Теории фундаментального поля" как в России, так и за рубежом, и нанесло колоссальный урон развитию мировой физики.

Как несложно заметить, ТФП является глобальной и всепроникающей по своим следствиям физической теорией способной объяснить огромный объём накопленного непонятого в современной науке. Разумеется, она ещё не является полностью завершённой и, как любая новая теория, может иметь скрытые ошибки. Однако, обеспеченное на её основе сравнение теоретических расчётов с экспериментальными данными показывает её перспективность. И.Л.Герловин сделал для развития ТФП всё, что было в силах одного человека. Дальнейшее развитие его идей должно осуществляться объединёнными усилиями многих учёных и требует непредвзятого отношения и больших интеллектуальных усилий, на которые, к сожалению, способны немногие.

¹Каждый нуклон может быть связан обменными силами притяжения не боле чем с тремя другими нуклонами.

²Это положение ТФП, пожалуй, наиболее непривычно с точки зрения ранее имевшихся физических представлений, хотя ТФП обеспечила его серьёзную аргументацию.

³Следует отметить, что ТФП уже продемонстрировала свою реальную предсказательную способность. В 1975 году в публикации [96] были предсказаны параметры тау-лептона, блестяще подтвердившиеся в 1982г. В начале 80-х годов И.Л.Герловин смог теоретически предсказать возможность существования и параметры нескольких открытых немного позднее новых элементарных частиц. Но поскольку из-за консерватизма редакторов советских физических изданий ему не удалось опубликовать эти (как и многие другие) результаты своих теоретических исследований, его приоритет на данные открытия был утерян.

⁴Например, И.Л.Герловин счёл необходимым выделить протон-антипротонный вид вакуума несмотря на то, что протон имеет кварковую структуру. Это объясняется другим пониманием сущности кварковых структур в ТФП по сравнению с ранее имевшимися представлениями.

⁵Это способно объяснить наблюдаемый астрономический эффект наличия у всех окружающих звёзд "красного смещения" спектра (что ранее интерпретировалось как следствие их "разбегания" от Солнечной системы).

⁶В некоторых случаях эта частота колебаний направления анизотропии может уменьшиться, что способно обусловить проявление различных эффектов.

⁷Концентрация частиц равная ~10³⁹см^-3, вероятно, является предельной для физических объектов (соответствует нейтронным звёздам).

⁸В сущности, крезоны представляют собой хорошо известные в физике короткоживущие элементарные частицы-резонансы, выбиваемые из твёрдого или жидкого тела или образующиеся в вакууме при ядерных реакциях.

⁹Этот эффект был обнаружен эмпирически и ранее считался необъяснимым (несмотря на эффективное практическое применение), что обусловило объявление его "несуществующим" со стороны многих учёных.

¹⁰Использовался метод активации жидкости электрическим полем.

Copyright © 2000-2011 [Psi-world, Russia]. All rights reserved.
Revised: 17.08.11.