Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Теоретическая физика ушедшего XX века находится сегодня в глубоком кризисе, обусловленном, прежде всего невозможностью объединения двух доминирующих теорий – релятивизма и квантовой механики. Указанный кризис существенно усугубляется последними экспериментальными достижениями, полученными в XXI веке, которые подчас не вписывающимися в стандартизованные теоретические модели физики XX века. Здесь, прежде всего, следует отметить надежную регистрацию движения материи и электромагнитных возмущений со скоростями, существенно превышающими скорость света (например, в космических струях, при распространении нейтрино, гамма всплесков и др. [1–3]). К другим принципиально важным результатам можно отнести обнаруженный «зоопарк» элементарных частиц на Большом Адронном Коллайдере (порядка 70) и данные ряда недавно опубликованных экспериментов [4–7]. Укажем в этой связи также нобелевскую премию по физике, присужденную 2022 году, которая снимает столетнее ограничение на скорость распространения сигналов.
В плане выхода из сложившейся кризисной ситуации настоящая работа рассматривает обоснование фундаментальных констант аэрофизики, плазмодинамики и космологии на основе унифицированной математической формулировки законов классической физики на любых масштабах (как на космологических масштабах, так и на микро масштабах ядер, атомов и молекул). В частности, работа представляет единую формулировку знаменитых законов Гука, Ньютона и Кулона для стационарных (не зависящих от времени) процессов. Эта формулировка дается квазилинейным дифференциальным уравнением Пуассона — Больцмана для потенциала силового поля φ вида [8—11]
(1)
Здесь величина D представляет собой радиус экранирования Дебая — Гюккеля, который имеет место при моделировании любого силового поля. Из уравнения (1) за пределами экранирования на расстояниях, превышающих D, следует с произвольной наперед заданной точностью закон обратных квадратов для дальнодействующих и близкодействующих силовых полей.
Помимо хорошо известного закона обратных квадратов для нашего исследования весьма важным также является уравнение состояния рассматриваемой среды. Запишем данное уравнение в классической форме, определяющей эффекты близкодействия через величину давления
(2)
В этой связи укажем, что в нашей работе рассматривается приближение механики сплошной среды, обладающей собственным давлением, частицы которой являются к тому же носителями элементарного заряда. Фактически нами в приближении механики сплошной среды совершается переход, аналогичный переходу от кинетического уравнения Л. Больцмана, описывающему с помощью «столкновительного» члена эффекты близкодействия, к кинетическому уравнению А.А. Власова. А.А. Власовым в 1938 году была предложена модель объединения близко и дальнодействующих эффектов в рамках кинетической теории заряженной материи.
Другим принципиальным моментом работы служит предельно малое отличие (по модулю) в распределении потенциалов около «точечных» электрических зарядов в центрах протона и электрона. Подобное предельно малое отличие около центров разного диаметра (и массы) у протона и электрона приводит к наличию малого суммарного не скомпенсированного электрического заряда у тела из барионной материи, который по определению прямо пропорционален его барионной массе. Присутствие этого заряда генерирует силовое взаимодействие с потенциалом ϕ в окружающем рассматриваемое тело внешнем пространстве (и, в частности, в «физическом вакууме» данного пространства). При этом гравитационный процесс описывается взаимным действием электростатических сил, определяемых градиентом своего потенциала, и градиентом давления внешней среды. Силовое поле в окружающем тело пространстве для стационарного случая задается уравнением (1) и соответствующими условиями на внешней границе изучаемой области. Распространение в свободном пространстве подобного силового поля определяется системой расширенных уравнений Максвелла. Уравнение (1) дает также известный закон Гука для упругих материалов и позволяет моделировать силовые взаимодействия в кристаллических решетках [8–11].
На основе представленного закона единым унифицированным путем описываются стационарные гравитационные, электростатические, сильные и слабые силовые поля и реализуемые ими взаимодействия. Работа содержит примеры практических приложений из области аэрокосмической техники, прикладной плазмодинамики, наблюдательной астрофизики и космологии.
Дано обоснование фундаментальности трех известных физических констант: гравитационной постоянной Ньютона, постоянной Больцмана и диэлектрической проницаемости вакуума (постоянной Кулона). При этом к вспомогательным константам физики в нашем подходе относятся скорость света в вакууме и постоянная Планка. Нобелевская премия по физике 2022 года подтверждает возможность отказа от фундаментального значения скорости светав свободном пространстве (основного постулата релятивизма).
Продемонстрирована актуальность вопроса определения фундаментальных констант и построена процедура объединения всех основных взаимодействий в наблюдаемых природных явлениях (гравитационных, электромагнитных, слабых и сильных). В работе рассмотрен ряд актуальных научных обобщений и технических приложений.
