Кровавое воскресенье

Кровавое воскресенье

Волноводы в природе.

Лукьянов Р.Ф., Маканин С.Р.

                                             г. Пермь , 2013г.

                                                  Предисловие

     В статьях рассматриваются вопросы образования и  взаимодействия материи от элементарных частиц до вселенной. Основой развития сложных форм материи служат её волноводные свойства. Все многообразные явления природы объясняются направлением, поступательной и круговой скоростью движений, материальных тел. На качественном уровне, без сложных  математических выкладок, даётся описание таким абстрактным понятиям, как ток, магнит, квант, гравитация и т.п.

Мы заранее приносим благодарность читателям, которые наберутся терпения дочитать статьи  до конца, и дадут  свою оценку нашим взглядам. Любая критика, пожелания, предложения, обсуждение деталей  со стороны читателей будет нам очень полезна для уточнения наших представлений.

Лукьянов Р.Ф. -  lukyanov.geo@mail.ru,  

 Маканин С.Р. -   GEMEX@yandex.ru.

                               Некоторые законы движения в волноводах.

      Волновые движения в природе всегда связаны с материальными носителями. Волны на воде это механические колебания  молекул воды. Звуковые волны  - упругие колебания воздуха. В земле также распространяются волны за счёт упругих колебательных движений среды, «освещающие» строение земных недр. Оптические и электромагнитные волны связаны с распространением элементарных комочков  энергии - квантов. Поэтому в дальнейшем,  при  описании рассматриваемых  явлений, под понятиями волна, лучевой путь, луч имеется в виду поток  материальных  носителей.

      Волновые движения оптические, электромагнитные, акустические имеют много общего. Рассмотрим поведение акустических волн в горизонтально слоистой среде. Для упругой продольной волны в плоско - параллельной  среде, на основании закона отражения-преломления (закон Снелла), на лучевом пути имеют место следующие равенства:

 = == p = dt/dx     (1)

Здесь  – пластовые скорости, – углы падения сейсмического луча на границы, p – параметр  лучевого пути, определяемый как приращение времени  dt на ограниченной базе dx, стремящейся к нулю. При распространении в  среде каждый луч имеет свой параметр. Тождества (1) действительны для световых волн, радиоволн,  звуковых волн. Очевидно, что при движении вдоль лучевого пути волны в среде с изменяющимися скоростями, её путь будет таким, чтобы сохранялось значение параметра  p.

     При нарастании скорости вдоль лучевого пути  достигает 90 градусов и  волна неизбежно из падающей превратится в восходящую.  При не ограниченом наростанием скорости в среде глубина проникновения луча ограничена.  Исключение для луча строго  вертикального падения.

     При наклонных и криволинейных границах равенства на границах сохраняются, но приобретают сложный математический вид. В значение параметра входят величины, характеризующие углы наклона границ в точках их пересечения лучом.

     При возбуждении сигналов в точке на поверхности земли (упругих, электромагнитных, световых) они распространяются во все стороны с одинаковыми локальными скоростями, это экспериментально установленный факт. Происходит унаследованное  суммарное сложение скоростей  источника возбуждаемого движения, среды и приёмника.

     При переходе  лучом  границы из низкоскоростной среды в высокоскоростную, радиус кривизны луча  уменьшается. Угловой раствор лучевой трубки увеличивается. Энергетический поток материальных носителей, без изменения их количества, обеспечивает физические эффекты на большей площади, чем при однородной среде, или тем более при снижении скоростей.

  Закон изменений интенсивности сферического (точечного) источника в зависимости от квадратов расстояния до него (для любого кругового сечения)  имеет  вид:

                     при V=const    (2)

Этот закон соответствует закону сохранения энергии, так как площадь фронта волны излучения сферы 4πr²  (так же как и окружности πr², её сечения) растет прямо пропорционально квадрату расстояния.

   Для серии плоскопараллельных пластов заменяя   /  равенство (1) можно переписать в виде:

/  (3), где – горизонтальное приращение лучевого пути,    расстояние  до мнимого изображения центра луча, а - скорость подхода луча к наблюдателю.

Закон обратных квадратов (наиболее общий для любых типов источников энергии) примет вид:

                /)² =( /)²     (4)

     Законы отражения-преломления (Снелла ) явно связаны как с кинематическими свойствами среды (вращательно-поступательными движениями атомов), так и видом орбитальной траектории волнового движения. Как кванты, так и звуковые колебания на своих траекториях вдоль лучевого пути движутся разнонаправлено (вперёд - назад). Частота этой разнонаправленности и вращательно-поступательные скорости определяют степень взаимодействия кванта с веществом, его отражательные, преломляющие  и поглощающие характеристики.

     Скорости зависят от энергетических характеристик источника и физических свойств среды. При импульсных сигналах большой величины возникают ударные волны, скорости которых в среде определяются энергетическими характеристиками источника. Они деформируют среду и быстро затухают. В сложно связанных средах даже не очень сильный сигнал механически  взаимодействует   со  средой и такой сигнал наоборот, будет распространяться медленно, со скоростью механического разрушения связей в среде.

     Всегда  в момент излучения источником закладывается определенная информация – унаследованная скорость,  диаграмма направленности излучения, значение параметра для каждого кванта, поляризация, амплитуда, частота, фаза и т.д. То, что будет воспринимать наблюдатель, зависит от свойств среды и относительной скорости источника излучения и наблюдателя.

   На основании закона отражения- преломления можно сделать следующие выводы:

1. Любой волновой процесс вдоль луча (или для единичного комочка материи – кванта)   во времени и в пространстве распространяется так, чтобы сохранять свой начальный локальный параметр  (величина обратная мгновенной скорости по координате х).

2. Скорости волновых процессов, возникающих в источниках, связанных со средой, унаследовано зависят от движения самой среды в точке возбуждения и свойств среды,  в которой они распространяются.

3. При нарастании скорости с глубиной исследований все падающие волны, кроме волны с вертикальным падением, превратятся в восходящие. Чем больше углы падения, тем меньше глубины проникновения волн.

4. Среды с низкими скоростями могут быть своеобразными  волноводами, концентрирующими волны. Вращающийся низкоскоростной материальный объект, находящийся в высокоскоростной среде, будет аккумулировать  материю.

5. Малоразмерные, элементарные волноводы  плоские с  овальными траекториями . Большие- дискообразной формы. Размеры их определяются равенством поступательной и вращательной скорости на границе волновода.

6. Если в волноводе граничная круговая скорость превышает поступательную скорость, то на его границе образуются самозамкнутые локальные малоразмерные объекты – новые волноводы.  Их кинематические характеристики зависят от  соотношения  между поступательной и вращательной скоростей родительского волновода.

7. При достижении волноводом поступательной скорости выше скорости окружающей среды он потеряет свои волноводные свойства и  распадётся на составляющие его элементы.

Разомкнутые волноводы известны в природе, это поверхностные низкоскоростные породы в которых распространяются упругие волны от землетрясений, миражи зрительные в воздухе и звуковые в толщах воды. Искусственные волновод, например, оптико-волоконный кабель. Однако роль волноводов  в физических явлениях, на наш взгляд, более существенна, чем предполагается.

      Воспользуемся  Википедией  и   рассмотрим скорость, которую необходимо придать объекту, относительно Земли, чтобы он  находился на орбите. Соответственно, для вычисления первой космической скорости необходимо рассмотреть равенство :

               (4)

Где  m - масса объекта, M - масса планеты, G - гравитационная постоянная (6,67259·10⁻¹¹ м³·кг⁻¹·с⁻²),  - первая космическая скорость, R - радиус планеты.

Подставляя численные значения Земли ( M = 5,97·10²⁴ кг, R = 6 371 км), найдем:

 7,9 км/с.

     Вторая космическая скорость (параболическая),  наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту, масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела, для  компенсации гравитационного притяжения этого небесного тела.

      Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, является его характеристикой. Для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с. Тело, имеющее около Земли такую скорость, становится  спутником Солнца.

     Параболической вторая космическая скорость называется потому, что тела, имеющие при старте скорость, в точности равную второй космической, движутся по дуге параболы относительно небесного тела. Однако, если энергии телу придано чуть больше, его траектория перестает быть параболой и становится гиперболой; если чуть меньше, то она превращается в эллипс.    Для получения формулы второй космической скорости решается задача, какую скорость получит тело на поверхности планеты, если будет падать на неё из бесконечности. Очевидно, что это именно та скорость, которую надо придать телу на поверхности планеты, чтобы вывести его за пределы её гравитационного влияния этой планеты.

Запишем закон сохранения энергии:

где слева стоят кинетическая и потенциальная энергии на поверхности планеты (потенциальная энергия отрицательна, так как точка отсчета взята на бесконечности), справа на бесконечности  (энергия равна нулю). Здесь m — масса пробного тела, M — масса планеты, R — радиус планеты, G — гравитационная постоянная, v₂ — вторая космическая скорость.

Решая это уравнение относительно v₂, получим

Между первой и второй космическими скоростями существует простое соотношение:

Квадрат скорости убегания равен удвоенному ньютоновскому потенциалу Ф в данной точке :

Скорость убегания это минимально необходимая скорость тела, позволяющая преодолеть притяжение планеты ( звезды,  галактики) в данной точке.   Эта космическая скорость не постоянна для всех точек галактики, зависит от координаты и от распределения масс вещества в Галактике.

Локальные скорости «убегания» планет солнечной системы и радиусы действия этих скоростей  зависят от масс планет и  образуют  объёмный  анизотропный  скоростной волновод.  В точках  равенства ньютоновского потенциала от двух разных космических объектов скорости отрыва будут совпадать. При переходе этой границы материальное тело подчиняется тому объекту, чей ньютоновский потенциал выше.          

  Солнечную  систему   можно представить в виде дискообразного вихря,  вращающегося вокруг галактического центра со скоростью 550км/с  и  захватывающего космические тела,  попадающиеся на её пути. Захваченные тела первоначально будут иметь траектории движения и вращения в соответствии с своим начальным параметром  р , заметно отличающиеся от обычных планет. Например, если их движение будет встречным относительно вращающегося волновода Солнечной системы, то вихревой поток их сначала развернёт перпендикулярно орбитальному движению планет. А затем снова впишет плоскость, но с обратным, относительно первоначального,  круговым движением. Во вращающемся скоростном волноводе  Солнечной системы они постепенно впишутся в параметры  старых планет. Таким образом, Солнечная система (как и любая другая звездная система) растёт  за счет захвата материальных тел. Даже достаточно далеко расположенные от планет  тела могут быть захвачены на спутниковую орбиту с обратным движением и вращением спутника. Таким образом, космические объекты - наша Земля, Солнце, Галактика, Вселенная являются скоростными волноводами,  концентрирующими материальные тела. Поверхности  равенства гравитационных потенциалов (скоростей отрыва) в зависимости от взаимного  расстояния  Солнце -   планета  меняются, создавая эффекты ёрзанья спутников этих  планет. Размеры Солнечной системы определяются равенством поступательной скорости вокруг галактики с вращательной скоростью на её границе.

Для объяснения многих физических законов  часто используются понятия эфир, энергетический вакуум и др. Они нужны для объяснения многих физических явлений, природа которых не ясна. На наш взгляд в природе существует только материя и пустота. А переносчиком многих взаимодействий являются кванты – элементарные точки материи. Квант имеет поступательную и вращательную скорость. Поляризация квантов зависит от направления вращения кванта по отношению к направлению его движения в пространстве.

   Поступательная скорость квантов (электромагнитных, световых, рентгеновских, гамма-лучей и т.п.) в пустоте  максимальная - с. Скорость их в вещественных объектах существенно ниже и зависит от частоты квантов. Некоторые вещества становятся волноводами для определённых типов  квантов. Испускание  квантов  при различных воздействиях  на вещество – факт, подтверждённый   многочисленными  экспериментами. Даже при расчёсывании своих волос мы видим искры и слышим их треск.

    Магнит – это своеобразный замкнутый на себя волновод для сверх низкочастотных квантов. Известно, что ферромагнетики (железо) обладают отдельными микроскопическими (~10^-4 см) областями (доменами), в которых  при намагничивании по полю ориентируются не магнитные моменты отдельных атомов, а целые области самопроизвольного намагничивания. В таком  волноводе плотность потока низкочастотных квантов  выше, чем в окружающем магнит пространстве. Они  и определяют характер действий магнита на материальные тела. При движении проводника в магнитном поле в нём локализуются  сверх низкочастотные кванты, будем называть их кванты электричества. Если проводник это рамка, стороны которой двигаются в разных направлениях в магнитном поле, то электрические кванты будут иметь разную поляризацию. Скорость вращения рамки будет определять частоту изменения интенсивности их потока. По одной стороне рамки по отношению к поступательному движению квантов их  вращение будет по часовой стрелке, по другой стороне рамки против часовой стрелки. Проводники  будут волноводами  для электрических квантов, так как скорость в них движения квантов значительно ниже, чем в воздухе. Это и есть переменный электрический ток. При замыкании проводников электрические кванты  с противоположной поляризацией аннигилируют, образуя в соответствии с законом сохранения энергии, в воздухе световые кванты в виде искр, а в проводнике тепловые. При размыкании проводника электрические кванты из воздуха преломляются в волноводный  проводник, препятствуя разрыву (самоиндукция). Очевидно также, что если для оптических волн имеются вещества поляризаторы, пропускающие волны определённой поляризации световых квантов, то так и для электрических волн для разных частот  имеются вещества, из которых изготовляются диоды,  пропускающие  электрические  кванты только одной поляризации.

         Что бы понять, как из сверх низкочастотных квантов образуются высокочастотные световые рассмотрим этот процесс подробнее. При столкновении низкочастотных квантов для поступательного движения справедливы законы сохранения энергии и импульса.

(±) = (±)   и      d=d для импульсов;

(±) = (±)   и    d = d, для кинетической энергии;

Массы равны, поступательные скорости равны, при центральном ударе  обмена энергией  нет. Под массой мы понимаем количество материи в объекте.

При касательном ударе кванты получают относительно друг друга противоположное вращательное движение и изменение направления поступательного движения = -   и    = 0. (Не отрицательную энергию - , а противоположно направленную).

Для вращательного движения, энергия квантов  Е=hυ = (mvr)υ, учитывая, что масса (количество материи) не меняется, получим - dr/r =  dυ/ υ. Увеличение  частоты υ приведёт к появлению собственно вращательного движения и образованию  орбитальных радиусов вращения  квантов. Таким образом, при встречном взаимодействии высокоплотных потоков квантов с условно нулевой частотой (электрических) образуются  высокочастотные кванты с циклоидальными траекториями.

   При низкоплотных встречных потоках электрических разнополярных квантов в ячейках ёмкость- индуктивность мы, как и в электрогенераторе,  имеем дело не с изменениями частоты квантов, а с изменениями их количества по резонансному закону.

      Суммарная кинетическая  энергия структурных элементов вещества (теплота) связана с движением его атомов, молекул и других частиц. Передаётся телами в виде излучения квантов  по всему спектру частот. Имеет явно выраженный максимум при определённой частоте,  который с ростом температуры смещается в сторону больших частот. Выравнивание теплоты между телами излучением инфракрасных волн от горячих тел с избытком квантов  к холодным очень похоже  на выравнивание концентрации электрических квантов с условно «нулевой частотой» между телами при их соприкосновениями.   Квант - самая распространённая по численности частица во Вселенной. На один нуклон приходится не менее 20 миллиардов квантов. Диапазон длин волн (частот) квантов огромен. Любой вещественный объект имеющий скорость для электрических квантов ниже, чем в пустом пространстве, является своеобразным волноводом для них. Чем ниже в нём скорость, тем выше концентрация квантов,  распространяющихся в нём по замкнутым траекториям. При контакте любых двух физически неоднородных тел на их концах наблюдаются электрические явления. С этим связано пироэлектричество, пьезоэлектричество, термоэлектричество.  К этой же группе явлений принадлежит появления электричества при контакте проводников и непроводников, трении и т. д. По нашим представлениям все электрические явления это взаимодействия сверх низкочастотных квантов с противоположной  поляризацией.

    К ним же относится статическое электричество — совокупность явлений, связанных с концентрацией низкочастотных квантов на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. Носители электрического заряда – электроны, взаимодействуют с электростатическими и электромагнитными полями квантов. Электрон – это элементарный материальный объект имеющий форму тора (самозамкнутый уплощённый объём) и размеры значительно больше, чем  кванты. Он является своеобразным волноводом для них. В радиолампах и других электронных устройствах он является переносчиком низкочастотных (электромагнитных) квантов. Чем выше поступательная скорость электрона, тем больше его размеры и тем больше квантов, направление движения которых совпадает с направлением движения электрона, которые концентрируются вокруг него. Создаётся эффект роста его массы. При достижении скорости электрона равной скорости квантов в веществе, он теряет свои волноводные свойства и разваливается на составляющие кванты (Черенковское излучение).

1. Литература: Википедия. Научный портал: Физика

2. Справочник по физике.  2004.Яворский Б.М., Детлаф А.А.

3. Справочник по математике. 1981. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А.

                          Возможная  модель   вселенной.

     Космология это описательная наука и многие её наблюдения можно трактовать различно.  Окружающая нас картина мира зависит от масштаба наблюдателя. Наш масштаб мал по сравнению с изучаемой изнутри космологической картиной.  И наоборот, наш масштаб огромен по сравнению с размерами атомов и молекул окружающих нас вещей. Но основные физические законы соблюдаются при изменениях масштаба. При рассмотрении модели  принято, что время линейно и однонаправлено, пространство евклидово и физические законы одинаковы для любых масштабов материи.

    Согласно эффекту Доплера, при сближении в движении приемник – источник длина волны уменьшается (наблюдается синее смещение), а при удалении  увеличивается (красное смещение).  Эмпирически установленным законом движения галактик, скорости которых определяются с использованием эффекта Доплера, является закон Хаббла: лучевая скорость V любой галактики пропорциональна расстоянию r от неё:

V  = Н₀r  (1)

где Н₀ - коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла.                 Большинство независимых современных оценок Н₀ дают для этого параметра  значение 70 - 80 км/с на мегапарсек.

При малом значении красного смещения ( z ) выполняется приближённое равенство:

(2)         и       cz = V   (3)

где  λ - наблюдаемая длина волны линии, λ₀ - длина этой же волны в лаборатории, r - расстояние, c - скорость света.

    Проблема оценки Н₀ осложняется тем, что, помимо космологических скоростей, связываемых с расширением Вселенной, галактики ещё обладают собственными скоростями, которые могут  составлять от нескольких сотен км/с до  величин свыше тысячи км/с. Измерения показывают, что закон Хаббла плохо выполняется или совсем не выполняется для объектов, находящихся на расстояниях ближе 10- 15 млн св. лет, где влияние собственных скоростей велико. Так в ближней к нашей галактике зоне (до 1 Мпк) разброс скоростей галактик носит хаотический характер, вплоть до того, что некоторые из них к нам приближаются (рис.1).

Наряду с линейным ростом отмечается  также колебательный характер зависимости скоростей галактик с увеличением  расстояний.    Закон Хаббла плохо выполняется и для галактик на очень больших расстояниях (в миллиарды св. лет), которым соответствует величина z > 1. Расстояния до объектов с таким большим красным смещением теряют однозначность, поскольку зависят от принимаемой модели Вселенной. В качестве меры расстояния в этом случае используется красное смещение.

Наиболее удалённые, обнаруженные в настоящее время, сверхновые , обладают красными смещениями   z  до 2.  Для удалённых квазаров эта величина достигает 8-9.

Рис.1. Скорости перемещения галактик относительно нашей галактики в зависимости от удаления.

     В современных теориях красное смещение объясняется как расширение Вселенной. С помощью этого закона можно рассчитать Хаббловский возраст расширения Вселенной:

(4)

Согласно современным данным Вселенная появилась около   13,75 млрд. лет назад. В космологии  используется термин сфера Хаббла — это область Вселенной  за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью  большей,  чем скорость света. Радиус сферы Хаббла  r =    (5) равен 13.75 млрд световых лет.

   Бесспорно, что имеют место определённые допплеровские вклады в сдвиги спектральных линий звёзд. Об этом убедительно свидетельствуют годичные вариации положений этих линий, скоррелированные с движением Земли вокруг Солнца: для звёзд, наблюдаемых вблизи эклиптики, размах этих вариаций соответствует удвоенной орбитальной скорости Земли. Для близко расположенных объектов (двойные звёзды) также проявляется этот эффект. Но корректно ли сдвиги линий звёзд полностью приписывать действию эффекта Допплера за счёт расширения вселенной?

   Для кругового движения плоского тела, твёрдотельного, по нашим умозрительным меркам, существует общеизвестный закон:

V  = ѡr  (6), где ѡ=2πν  -  круговая частота  ν . Он по форме аналогичен линейной зависимости (1).

Если допустить, что наша вселенная имеет форму диска, то для кругового движения  вселенной останутся   справедливыми выражения 1-3. А отклонения от линейной зависимости  будут связаны как с собственными скоростями, так и направлениями в которых производятся измерения.

    Действительно, для оптически прозрачного диска, который поступательно движется и вращается по закону близкому к приведённому формулой (6), расстояния между точками не меняются или очень медленно изменяются в зависимости от величины отношения толщины диска(h) к его радиусу (r). В таком прозрачном диске движущийся световой квант будет подчиняться законам Кориолиса и Снелла.  Силы, связанные с законами Кориолиса, равны по величине и противоположно направлены, для квантов приходящих от центра вселенной и из краевых частей. Для закона Снелла  на рис.2 на плоскости приведены построения для лучей приходящих от объектов с высокой и низкой скоростью вращения. Частота кванта не меняется. Для простоты рассмотрен двухслойный путь.

О - фактическое положение звезды. - мнимое изображение звезды. N- наблюдатель на Земле.  ОВN- фактический путь светового кванта. =R – измеренный наблюдателем путь кванта. AN=X- «горизонтальное» смещение изображения звезды. AC= ,  CN=. OB=   ,  BN=.

x/rV  (7)   /=/=X/R   (8)

X- смещение по «горизонтали» изображения космического объекта.

R- расстояние до мнимого изображения объекта, измеренное по красному смещению наблюдателем. Для среды с непрерывно меняющейся скоростью по  закону (6) выражение (8) остаётся справедливым. Величина R будет изменяться для земного наблюдателя  в соответствии с разницей круговых скоростей звезды и Солнца, несмотря на то, что расстояние между ними не меняется.

  Таким образом, согласно закону Снелла,  (8) расстояние до мнимого изображения космических объектов изменяется в зависимости от их круговых  скоростей. Именно это основная причина наблюдаемых красных смещений, так как Солнечная система расположена довольно близко к центру вселенной. Равенство (8) и выводы остаются справедливыми для всех типов квантов, не только световых.

Рис.2. Лучевые пути от объектов с разными скоростями.

    Если в формуле закона Хаббла (1) принять, что Н₀ это ѡ, то интерпретация полученных в наблюдательной космологии результатов, вычисленных по формулам 4-5, будет принципиально другой. Получится, что наша вселенная вращается (4) с периодом  2.24 млрд.  лет.  Что она должна иметь ось, дискообразную форму и вовсе не расширяется. Её размер определяется равенством круговой скорости и «поступательной» равной с на границе. Вселенная  растёт только за счёт поступления материала из внешнего пространства. Наша Солнечная система расположена, согласно данным рис.1, на расстоянии 0.5 Мпк от центра вселенной. Ближе к центру дискообразной вселенной находятся наиболее старые звёздные образования с фиолетовым смещением.  В краевой части  диска круговая скорость достигает максимальной скорости в нашей вселенной -  скорости света. Дискообразная  поверхность представляет собой границу, разделяющую нашу вселенную и сверхпустое физическое пространство, в котором скорости на несколько порядков выше, чем максимальная скорость (с) в нашей вселенной. Получается, что наша вселенная волновод. Согласно закону отражения-преломления (закон Снелла),  квант материи, движущийся со скоростью на несколько порядков выше, чем скорость света, при любом угле падения на поверхность такой вселенной, почти под прямым углом войдёт в пространство  вселенной и окажется в ловушке:

1/с (9), здесь      V  вне вселенной, на несколько порядков выше  с - скорости света.

При входе во вселенную из сверхпустого пространства, за счёт потери  поступательной скорости, высоко энергичный низкочастотный квант  превращается в протон.  Для высокочастотных квантов сверхпустого пространства наша вселенная не прозрачна.   Граничная область вселенной – сфера Хаббла,  для любого внутреннего материального  объекта является преломляющей. При выходе из вселенной и приобретении   разгонных скоростей свыше скорости света материальные объекты по закону  Снелла будут отброшены (преломятся) назад.

    Для подтверждения вышесказанного рассмотрим  общеизвестные факты. По данным наблюдательной астрономии внутри вселенной, к настоящему времени, образовались сверхскопления галактик. Эти системы по форме напоминают ленты или цепочки длиной в несколько сотен миллионов световых лет, в состав которых входят десятки скоплений галактик и сотни групп; эти цепочки сосредоточены внутри плоских слоев, между которыми находится пространство, практически свободное от галактик. В очень больших масштабах Вселенная имеет ячеистую структуру, между сверхскоплениями располагаются огромные полости с пониженной концентрацией галактик. На наш взгляд плоские слои вселенной должны быть параллельными между собой. И  именно параллельно этим плоскостям  происходит «поступательное» движение, в направлении которого вытянут элипсообразный диск вселенной. 

Астрономические наблюдения далеких галактик (с красными смещениями z>1) показывают, что свойства этих галактик характерны для очень молодых, вновь образующихся  звездных систем (рис.3).

Как видно из рис.3 , если среди современных галактик большинство относятся к спиральным и эллиптическим, то среди далеких большинство имеют клочковатую структуру. Далекие галактики меньше по размеру, чем близкие к нам звездные системы, значительно повышена доля не правильных.

Рис. 3. Сопоставление внешнего вида близких галактик (слева) с типичными галактиками при z >1 (справа) - далекими, молодыми звездными системами.

    В далёких галактиках выделяются объекты с большими значениями  z- квазары. Это объекты,  для которых V>c, образовавшиеся  в приграничной области  вселенной. Квазары позволяют изучать свойства газовых облаков окружающих вселенную. Свет квазаров проходит через облака, лежащие на пути между квазарами и нами, и в спектрах квазаров возникают линии поглощения, характерные для этих облаков. Было установлено:

1.  В газовых облаках с большими красными смещениями вещество менее богато тяжелыми элементами, чем в вещество в нашей Галактике и звездных системах, расположенных по соседству.

2.  В областях Вселенной с большими красными смещениями в состав звезд входит меньшая по массе доля материи, а в состав газа — большая доля, чем в близких областях Вселенной

Действительно, звезды образуются из газа,   в ходе этого процесса меняется его химический состав: из-за термоядерных реакций в недрах звезд в веществе накапливаются тяжелые элементы. Поэтому молодые облака газа, наблюдаемые на больших расстояниях, должны иметь меньшую долю тяжелых элементов, чем старые, что и наблюдается. Далее со временем запас газа в галактиках постепенно  исчерпывается. Это объясняет, почему на больших расстояниях в состав звезд входит меньшая доля массы, а  большая в  газовую среду. Таким образом, наблюдения линий поглощения в спектрах квазаров и характерный облик далёких  галактик наглядно показывают характер изменений Вселенной за счёт непрерывного поступления материи из внешнего пространства.

Астрономическими наблюдениями  установлено, что помимо отдельных источников излучения в виде звезд и галактик, во Вселенной есть излучение, неразделяемое на отдельные источники - фоновое излучение. Оно наблюдается во всех диапазонах электромагнитного спектра. Фоновое излучение в микроволновом диапазоне (называемое «реликтовым», с длиной волны от 300 мкм до 50 см, частотой от 6·10⁸ Гц до 10¹² Гц)  очень однородно, с точностью до тысячных долей процента его интенсивность постоянна по всему небу. Его высокая однородность облегчает его выделение от локальных источников. По- видимому,  микроволновое  (реликтовое)  излучение - это излучение, высвобождающее в момент преобразования  высокоэнергичных низкочастотных квантов в протоны на границе вселенной, соединении их с электронами   и образование  облаков   атомов нейтрального водорода. Испущенное при этом излучение, наблюдается с температурой  фона 2,7 градусов по шкале абсолютной температуры Кельвина.

По данным наблюдательной астрономии вселенная в больших масштабах изотропна, нет выделенных направлений. В нашей модели  она вращается, есть ось вращения. Несомненно, также наличия у неё поступательного движения. Учитывая, что любой материальный объект в нашей вселенной имеет энергию  E = m, скорость поступательного движения материи вселенной V = с,  а круговая скорость зависит от расстояния объекта  r от оси дискообразной вселенной.

Преобладающие силы,  действующие внутри вселенной на единичную галактику, в соответствии с законом тяготения, направлены к ближайшим местным центрам скоплений галактик. По закону всемирного тяготения  ускорение g галактики по модулю равно:

(здесь γ — гравитационная постоянная). Выражая массу скопления  M через его шаровой объем V=(4/3)πr³ и плотность ρ, получаем:

Выразив g  =   /r  из (9) получим  4/3γρ), отсюда

V = r (12) и  = ѡ    ( 13).    Где ѡ - имеет размерность частоты, как функции от плотности материи.

Снова приходим к общеизвестному выражению (6) :  V  = ѡr  .

Гравитационные силы заставляют «падать» любой объект во вселенной на местное скопление масс со скоростью  характерной для вращающегося  в плоскости твёрдотельного объекта. Для дискообразного объекта выражение (12) усложняется, и значение скорости зависит от соотношения толщины к радиусу диска.

   Любой материальный объект вселенной, имеющий круговую и поступательную скорость, описывает в пространстве траекторию циклоидального типа.

На рис.4  показаны циклоидальные  траектории материальной точки кругового и поступательного  движения.

Рис.4. Циклоидальные траектории.

     Если скорость вращения меньше поступательной скорости (кривая К),  то это укороченная циклоида. При равенстве поступательной и вращательной скоростей (кривая М)- циклоида. При вращательной скорости выше поступательной (кривая N)- удлинённая циклоида.

    Популяризаторы астрономии, описывая спиральные галактики, утверждают, что спиральные рукава – это ясли образующихся звёзд. В самом деле, в спиральных рукавах галактик скорость их вращения выше, чем их локальная поступательная скорость (спиральные галактики вращаются со скоростью, примерно, в два раза больше, чем положено в соответствии с законом всемирного притяжения). Поэтому материальные объекты в рукавах  двигаются по траектории  удлиненной циклоиды. За счёт этого образуются самозамкнутые , уплощённые объёмы вещества формирующие образования типа Солнечной системы.

    Кинематические особенности «гравитационных вихрей» будут определяться степенью различия поступательной и вращательной скоростей.  Самозамкнутый, уплощённый объём материи  в дальнейшем  развивается, согласно концепции Канта, от микроскопических тел к малым, а затем большим небесным телам в результате его волноводных свойств. В центре вращающего объекта будет концентрироваться наиболее плотные образования.

Для вращающего объекта характерна близкая к сферической (минимальной по площади) его форма. Для сферического источника энергии характерен закон, что интенсивность изменения его энергии обратно пропорционален квадрату расстояния r от источника.

=   (14)

В зависимости от направления излучения (внутрь или наружу) интенсивность излучения будет усиливаться или снижаться в соответствии с законом обратных квадратов расстояний. Закон обратных квадратов расстояний наиболее общий для любых типов источников энергии (закон Кулона, гравитации, освещенности, волновых движений и т.п.). В настоящее время в районе Солнечной системы, по данным литературных источников, в каждом кубическом метре находится примерно 4·10⁸  «реликтовых» фотонов. Это примерно в миллиард раз больше, чем частиц обычного вещества. Это излучение во вселенной однородно и  равномерно приходит со всех сторон, образуя  «унаследованный гравитационный вихрь», формирующий структуры Вселенной, хотя многие  детали этого процесса еще далеко не ясны.

Для Солнечной системы характерно:

1. Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении. Вращение Солнца вокруг его оси происходит в ту же сторону, в какую движутся планеты вокруг Солнца.

2. Большинство планет вращаются вокруг своих осей в направлении, соответствующем направлению их обращения вокруг Солнца (исключение составляют Уран и Венера).

3. Орбиты планет, кроме Меркурия и Плутона, лежат почти в одной плоскости, мало наклоненной к плоскости солнечного экватора.

4. Орбиты большинства спутников планет близки к круговым, а движения большинства спутников по их орбитам происходят в том же направлении, в каком планеты движутся вокруг Солнца.

5. Орбиты спутников в большинстве своем мало наклонены к плоскостям экваторов своих планет.

Эти закономерности объясняются тем , что Солнечная система образовалась как единый объект в спиральном рукаве галактики Млечный Путь.

Кроме вращательного и «поступательного» движения граничные области дискообразной вселенной, по-видимому, периодически испытывают опрокидывающиеся моменты. Об этом говорит отсутствие преимущественного направления вращения галактик. У траекторий циклоиды и удлиненной циклоиды есть особые точки, где кинетическая и внутренняя вращательная энергия взаимно компенсируются, а скорость меняет своё направление. Это может опрокидывать отдельные граничные  слои вселенной, что и приводит к изменению направлений  вращений галактик и их смещению в пространстве.

Очевидно также, что кроме нашей вселенной существуют огромное количество других вселенных, но физические законы там такие же, что и в нашей вселенной. Термин «поступательное» движение мы не расшифровываем, по видимому это также какое то вращательное движение.

     Мы  коснулись только некоторых, наиболее известных эффектов наблюдательной космологии,  стремясь уяснить для читателей физическую картину наблюдаемых явлений. Некоторые детали этой картины, возможно, связаны с  другими факторами. Так, в статистике лучевых скоростей для звёзд с постоянной яркостью обнаруживается связь между значением лучевой скорости и спектральным типом звезды, а у звёзд с переменной яркостью изменения яркости коррелируются с изменениями лучевых скоростей. Использование предлагаемой нами  модели строения вселенной, как гигантского волновода,  объясняющие  покраснение спектров,  может расширить и  обогатить наши знания о вселенной. Заимствованные результаты наблюдений других  авторов излагались в духе наших представлений.

Литература:

1. Википедия. Научный портал: Астрономия.

2. Справочник по физике.  2004.Яворский Б.М., Детлаф А.А.

3. Справочник по математике. 1981. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А.

          Возможная  модель  строения и поведения  квантов.

     Квант – точечный, плоский комочек материи, имеющий круговое, орбитальное   и поступательное движение. Квант распространяется поступательно со скоростью света. Его круговая орбитальная скорость характеризует частоту. В зависимости от скоростей  поступательного и орбитального вращательного движения траектория кванта представляет циклоидальную форму. Для низких частот это укороченная  циклоида, при круговой скорости, превышающей скорость света в веществе – удлинённая циклоида. Длина волны это поступательная  скорость,  делённая на частоту вращения, чисто формальное выражение. При  равенстве поступательной и круговой скорости  траектория – циклоида.   При условной нулевой частоте получается циклоида – прямая линия. Но в природе нулевой частоты нет. Нулевая частота – это сверх низкочастотная резонансная  частота колебаний всей материи вселенной, мы просто её не замечаем.

    На рис.1 представлены циклоидальные кривые.  Здесь М- это точка круга, рисующая  траекторию своего  движения, если круг катится без скольжения. Если точка М находится на окружности, скорость вращения и поступательная скорость равны, – это просто циклоида. Если  внутри, скорость вращения меньше поступательной скорости, - укороченная циклоида, снаружи, скорость вращения больше поступательной скорости,  - удлиненная циклоида. Расстояние от точки М до центра круга d, радиус круга а. Угол поворота производящего круга t. Параметрическое уравнение циклоиды (её неизменный параметр движения):

x = rt – dsint ;   y = r – dcost;        (1)

Циклоида, как и синусоида, периодическая кривая с периодом 2r, где r = а. Длина одной арки 8 r, средняя скорость в пределах арки в пустом пространстве в 1.3 раза превышает световую. Скорость движения точки М вдоль траектории переменная. Для циклоиды с  r = d, в  точке      x  = 2r,  вращательная и поступательная скорости противоположно направлены и  равны, а суммарная скорость v = 0. Особенностью удлиненной циклоиды, когда скорость вращения выше поступательной скорости, является  взаимное пересечение траектории.

Выразим угол:  t=ѡt,  где ѡ - круговая частота, а t время и найдем скорость и ускорение траектории точки- кванта  по осям  x и  y.

    dx/dt = ѡ(r- dcos ѡt)= ѡ y;        dy/dt = ѡdsin ѡt;

   /=d ;       dcos ѡt;    

Отсюда  / dy/dt;                   = tg ѡt     (2)

  ( /+=

1а

1б

1в

Рис.1. 1а-циклоида, 1б и 1в - удлиненная и укороченная циклоиды.

   Длина волны кванта λ  в вакууме определяется частотой орбитального вращения ν.

                            λ  = с/ ν =2π r   

    Полоса  траектории орбитального движения заключается между прямыми  y = r +d ; y=r – d ; и  равняется 2d.

Если отношение d/ r меньше 1, то вращательная скорость меньше поступательной, если больше 1, то вращательная скорость выше поступательной.

      Кванты световые, электромагнитные, тепловые и др. отличаются между собой  в пустом пространстве только скоростью орбитального вращения плоского, точечного комочка материи. Параметры траектории движения квантов в веществе зависят от соотношения поступательной скорости и орбитальной скорости вращения квантов. Поступательная скорость в веществе зависит от строения вещества и разная для квантов разной частоты .

Энергия кванта складывается из энергии поступательного движения, вращательного движения по орбите  и самого вращения кванта.

            Е= m+ hν + m /=m(  +  +)        (3).   Где m - масса кванта, h - постоянная Планка,   с – скорость света, - частота, ѡ– орбитальный радиус, , - неизменный радиус самого кванта.

 Кванты активно взаимодействуют со  сложными формами материи. Основой взаимодействия является закон Снелла:

 = == p = dt/dx     (4)

Здесь  – пластовые скорости, – углы падения сейсмического луча на границы, p – параметр  лучевого пути кванта, определяемый как приращение времени  dt на ограниченной базе dx, стремящейся к нулю. При распространении в  среде каждый квант  имеет свой параметр. Тождества (4) действительны для световых волн, радиоволн,  звуковых  волн в плоско- параллельных средах. Для наклонных и криволинейных границ равенство усложняется за счёт изменения углов падения с учётом наклона границ в точках их пересечения лучём. Очевидно, что при движении   кванта  в среде с изменяющимися скоростями, геометрическими свойствами  или в движущейся среде, его путь будет таким, чтобы начальное значение параметра  p изменялось в соответствии с законом Снелла.

    Несомненно, что большую роль в электрических явлениях играет электрон, который поглощает и испускает кванты. Рассмотрим механизм  образования электронов из квантов при фотоэффекте.

   В Википедии сформулированы законы фотоэффекта:

1. Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

2.  Максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3.  Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света  (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если , то фотоэффект уже не происходит.

где - работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества),    кинетическая энергия вылетающего электрона,  - частота падающего фотона с энергией , h — постоянная Планка. Из этой формулы следует существование красной границы фотоэффекта, то есть существование наименьшей частоты, ниже которой электроны не выбиваются.

Световые кванты - фотоны имеют траектории в виде укороченной циклоиды. Поступательная скорость выше вращательной (рис.1в).  При попадании фотона в вещество его поступательная скорость снижается при сохранении частоты. Циклоидальная траектория из укороченной превращается в удлиненную. В нижней части её образуется замкнутая элипсообразная  фигура (рис 1б). Для определённых веществ скорость в точке пересечения справа и слева окажется одинаково сниженной до их плавного сопряжения  и квант, с соблюдением постоянства параметра р, самозамкнётся и превратится в электрон. Скорость кванта внутри  траектории электрона, частота его вращения и количество квантов в замкнутом плоском контуре электрона  зависят от  частоты,  плотности светового потока и замедляющих характеристик вещества.  Электроны солнечных батарей, образованные  фотонами, никуда не вылетают, а движутся по проводам и пополняют потенциал электролитических  батарей. Так работают световые зарядные устройства батарей,  питания калькуляторов и других многочисленных подобных  устройств.

    Таким образом, кванты не выбивают электроны, а превращаются в них. В соответствии с параметром р (формула 4) часть из них преломится внутрь вещества, а часть отразится наружу.

    Аналогичным образом образуются короткоживущие резонансные элементарные частицы. Чем больше d>r, тем больше образуется кратковременных самозамыкающихся элементов траектории удлиненной циклоиды.

     Рассмотрим энергетические соотношения (3) при превращении кванта в электрон.

    = m+ h + m /= m(  + ) = m (+ )

        hν_+  m = m      

 –  = m ( ); (5)

- скорость кванта в веществе на самозамкнутой траектории удлиненной циклоиды,  α=vr=const. 

   Электрон – это элементарный материальный объект в виде тора, имеющий размеры значительно больше, чем  кванты. Он является своеобразным волноводом для них. В радиолампах и других электронных устройствах он является переносчиком низкочастотных (электромагнитных) квантов. Согласно законам электродинамики, токи (потоки низкочастотных квантов в волноводе) текут только по замкнутому пути, т.е. замкнутость - форма существования волновода. «Электрический ток» замкнут, когда движется одиночный электрон – квантовые потоки  концентрируются вокруг электрона.  Излучение электронами фотонов при их возбуждении – экспериментальный факт, подтверждённый   миллионами спектральных линий атомов, ионов и молекул. Импульсное воздействие на электроны в проводе – тоже процесс их возбуждения, который сопровождается излучением импульсов фотонов. Таким образом, имеются многочисленные доказательства замкнутости квантов на электроне, как на элементарном волноводе. Он как поглощает, так и испускает кванты в соответствии со скоростью поступательного и вращательного движения, резонансных явлений  при сложении скоростей. Его взаимодействие с квантами зависит от  совпадения направления движения кванта по орбите с его кольцевым движением  в торе.

Литература:

1. Литература: Википедия. Научный портал: Физика

2. Справочник по физике.  2004.Яворский Б.М., Детлаф А.А.

3. Справочник по математике. 1981. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А.