Физика пространства - Анатолий Трутнев
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
r2 – расстояние между гравитирующими массами.
С другой стороны, в соответствии с уравнением механики (второй закон Ньютона), тело с массой mин под действием гравитирующей силы приобретает ускорение.
a = Fгр,/ mин, где
a – ускорение;
mин – инертные массы.
В законе всемирного тяготения масса тела (mгр) характеризует его способность притягиваться к другому телу. Во втором законе Ньютона масса характеризует способность тела сопротивляться скорости его движения и называется она инертной массой тела (mин).
Экспериментальным путем (опыты с маятником) было установлено равенство между двумя этими массами.
mгр = mин
Однако это равенство масс не следует ниоткуда, кроме опытных данных, более того, сам физический смысл этих понятий в корне различен. Если гравитирующая масса – мера гравитирующего притяжения тела, то инертная масса – мера сопротивления этого тела действию силы.
С позиции моделированной системы гравитационное взаимодействие материальных тел выглядит следующим образом.
Любое материальное тело, обладающее массой, деформирует силовые линии окружающего его пространства. Степень деформации определяется количеством вещества в материальном теле, то есть гравитирующей массой – mгр.
Силовые линии окружающего тело пространства противостоят этой деформации. Мерой этого сопротивления является сила, равная по модулю и противоположная по направлению гравитирующей силе, которая называется инертной массой – mин.
Таким образом, в смоделированной системе термин «масса» теряет свой двойственный смысл.
Здесь термин «масса» понимается однозначно, как сила, деформирующая окружающее тело пространство, которому противостоит сила сопротивления деформации силовых линий окружающего его пространства.
2.2 Электромагнитное взаимодействие
Как уже отмечалось выше, электромагнетизм материальных тел обусловлен существованием в природе частиц, несущих электрические заряды двух родов. Взаимодействие этих зарядов порождает электромагнитные силы, которые определяются с помощью закона Кулона:
Fэ. м. = kxq1xq2/r2, где
k – оэффициент пропорциональности;
q1,q2 – электрические заряды;
r— расстояние между ними.
Если заряды одноименны, то при их взаимодействии возникают отталкивающие силы, а если разноименные, то действуют силы притяжения.
Согласно квантовой электродинамике, любой электрический заряд окружен электрическим полем, силовой количественной характеристикой которого является векторная величина – напряженность электрического поля – Е.
E=F/q, где
F – сила, действующая на заряд;
q – пробный положительный заряд
Напряженность электрического поля характеризуется силовыми линиями, которые начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
Кроме векторной характеристики электрического поля, существует и его скалярная величина – потенциал – φ:
φ=П/q, где
П – потенциальная энергия положительного пробного заряда q;
q – пробный положительный заряд.
Каждой точке электрического поля соответствует свой потенциал. Изменение потенциала поля называется разностью потенциалов или напряжением:
П1/q – П2/q = φ1 – φ2= △φ = U, где
φ1 – φ2 – разность потенциалов; U – напряжение
Упорядоченное движение электрических зарядов называется электрическим током. В электрическом поле оно происходит под действием кулоновских сил, но может происходить и под действием неэлектрических сил, которые называются сторонними силами.
Движущиеся электрические заряды по характеру взаимодействия резко отличаются от взаимодействий неподвижных зарядов. Если неподвижные электрические заряды окружены электростатическими электрическими полями, где действуют кулоновские силы, то вокруг подвижных электрических зарядов, наряду с электрическими формируются магнитные поля и при их взаимодействии проявляются дополнительные магнитные силы.
Таким образом, проведенный литературный обзор говорит о том, что электромагнетизм и электромагнитные взаимодействия хорошо изучены, как теоретически, так и в практических приложениях.
Современная теоретическая физика, опираясь на принципы квантовой механики, глубоко и всесторонне обосновали базовые понятия теории электромагнетизма, вместе с тем следует отметить, что в ней оставались некоторые вопросы и сомнения:
– не ясна природа электрических зарядов;
– не раскрыт механизм взаимодействия электрических зарядов;
– не установлены причины возникновения электрического поля вокруг каждого заряда;
– почему положительные заряды перемещаются по направлению силовых линий напряженности электрического поля, а отрицательные против них;
– нет ответа на вопрос, где сосредоточена энергия неподвижных зарядов, только ли на заряженных телах или во всех точках электрического поля.
Попробуем ответить на эти вопросы с позиций смоделированной системы.
Электрические заряды в ее рамках представляют собой следствие взаимодействия материи и пространства. В качестве доказательства рассмотрим следующие примеры.
Как известно, из электронов и протонов построены все атомы веществ, и в них они входят в таких количествах, что их заряды компенсируют друг друга, поэтому атомы и состоящие из них вещества электрически нейтральны.
Возьмем два материальных тела А и В различной природы и наэлектризуем их контактным способом. При этом тело А потеряет электроны и зарядится положительно, а тело В присоединит электроны и зарядится отрицательно.
В первом случае у тела А появится определенное количество не связанных с электронами протонов, а во втором – у тела В появится такое же количество свободных электронов.
Выше отмечалось, что электроны и протоны по-разному взаимодействуют с силовыми линиями пространства. Протон их сжимает, а электрон расширяет.
Тело А, имея свободные от связей с электронами протоны, будет сжимать силовые линии окружающего его пространства. Чем больше количество «свободных» от связей протонов оно будет иметь, тем выше будет степень этого сжатия.
Протон, как волна-частица, имеет определенное количество силовых линий пространства и сжимает их только в этом диапазоне, поэтому вокруг тела А окружающее его пространство будет сжато отдельными линиями, соответствующими количеству не связанных протонов тела А. Линии силовые и будут исходить от тела А. Они векторны и имеют количественную характеристику. Это позволяет сделать вывод о том, что вокруг тела А сформировалось силовое поле, называемое электрическим.
Вокруг тела В сформировалось аналогичное силовое поле, но в отличие от поля вокруг тела А, здесь вектор напряженности силовых линий направлен не от тела, а к нему. Это связано с тем, что электрон в отличие от протона расширяет силовые линии пространства, поэтому у поверхности тела В расстояние между силовыми линиями пространства будут значительно больше, чем на расстоянии от него, а значит, здесь будут точки с самым низким потенциалом.
Если поместить заряженные тела А и В на определенном расстоянии друг от друга, то они будут взаимодействовать. При этом поле тела А наложится на поте тела В, и наоборот. В результате возникнет единое окружающее оба тела электрическое поле, размещенное в окружающем оба поля пространстве (рис. 8).
Рис. 8. Взаимодействие заряженных тел
В силу того, что электрон и протон имеют одинаковое количество силовых линий пространства, линии напряженности тел А и В имеют одинаковые модули, но противоположные векторы напряженности по отношению к силовым линиям пространства. В результате наложения полей А и В их линии напряженности объединяются и образуется единое силовое поле, линии напряженности которого исходят от тела А и заканчиваются на теле В.
Что же касается распределения энергии между заряженными телами и окружающими их электрическими полями, то это выглядит следующим образом (рис. 9).
Рис. 9. Распределение энергии между заряженными телами А и В и окружающими их электрическими полями.
Энергия материи не связанных протонов тела А движется по силовым линиям пространства и сжимает их. Максимальное количество энергии, а следовательно и максимум сжатия, отмечается на поверхности тела А (рис. 9 a). По мере удаления от тела А энергия убывает, переходя в энергию пространства, и на определенном расстоянии от тела В обе энергии выравниваются (рис. 9 b).
