Взаимосвязь размерностей и единство числовых значений фундаментальных физических констант в системе размерностей – LT

Чуев Анатолий Степанович, к.т.н., доцент кафедры естествознания Государственного университета управления

Аннотация

В статье, служащей как бы введением и дополнением к более обширной статье автора “О системной размерностной взаимосвязи физических величин” кратко излагаются принцип построения и основные свойства системы физических величин, представляемых в размерности LT – через длину и время. Показывается взаимосвязь размерностей и единство числовых значений (в LT – системе с планковсими значениями длины и времени) наиболее известных и важных в естествознании фундаментальных физических констант. Подобные вопросы в свое время ставились и исследовались известным авиаконструктором Р. Бартини.

Несомненный признак истинной науки – сознание ничтожности того, что знаешь, в сравнении с тем, что раскрывается.

Л.Н. Толстой

Первая результативная попытка выявления взаимосвязи и единства числовых значений фундаментальных физических констант принадлежит, по всей видимости, известному советскому авиаконструктору, итальянцу по происхождению – Роберто Орос ди Бартини [1,2]. В работе автора [3] были получены подобные результаты, но без использования применявшихся Бартини представлений о шестимерном пространстве-времени. Автор применял ту же кинематическую (LT) систему размерностей, что и Р. Бартини, но в отличие от него было выбрано иное представление о размерности электрического заряда не совпадающей с размерностью массы.

Почему это было сделано – требует пояснения. Во-первых, размерность электрического заряда в разных системах принято выражать по-разному, поскольку до сих пор не ясна физическая сущность электрического заряда.

Во вторых, по мнению автора, Р. Бартини ошибочно принял размерность электрического заряда точно такой же, как и размерность массы (L3T–2). Отметим, что указанную размерность массы в системе размерностей “длина-время” установил еще Максвелл [4].

В третьих, автор принял (вернее сказать нашел) верную, по его мнению, размерность электрического заряда в LT- системе размерностей (размерность L3T–1), исходя из своих априорных представлений о системной взаимосвязи всех физических величин и особенных свойствах этой системы.

Автор уверен, что только выбранное им значение размерности электрического заряда L3T–1, приводит к выявлению естественного и красивого (а красота, по Гегелю – есть сияние истины) расположения важнейших физических величин в системе, которая объективно имеется в Природе. Эта система представлена на рис.1. Система легко воспроизводится по известным уравнениям связи, существующими между физическими величинами, если только принять размерность массы по Максвеллу - L3T–2. При этом каждый элемент системы оказывается связанным по размерности с другими соседними - через скорость, время или длину (пространственную протяженность), или же через обратные им величины.

То есть, при переходах в системе от элемента к элементу слева направо или справа налево, размерность каждого элементов изменяется на размерность скорости (LT–1). При переходах от элемента к элементу сверху вниз, в зависимости от направления (вправо или влево), размерности элементов системы изменяются на размерность пространственной протяженности (L) или времени (T). Снизу вверх все элементы происходят (как бы произрастают) из единого для всех корневого элемента – объемной плотности пространственных натяжений, имеющей размерность – T–4.

В системе обнаруживается один из самых главных и примечательных системных признаков - свойства элементов определяются их местоположением в системе. Видно, что элементы верхнего ряда системы принадлежат к квантуемым или константным физическим величинам, значения которых (сами по себе) или кванты которых - есть фундаментальные физические константы. Это - электрическая и магнитная постоянные, квант проводимости (сопротивления) Холла, элементарный электрический заряд, постоянная Планка. Еще две квантуемые физические величины, квантами которых являются - элемент электрического тока и квант потенциального действия электростатических сил, на взгляд автора, остаются "белыми пятнами" современных физических представлений.

Вполне очевидно, что второй сверху ряд элементов системы образован сохраняющимися физическими величинами. В этот ряд входят: энергия, импульс, масса, пространственная протяженность (длина) и время. Сюда же входит еще одно "белое пятно" современной физики - отношение массы к скорости, которое автор назвал инерционностью и которое, несомненно, принадлежит к сохраняющимся величинам, так как в него входят те же физические величины, что и в импульс.

Выявленная системная взаимосвязь важнейших физических величин позволяет установить некоторые не совсем очевидные (и даже вовсе не очевидные) взаимосвязи между элементами – физическими величинами, а также обнаружить некоторые “белые пятна” в неупорядоченном наборе современных физических представлений. Так например, из системы следует, что квант магнитного потока (Ф0 = h/(2e) = 2,06783461(61)*10-15 Вб не является первичной квантуемой величиной, а представляет собой последующее (или вторичное) проявление кванта протяженности электрического тока (элемента тока), составляющего по теоретической оценке автора величину 4,803206798*10–11 А м.

Неожиданным и важнейшим открытием, с точки зрения общего физического миропонимания, является выявляемое в системе совпадение (вернее сказать, полная идентичность) понятий массы и силы внутреннего электрического тока материальных частиц. В системе СИ данное соотношение составляет величину [3]:

1 кг = 2, 040492*1035 А.

При понимании того, что масса является проявлением силы внутреннего электрического тока, появляется простое и вразумительное объяснение природы ядерных сил и сил гравитации, а также выявляется взаимосвязь и родство этих двух сил с электромагнитными силами. Оказывается, что ядерные силы – это силы взаимодействия протяженных токовых элементов (сила Ампера, которую не совсем правильно относят к проявлению токового взаимодействия). А вот силы гравитационные являются силами взаимодействия чистых токов, то есть взаимодействия токов - без участия длины и времени. Взаимодействие малоразмерных кольцевых токов микрочастиц (на больших расстояниях между ними) мы воспринимаем как гравитационное взаимодействие, которое на этих больших расстояниях, по всей видимости, не зависит от ориентации взаимодействующих кольцевых токов.

На средних по величине расстояниях, при определенной ориентации внутренних кольцевых токов некоторой части микрочастиц, из которых состоит материя, мы эти силы, похоже, воспринимаем как магнитное взаимодействие.

При участии длины (пространственной протяженности) токовое взаимодействие (Il) становится электромагнитным (амперовским) или, как принято называть, сильным. При участии времени токовое взаимодействие (It) становится электростатическим (кулоновским). Тут можно выразиться по иному: на уровне взаимодействий тех и других обозначенных взаимодействий, чисто токовое взаимодействие (взаимодействие токов - I) тоже обязательно присутствует, но проявляет себя как существенно более слабое – гравитационное. В работе автора [3] известное слабое взаимодействие, предположительно, отнесено к проявлению релятивистского эффекта в гравитационном (чисто токовом) взаимодействии.

Выявляемая в системе размерностная взаимосвязь между единицами длины и времени, с одной стороны, а также взаимосвязь между магнитной и электрической постоянной, с другой стороны, позволяет глубже понять таинственную природу тех и других. Надо отметить, что в определенной системе единиц, о которой пойдет речь далее, единицы длины и времени как бы происходят из магнитной и электрической постоянных [3]. Несомненно, что здесь же прячется таинственная взаимосвязь электрической и магнитной постоянных со скоростью света в вакууме, являющейся в нашей системе фундаментальной постоянной особого рода, почти повсеместно и скрытно присутствующей в этой системе.

Наряду с выявленной в системе размерностной взаимосвязью между фундаментальными физическими постоянными, огромный познавательный интерес представляет собой и обнаруживаемое единство их числовых значений. Если в LT-системе физических величин по рис.1 принять за единицы длины и времени - не привычные для нас величины - метр и секунду, а так называемые планковские значения [5] (подправленные автором на 4  ), то происходит нечто удивительное.

При единичном значении длины (l0 = 1, 481936667*10–36 м) и единичном значении времени (t0 = 4,943208635*10–45 с), скорость света и единичный электрический заряд тоже принимают единичные числовые значения. Все остальные фундаментальные физические константы, расположенные в верхнем ряду нашей системы, принимают числовые значения, определяемые постоянной тонкой структуры ( ,  –1, 2 2 или (2 2)–1), (см. табл. 1).

Таблица 1.

Значения фундаментальных физических констант при единичных значениях длины и времени: l0 = 1,481936667*10–36м и t0 = 0,4943208636*10–44с.

Значение  = (137,03599)-1, она является безразмерной физической постоянной. Постоянная тонкой структуры, как мы видим, определяет в нашей системе размеры и других фундаментальных физических констант. Удивительная взаимосвязь этих фундаментальных физических постоянных частично открывается и в системе СИ.

Необходимо заметить, что в отдельных выражениях таблицы 1 от коэффициента 2 разными способами можно избавиться.

Из вышеизложенного следует, что постоянная тонкой структуры, является, наряду с единицей, наиболее фундаментальной физической константой. В недеформированной системе физических величин своим значением она определяет и числовые значения большинства известных нам фундаментальных физических констант.

Таким образом, выявленная в LT-системе размерностная взаимосвязь фундаментальных физических констант и определенное единство их числовых значений, раскрывают перед нами изумительную гармонию и целостность физической картины мира. Эта замечательная картина единства и целостности физического мира дополняется еще и обнаруживаемым единством природы разных силовых взаимодействий, имеющих общее электрическое токовое происхождение.

Список литературы

Роберт Орос ди Бартини. Соотношение между физическими величинами. // Проблемы теории гравитации и элементарных частиц. М.: Атомиздат. 1966. Вып.1.

Роберт Орос ди Бартини. Некоторые соотношения между физическими константами./ Доклады Академии наук СССР. 1965. Том 163, № 4.

Чуев А.С. Физическая картина мира в размерности "длина-время". М.: СИНТЕГ, 1999.

Максвелл Дж. К. Трактат об электричестве и магнетизме. В двух томах, т.1,2. – М.: Наука, 1989.

Физические величины: Справочник. Под ред.И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.; Энергоатомиздат, 1991.