Белых С.А. Планковская физика - файл n1.doc

приобрести
Белых С.А. Планковская физика
скачать (2296.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2297kb.13.09.2012 18:38скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7

Построение законов физики на основе

геометрических формул


 

В этом разделе мы рассмотрим геометрические свойства физических измерений. Для того чтобы измерять, используются эталоны физических величин. Каждая физическая величина имеет символьное обозначение, меру, мерность и размерность.

Мера - целое или рациональное число - значение эталона измерения.

Мерность - целое число измерения логарифмического пространства, имеющего основанием постоянную тонкой структуры.

Размерность – согласованный набор основных символов измерения.

Физическая величина обозначается одним символом и имеет в каждой системе единиц  свой эталон измерения. В качестве эталонов используем физические величины в планковской точке.

Измерению подвергаются разные свойства вещества и чтобы измерения разли­чать, их обозначают символом физической величины и между физическими вели­чинами существуют определенные закономерности - их называют законами. Рас­сматривая вместе разные измерения, получаем законы свойств измерения.

Измерения физических объектов будем производить в целых числах 0, 1, 2, 3 .., которые образуют натуральный или естественный ряд целых чисел, который не имеет ограничения. И далее мы смотрим свойства чисел физики.

Число 0 - центр начала измерения или место, черточка начала измерения.

Число 1. Как только мы начали отсчет, значит между 0 и 1 помещен объект. Пока он один. Представим его кубиком, шариком или каким-либо другим объектом другой формы. Граница формы является местом соприкосновения одного объекта с другими объектами. В математике, более принято, вместо кубика применять термин точка.



Точка не имеет размерности, так как для нее она не определена, то есть не имеет символа, не имеет меры измерения, так как она для нее она тоже не определена, но имеет мерность 0.  С понятия точки начинается геометрия физических величин.

Число 2. Это получится, если к первой точке приставим еще одну. Две точки - это уже отрезок. И, если мы продолжим сложение точек, отрезок будет удли­няться из 3-х, 4-х точек и так далее и будет представлять уже часть линии. Зна­чит, линия - это когда соприкасающихся точек просто много.



Линия имеет в т. Пл1 (сектор 12) значение 9,1172·10-34 см,



и ей соответствует физическая величина – планковский радиус. Если мы будем продолжать построение линии, ее мерность не меняется, будет меняться только число мер. Мера в этом случае будет являться константой длины и измеряется, например, в см. Это можно записать символьным выражением 1 + 2 = 3 или формулой сложения длин. Раз можно складывать, значит можно и вычитать, то есть укорачивать длину линии. Что мы здесь замечаем? - сложение и вычита­ние не изменяют название физической величины, значит, остаются прежними ее мера, мер­ность и размерность. Линия это простейший геометрический элемент или геометрическая форма длины.

Площадь. Если линии складывать до соприкосновения одна на другую и так далее, то получим площадь. Если линия измеряется одной осью, то площадь измеряется двумя осями под прямым углом к друг другу. Такая система измерения назы­вается прямоугольной системой координат.

Площадь имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 2,6114·10-66 см2.



Здесь мы можем отметить, что умножение и деление в символьной формуле изменяют название физической величины и соответственно ее меру, мерность и размерность. При этом действие у мерностей на уровень ниже, чем у мер.

Система координат физической величины одновременно является и ее геометрической формулой.

Объем. Если будем складывать друг на друга площадки, то добавляется еще одна ось измерения. Для объема имеем в т. Пл1 (сектор 12)  значение 3,174·10-99 см3.



Далее, казалось бы, можно продолжать такое линейное построение и это было бы чисто математическим подходом, но элементарность физической линейности на этом и заканчивается, в этом основное отличие физики от математики. Далее в физике в действие построения вступает следующая геометрическая элементарность - это одновременно круг и вращение вокруг оси радиуса как другая физическая величина и называется она - время. Время имеет свою систему координат и называется она полярная система координат.

Для времени имеем в т. Пл1 (сектор 12)  значение 3,0411·10-44 с.



Частота - это обратное значение времени или число циклов, оборотов, кругов за единицу времени. Частота имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 3,2881·1043 с-1.



Время в квадрате. Если для получения объема площади складывались, то для времени наращивание можно представить как еще одно вращение круга вокруг своей диаметральной оси. Итоговая фигура или геометрическая формула будет сфера.

Время в квадрате имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 9,248·10-88 с2.



Скорость. Если длину разделить на время, получим скорость. Геометрически это будет цилиндр для постоянной скорости, и конус для переменной скорости - это уже геометрические модели скорости или математически - это называется ци­линдрической и конусной системой координат.

Скорость имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 2,99792458·1010 см/с.



Далее законы физики усложняются тем, что затем они не повторяются простым наращиванием цифр степени в размерности физи­ческой величины, хотя в формулах Бартини использовано именно это направле­ние. Следующая физическая величина - это масса.

Масса имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 3,8583·10-5 см32).



Геометрическая формула массы интересна тем, что совмещает две полных системы координат - длины и времени (трехмерную прямоугольную и сферическую) и то, что одна ось куба не задействована временем, свободна. В размерностях масса выступает как самостоятельная единица М, наряду с простейшими L и Т.

С точки зрения геометрии масса - это формула Шварцшильда.

Ускорение имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 9,8577·1053 см/с2.



Потенциал или скорость в квадрате имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 8,98755178·1020 см/с2.



Плотность имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 1,215·1094 г/см3.



Можно отметить, что плотность без учета безразмерных коэффициентов – это частота в квадрате.

Давление имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 1,0923·10115 г·см/с2.



Импульс имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 1,15669 ·106 г·см/с.



Постоянная Планка, квант действия имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 1,05458866·10-27 эрг·с.



Сила имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 3,8034·1049 г·см/с2.



Энергия имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 3,46768·1016 г·см22.



Мощность имеет в т. Пл1 (сектор 12)  значение 1,1402·1060 эрг/с.



ЗАКОНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ПЛАНКОВСКОЙ ТОЧКИ

Законы излучения основываются на формулах:

-  Рэлея-Джинса, для плотности энергии излучения в интервале низких частот

(и.3)                ??,T  = (8??2kT)/c3 ;

-        Вина, для плотности энергии излучения в интервале высоких частот

(и.4)                ??,T  = a?3e-b?/T,

где а и b - постоянные коэффициенты: а = 8?h / c3, b = h / k;

- Планка, для энергии излучения dE? в выделенном участке спектра

V?3

(и.5)                dE? = ---------------   d? .

                              ?2с3?/kТ-1)

Проанализируем подробнее формулу (и.5), которая может быть представлена также как

V8?h?3

(и.6)                dE? = ------------------ d? ,               

                                               с3?/kТ-1)

или                            

                                      V8?hc

(и.7)                dE? =  -------------- d? .

                                   ?5hc/?kТ-1)

При подстановке

(и.8)                z = ? / kT = h? / kT = hc / ?kT

в выражения (и.5), (и.6), (и.7), они приводятся к обобщенному виду

r3k4T4          z3

(и.9)              dEz = -------- · ---------- dz .             

                                   3c3         ez – l

На поверхности планковской точки выражение

r3k4T4        

                        --------  = 1,

                        3c3      

а смыcл выражений в равенстве dE?/d? = ,     dE?/d? = .  

При отыскании максимума в (и.5), (и.6)  соответственно как

(dE?/d?)' = 0, (dE?/d?)' = 0,

что соответствует решению уравнения ez ·(3 - z) = 3, получим общий конечный результат

(и.10)              zmax = ? / kT = 2,82144,      

откуда ? / ? =  / zmaxk.

Этот результат означает: при повышении температуры положение максимума распределению смещается в сторону больших частот "пропорционально Т, что есть закон смещения Голицына" [20].

В свою очередь, для выражения (и.7) максимум функции получим при реше­нии уравнения при (dE? / d?)' = 0, или е?·(5 - ?) = 5, при

(и.11)              ?mах= hс / ?kТ = 4,9651.

Выражение (и.11) в виде

(и.12)              ?? = hc / ?maxk = 0,289 см·К

известно как закон смещения Вина [21].

Наличие двух законов смещения, Голицына и Вина, в основе которых лежит одно обобщенное выражение (и.9), следствие буквального подхода к форму­ле Планка, которая является приближенной по отношению к формулам (и.3) и (и.4), и точно соответствует им только на краях спектра. Возникает вопрос, можно ли путем внесения какого-либо коэффициента добиться, чтобы законы смещения Голицына и Вина совместились, а формула для энергии излуче­ния в выделенном участке спектра имела бы точное выражение.

Но оказывается, что без изменения формы уравнения (и.9) этого сде­лать нельзя.   Для выполнения выше указанных требований необходимо принять zmax  = ?max = 1, тогда в правой части законов останутся только фундаментальные константы, с которыми связана система единиц КСЕ (система единиц КСЕ представляет собой набор фундаментальных констант в планковской точке). В результате перемножения ТКСЕ на rКСЕ получим

(и.13)              ТКСЕ·rКСЕ = с / k = 0,2289    [cм·KКСЕ].

Формула (и.13) есть закон смещения в КСЕ. Температуру, определенную по этому закону, будем обозначать в размерности КKCE (Кельвин КСЕ).

Переходя от планковской точки на поверхность любого объекта, необходимо учитывать искривление пространства за счет местного потенциала тяготения и для поверхности Земли будем примерно иметь ?=2?r?  и следующую зависимость температуры от длины волны 

(и.14)              ?КСЕ? = hc / k.

Формула (и.14) представляет собой закон смещения в КСЕ для поверх­ности Земли.

Теперь выведем соответствующую формуле (и.13) формулу излучения в КСЕ, используя взаимосвязь между формулами (и.3), (и.4), (и.6), (и.10), (и.11). Формула излучения в КСЕ должна соответствовать следующим условиям:

1)      максимум излучения должен наблюдаться при

zmax = ? / kT = h? / kT = hc / ?kT = 1;

2) в интервале низких частот она должна соответствовать формуле для плотно­сти энергии излучения Рэлея - Джинса, а в интервале высоких частот - формуле Вина;

3) в основе она должна содержать   максимальное   значение распределения идеальных газов по скоростям

(и.15)              dN/N = (4?2?1/2)·(m/2kT)3/2·e-m?2/2kTd?.

Для раскрытия условия 3) приведем формулу (и.15) к виду

(и.16)              dN/N = ?1/2·f(x)dx  ,

в котором f(х) = x1/2е -х/2 и принято, что x = m?2/kT, откуда ?2 = xkT/m,               ? = (xkT/m)1/2,  d? = 2-1(kT/m)1/2·(xkT/m)1/2 ·x-1/2dx.

Для выражения (и.16) максимум функции получим при решении уравнения      (dN/dx)' = 0 при х=1, что означает

(и.17)              m?2/kT = l

и, следовательно,

(и.18)              m?2/kT = h?/kT или m?2 = h? .

Согласно перечисленным условиям, соответствующая формула излучения энергии в КСЕ должна иметь следующий вид

(и.19)              ? = a·Pl-b,

где:      а                                  - общая часть функций f(Р) и f(b), то есть формул (и.3) и (и.4);

b = (? / kT) ·?          - поперечная составляющая волн,

?                                 - коэффициент согласования,

? = kT / m?2               - продольная составляющая волн.

Раскрывая в (и.19) буквенные выражения, получим

(и.20)              dE? = (V?3      / ?2с3) · P1- ?/kT · 3/lnP·d?    ,

или

(и.21)              dE? = (V8?h?/ с3)    · P1- h?/kT · 3/lnP ·d?     ,

или

(и.22)              dE? = (V8?hc   / ?5)  ·  P1- hc/?kT · 3/lnP ·d?    ,

или, в общем виде

(и.23)              dEz = (Vk4T4z3/ 3с3)·P1- z · 3/lnP ·dz                .

В качестве примера укажем условия, при которых из (и.21) следуют формулы:

- Рэлея-Джинса при условии h?/kT >> 1 и m?2 = h?,

- Вина при условии h?/kT << 1.

Далее определим, каким будет соответствующее выражение для полной плотности излучения в КСЕ. Для этого запишем выражение (и.23) в виде

(и.24)              dEz = (Vk4T4P / 3с3)· z3P -z · 3/lnP ·dz    .

Теперь, учитывая, что P -3z/lnP = e-3z и, обозначив сомножитель k4P / h3c3 через А, придем к выражению



подынтегральной функции показан на рисунке)



будем иметь следующее выражение для полной плотности излучения в КСЕ       

                             ЕКСЕ = аКСЕґ·Т4, где аКСЕґ = (2/27)·k4 / 3с3

с точностью до безразмерного коэффициента.

Уточним это выражение. Коэффициент будем определять для поверхности планковской точки в выраже­нии  ЕКСЕ = aT4V, используя следующие выражения:

- энергию кванта длиной ? = 2?r?, ЕКСЕ = c/r

- температуру для ? = 2r?, ? = 2с / ? = c / r?k ,

- объем для кванта ? = 2?r? , V = 4?r?3/3 .

Тогда получим  аКСЕКСЕ / T4V= ?c / r?(c/r?k)4·(4?r?3/3) = 3k4 / 4?3с3.

В этом случае выражение для полной плотности излучения (давления равновесного излучения) примет вид 

(и.26)              P КСЕ = аКСЕ·Т4.

В единицах плотности массы световое давление равновесного излучения составит величину

(и.27)              ??КСЕ / с2 = aКСЕТКСЕ4 / с2 .

Полная плотность энергии излучения ? связана с энергетической светимос­тью ? соотношением

(и.28)              ? = сЕ/4 =? ·?4,

где ? = ca / 4 = ?2k4 / 60ħ3с2 = 5.67·10-5 эрг / с·см2·град4.

Формула (и.28) носит название формулы Стефана-Больцмана, а коэффициент ? - постоянной Стефана-Больцмана. Аналогично, энергетическая светимость будет иметь вид

(29)                 МКСЕ = с·ЕКСЕ / 4 = ?КСЕ ?·ТКСЕ4 ,

где  ?КСЕ = с·аКСЕ = 2.0586·10-5 эрг / с·см2·градКСЕ4.

Подставляя из формулы (и.27) значение плотности реликтового излучения ?? в формулу по параметру Хаббла  rH2 = 3c2 / 4?чдG      определяем электромагнитный радиус Вселенной

rH2 = 3c2 / (4aKCETKCE4 / c2)G = r?4c3 / Għ,

rH = r?2(c3 / Għ)1/2 = (?р2 / 4)·(с3 / Gh)1/2 = 1,77·1030 см ,

 то есть результат тот же, как и в предыдущем выводе.

ОПИСАНИЕ РЯДА ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Здесь рассматриваются следующие явления:

• отклонение луча света вблизи поверхности Солнца;

• изменение длины волны кванта света при прохождении им разности потенциалов тяготения;

• смещение перигелия орбит планет и других объектов Солнечной системы.

Теоретическое объяснение этих явлений с позиции теории тяготения Нью­тона возможно, а более глубокое понимание дается в ОТО, на основе введения понятия об искривлении пространства - времени тяготением. И так как пока не существует другого их теоретического обоснования, то они остаются более всего принадлежащими ОТО и, в частности, являются ее экспериментальными подтверждениями. Описание этих же явлений в «Планковской физике» (ПФ) исходит из уточненного определения объектов типа "черная дыра" и исполь­зования конусной теории.

 
1   2   3   4   5   6   7


Построение законов физики на основе
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации