Поиск единого взаимодействия, сводящего воедино четыре фундаментальных взаимодействия, – одна из сложнейших нерешенных задач физики. Современные попытки объединения сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного взаимодействий основаны на поиске условий, при которых константы взаимодействий совпадают по своим величинам. Считается, если существует такая единая константа, то объединение взаимодействий возможно. Однако такой подход пока не привел к обнадеживающим результатам. Не раскрыта взаимосвязь четырех фундаментальных взаимодействий, не ясны истоки их появления.
Я считаю, что решение проблемы единого взаимодействия нужно искать на другом направлении.
Вместо поиска условий, при которых константы взаимодействий могут совпадать, целесообразно исследовать генезис фундаментальных взаимодействий и вести поиск новой константы единого взаимодействия. Есть все основания полагать, что такая константа существует. Единство фундаментальных физических констант указывает на существование единства у электромагнитных и гравитационных сил. В частности, к решению этой проблемы может подтолкнуть выяснение следующего вопроса. Почему так схожи по своему виду формулы законов Кулона и всемирного тяготения Ньютона? Столь разные взаимодействия оказались такими похожими в математическом представлении формулы силы. В одном – заряды, в другом – массы, но формулы одинаковы. Что скрывается за этим поразительным сходством? Есть несколько путей решения этой проблемы. Первый путь состоит в том, чтобы выяснить какая существует связь между массой и зарядом. Практически это означает, что необходимо вести поиск ответа на вопрос: существует ли электромагнитная масса и что это такое? Второй путь состоит в выяснении сущности гравитационной константы G. Возможно, что и в ней скрыта связь между электричеством и гравитацией. Третий путь основан на предположении о том, что и закон Кулона, и закон Ньютона являются фрагментами какого-то универсального фундаментального закона силы. Если это сходство не случайно, то должен существовать единый закон силы, который лишь проявляется для электричества как закон Кулона, а для гравитации – как закон Ньютона. Как показано в [6, 9, 10, 15] единый закон силы действительно существует. Закон Кулона и законы Ньютона действительно являются его частными проявлениями. Используя универсальные суперконстанты, у нас представилась возможность не просто выявить сходство в форме записи у этих законов, а установить их связь на фундаментальном уровне. На основе суперконстант удалось получить новую формулу силы, которая названа универсальной формулой силы [6, 10, 15]. Она имеет следующий вид:
F = (hu/lu·tu)·(N1·N2/N32).
В универсальную формулу силы входят суперконстанты hu, lu, tu и безразмерные коэффициенты N1, N2, N3. Коэффициенты N1 и N2 единым образом представляют или отношения взаимодействующих масс к элементарной массе, или отношение зарядов к элементарным зарядам, или отношение токов к элементарному току. Коэффициент N3 представляет собой отношение длины к фундаментальному кванту длины. Универсальная формула силы превращается в формулу F=ma при N1 = m/me, N2 = 1/lu, N3 = 1/lu:
F = (hu/lu tu) (N1·N2/N32) = ma.
Универсальная формула силы превращается в формулу закона Кулона при N1 = q1/e, N2 = q2/e, N3 = 1/lu:
F = (hu/lu·tu) (N1·N2/N32) = q1 q2/l 2.
В универсальной формуле силы первый сомножитель представляет собой новую физическую константу, имеющую размерность силы. Это есть фундаментальная константа силы Fu, полученная выше.
Соотношение для этой константы определяется исключительно размерными суперконстантами вакуума.
При N1 = m1/me, N2 = m2/me, N3 = 1/lu и при замене фундаментального кванта действия hu на гравитационный квант действия hg = hu/D0 универсальная формула силы превращается в следующую формулу:
F = (hg/lu·tu)(N1·N2/N32) = (hu·lu/tu·me2D0)·(m1·m2/l 2).
Комбинация констант в первом сомножителе в правой части соотношения в точности совпадает с формулой для вычисления гравитационной константы G:
hu·lu/tu·me2D0 = G.
Таким образом, универсальная формула силы превращается в формулу закона всемирного тяготения:
F = (hg/lu·tu)·(N1·N2/N32) = G·m1·m2/l 2.
В этой формуле физическая константа, имеющая размерность силы, определяется аналогично фундаментальной константе силы. Соотношение для этой константы имеет вид:
Fug = hg /lu·tu.
Ее значение равно 6,9731134·10–42·Н.
Тот факт, что и законы механики, и закон гравитации, и закон электростатики выражаются единой формулой – универсальной формулой силы, указывает на единую природу всех взаимодействий. Такая связь выявлена с законом Ньютона, законом Галилея, законом Кулона и даже с законом Ампера для взаимодействующих проводников с током.
Исследования показали, что из универсальной формулы силы следуют два новых закона [6, 7, 9, 10]:
F = mb и F = Guν2.
Формула F = mb определяет связь силы с дефектом массы. Константой в этой формуле является фундаментальное ускорение b = 3,189404629(36)·1031м/с2 [6, 7]. Формула F = Guν2 представляет новое универсальное взаимодействие [6,7, 9, 10]. Константой в этой формуле является новая физическая постоянная вакуума Gu = 2,56696941(21)·10–45Н·с2. В [6,7, 9, 10] показано, что из закона универсального взаимодействия непосредственно следуют и закон Кулона и закон всемирного тяготения Ньютона и закон Ампера.
По генетической связи все взаимодействия можно расположить в такой последовательности: универсальное, электромагнитное, сильное, слабое, гравитационное. Как видим, корни всех взаимодействий следует искать в универсальном взаимодействии. Это пятое взаимодействие характерно для физического вакуума и не связано с взаимодействием каких бы то ни было частиц, в том числе частиц вещества. В то же время, из него проистекают законы относящиеся к взаимодействиям частиц.
Универсальная формула силы показывает, что значения электрических, магнитных, механических и гравитационных сил зависят не столько от абсолютных значений масс, зарядов, токов и расстояний, сколько от их соотношения с фундаментальными константами – массой электрона, элементарным зарядом, элементарным током и фундаментальным квантом длины. Это указывает на необходимость нового подхода к пониманию сущности фундаментальных взаимодействий.
Таким образом, причина поразительного сходства формул в законах Кулона и всемирного тяготения Ньютона проистекает от фундаментального единства сил инерции, гравитации и электромагнетизма. Это единство сил удалось установить на основе выявленного фундаментального единства физических констант и найденных новых физических постоянных.
Выводы
Получены новые фундаментальные физические константы hu, Gu, Ru, tu, lu, относящиеся к физическому вакууму. Выявлена группа констант, которым определен специальный статус универсальных суперконстант. С помощью универсальных суперконстант, которые являются константами вакуума, можно представить все законы и формулы классической и квантовой физики, а также все фундаментальные константы, в том числе постоянную Планка h и гравитационную постоянную G. Группа, состоящая из пяти универсальных суперконстант hu, tu, lu, π, α, позволяет описывать физические законы, относящиеся как к полю, так и к веществу. Известные на сегодня фундаментальные физические постоянные имеют вторичный статус по отношению к найденным универсальным суперконстантам вакуума. Открытие группы из пяти независимых универсальных суперконстант, которых совершенно достаточно для получения других физических констант, указывает на глубокую взаимосвязь констант различной природы. Найденные новые фундаментальные константы открывают перспективное направление для выявления новых физических законов и для поиска новых констант взаимодействий.
Список литературы
PeterJ.Mohr and BarryN.Taylor. «CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 1998»; NIST Physics Laboratory. Constants in the category «All constants»; Reviews of Modern Physics, (2000), v.72, No.2.
D.C.Cole and H.E.Puthoff, «Extracting Energy and Heat from the Vacuum», Phys. Rev. E, v.48, No.2, 1993.
Ю.И.Манин. Математика и физика. М.:«Знание», 1979.
В.Л.Гинзбург. «Какие области физики и астрофизики представляются важными и интересными». УФН, №4, т.169, 1999.
Н.В.Косинов. «Электродинамика физического вакуума». Физический вакуум и природа, №1, 1999.
Н.В.Косинов. «Физический вакуум и гравитация». Физический вакуум и природа, №4, 2000.
Н.В.Косинов. «Законы унитронной теории физического вакуума и новые фундаментальные физические константы». Физический вакуум и природа, №3, 2000.
N.Kosinov. «Five Fundamental Constants of Vacuum, Lying in the Base of all Physical Laws, Constants and Formulas». Physical Vacuum and Nature, №4, 2000.
Н.В.Косинов. «Пять универсальных физических констант, лежащих в основе всех фундаментальных rонстант, законов и формул физики». Шестая Международная конференция «Современные проблемы естествознания». Программа и тезисы. С-Петербург, август, 2000г.
Н.В.Косинов. «Разгадка причин поразительного сходства формул законов Кулона и всемирного тяготения Ньютона». Шестая Международная конференция «Современные проблемы естествознания». Программа и тезисы. С-Петербург, август, 2000г.
Н.В.Косинов. «Эманация вещества вакуумом и проблема структурогенеза». Идея, №2, 1994.
Н.В.Косинов. «Энергия вакуума». Энергия будущего века, №1, 1998.
Н.В.Косинов. «Универсальные физические суперконстанты».
Н.В.Косинов. «Новая фундаментальная физическая константа, лежащая в основе постоянной Планка».
N.V.Kosinov, Z.N.Kosinova. «Tie of Gravitational Constant G and Planck Constanth». 51st International Astronautical Congress 2...6 Oct. 2000 / Rio de Janeiro, Brazil.
A. Пуанкаре. Наука и гипотеза. A. Пуанкаре. О науке. М., 1983.
В.А.Фирсов. «Философско-методологический анализ проблемы единства физики в концепции калибровочных полей». Философия науки, №1(3), 1997.