I Физический опыт

Сохранение и превращение энергии определенного (конкретного вида). В наших выводах мы будем опираться на такой фундаментальный закон организации природы как принцип единства (целостности). Все, что мы наблюдаем в нашем мире, несет в себе отражение единства, принадлежности неких частей некоторому целому. В Авесте одна из ипостасей Бога называется Целостность. Заканчивая первую версию теории систем ее автор, А.А. Богданов, записывает: «Мир един в большом и малом, живом и мертвом». Наблюдая это единство в окружающем нас мире и в нас самих, мы также наблюдаем его возмущение и его смену. Смена единства в некоторой элементарной системе из двух взаимодействующих частей – объекта и среды, из которой этот объект выделен, сопровождается возникновением качественно нового поведения объекта, скачком в его состоянии. Когда и почему происходит эта смена единства в природе физических объектов?

Для процессов, возникающих и развивающихся в силовых полях, мы записываем это единство и его возмущение в терминах и размерности энергии. В этом случае поставленный нами вопрос может быть сформулирован в рамках общего закона сохранения и превращения энергии в следующем виде. Когда и почему энергия одного вида переходит в энергию другого вида? Отвечая на этот вопрос и опуская в то же время промежуточные выводы и рассуждения, мы приходим к формулировке одной из редакций закона сохранения и превращения энергии определенного (конкретного) вида.

Рассматривается элементарная система из двух взаимодействующих частей – объекта и среды, из которой этот объект выделен. В системе заранее определен дискретный набор и иерархия состояний единства. В результате внешнего управляющего воздействия в системе происходит, например, накопление энергии вида, адекватного существующему в системе состоянию единства. Такое накопление энергии происходит до тех пор, пока определенная для системы невзаимодействующих частей энергия возмущения объекта не превышает энергию, характерную для существующего состояния единства, т.е. пока выполняется соответствующее энергетическое пороговое соотношение. Нарушение такого энергетического порогового соотношения приводит к изменению единства в системе и, как следствие, к возникновению качественно нового поведения физического объекта.

Закон сохранения и превращения энергии определенного (конкретного) вида прошел апробацию на целом ряде аналитических решений в рамках практически всех разделов физики. С его помощью получены новые решения и впервые нашли объяснение ряд природных явлений. В их числе солитон Рассела, шаровая молния, две модели землетрясения…

Скорость света

В основании специальной теории относительности (СТО) находится утверждение о постоянстве скорости света: скорость света, c не зависит от скорости источника или наблюдателя: правило сложения скоростей для нее не действительно. Она постоянна в вакууме по величине. Объекты, имеющие скорости, u: u < c, таким свойством не обладают. По предложению А. Эйнштейна, а затем и А. Пуанкаре в 1905 году этот опытный факт был отнесен к фундаментальным свойствам природы. Известное под названием постулата Эйнштейна утверждение относится ко всем инерциальным системам отсчета, имеет всеобъемлющую область применимости и входит в настоящее время в число наиболее фундаментальных законов природы.

Приведем, не отвлекаясь на детали, формулу для скорости света. Она получена нами как конкретное выражение закона сохранения и превращения энергии определенного (конкретного) вида. Запишем соответствующее энергетическое пороговое соотношение. Мы рассматриваем систему: вселенная и объект, выделенный во вселенной перемещением с возрастающей скоростью. Энергия возмущения объекта в этом случае есть его кинетическая энергия, которую в системе невзаимодействующих частей мы рассматриваем в следующем виде:

W· = mu ²/2,

где m, u – масса объекта и его скорость соответственно. Параметры m, u определены для объекта, который находится в абсолютной пустоте. Такой объект свободен от взаимодействия с вселенной тяжелых масс. В этом случае: m = m₀, где m₀ – масса покоя объекта. Здесь, следовательно, нас интересует каноническое (нерелятивистское) представление пространства и времени в механике Ньютона. В свою очередь, энергию характерную для существующего состояния единства записываем в виде:

W⁰₁ = g mM₀/2R₀,

где g, M₀, R₀ - постоянная гравитации, масса и радиус вселенной соответственно. Это абсолютная величина работы, затраченной для выхода материального объекта на поверхность нашей вселенной. Энергия W⁰₁ характеризует жесткую связь материального объекта на поверхности нашей вселенной с ее центром тяжести. В результате энергетическое пороговое соотношение для нашей вселенной может быть записано в окончательном виде:

mu ²/2 £ g mM₀/2R₀

Слева и справа стоят взаимно независимые параметры. Характеристика возмущения объекта W· может возрастать неограниченно. До тех пор, пока энергия W· не превышает энергии W⁰₁ объекта, объект принадлежит некоторой части вселенной и, следовательно, справедливо правило сложения скоростей. Нарушение неравенства приводит к качественно иной ситуации: в системе отсутствует существовавшее ранее состояние единства. Для того, чтобы удовлетворить закону сохранения энергии, необходимо допустить возникновение нового единства в системе.

Предельное равенство в энергетическом пороговом соотношении характеризует момент, когда в системе возникает пограничное состояние. В соответствии с определением центростремительного ускорения в механике Ньютона выражение W⁰₁ представляет порцию энергии, обладая которой тело начинает поступательное движение относительно центра тяжести вселенной, находясь от него на расстоянии R₀. В рассматриваемом нами случае тело, обладая энергией W⁰₁, вращается по окружности с радиусом R₀. Материальный объект становится спутником нашей вселенной, независимым от любой из ее частей и принадлежащим ей в целом. Таким образом, приобретая эту особую скорость:

u å ₁ =

объект претерпевает качественное изменение. Он теряет инертную массу: на него не распространяется правило сложения скоростей. В то же время он остается чувствительным к гравитации. Эту особую скорость мы могли бы назвать первой вселенской скоростью. Не представляет труда отметить, что эта особая скорость зависит только от параметров нашей вселенной в целом. Учитывая особенности электромагнитного излучения, в частности, отсутствие у него инертной массы, инвариантность скорости света относительно инерциальных систем внутри вселенной, его можно идентифицировать с отмеченным выше спутником, а скорость света – отождествить с первой вселенской скоростью:

с = u S ₁ =

с ²/g = M₀/R₀ = 10²⁷ кг/м

Представляет интерес отметить, что наш вывод о свете как спутнике вселенной находится в согласии с заключением, к которому пришел А. Эйнштейн в результате мысленного эксперимента: свет возвращается в точку, откуда он был испущен. Наш вывод также находится в согласии с другими известными в научной литературе выводами.

Будущее физической вселенной.

Из выражения для скорости света нетрудно получить среднюю плотность вещества во вселенной:

r = 32× 10^-27кг/м³, (R₀ = 10²⁶ м, М₀ = 10⁵³ кг).

Можно отметить, что масса вселенной М₀ = 10⁵³ кг находится в согласии с известной величиной тяжелых частиц во вселенной N = 10⁸⁰.Можно также заметить, что величина r превышает заведомо завышенную нами величину критической плотности вещества во вселенной, r _к:

r > r _к

где r _к = 24× 10^-27 кг/м³, Н = 110 км/с× Мпс.; H – константа Хаббла. Это, в свою очередь, означает, что мы живем в замкнутой вселенной, которой в будущем предстоит сжатие.