Математические модели квантового вакуума
Глава 6.
Аналитические формулы физических констант
Интуиция — единственный источник математики и главный критерий строгости её построений А. Г. ДрагалИН. Философское направление в математике (7, с. 242-244).
Излишняя математическая строгость не очень полезна физике. <…>. В конце концов, физика не будет требовать математической формулировки
Р. Фейнман (13).
Никогда не начинай вычислений, пока не знаешь ответа. <… >. Ошибочные предположения дают полезную встряску
Дж. Уиллер (48).
6.1. Производные энергии
как функции квантового вакуума
6.1.1. Введение
Математические модели, характеризующие разную геометрическую размерность энергетических процессов, различны по информативности и геометрическим свойствам (11, глава 9). Так, трёхмерная модель характеризует движение энергии в сферической трёхмерной оболочке солитона. Двумерная модель также характеризует движение в оболочке солитона, но относительный радиус сферы которого R/r—*оо. В некоем осреднённом диапазоне достаточно малых геометрических масштабов одномерная модель характеризует потенциальный поток энергии внутри «большой вихревой трубки». С уменьшением масштабов в трёхмерной модели — это движение по ларморовской спирали в полой оболочке вихревой трубки. В грубом масштабе каждая линия потенциального тока — это вихревая нить, составленная из ломаных участков прямой линии, ограниченных парами точек — источника и стока энергии. Поэтому только одномерная модель, несмотря на «информативную обеднённость», чисто методически позволяет «сшивать» множество центральносимметрических оболочек разномасштабных солитонов при движении к геометрическому «центру массы» исходного солитона.
При прохождении в солитонах с разной кривизной оболочек ток сконденсированной составляющей энергии «ветвится» в каждой оболочке при её прохождении.
Это является основным препятствием для «антропоморфного движения» не только к центру солитона, но и в бесконечно малые геометрические масштабы энергии любой отдельно взятой оболочки. И только одномерная модель позволяет учитывать и преодолевать это препятствие. Методически мы рассмотрели следующую схему ветвления.
При движении в квантовый вакуум, т. е. в направление бесконечно малого, в каждом акте переизлучения кванта, причиной которого является прохождение им оболочки, каждый квант сконденсированной энергии не только оказывается новым по составу частиц, но и уменьшается в размерах Это происходит вследствие
ветвления сконденсированной компоненты энергии при пересечении очередной оболочки. В общем случае движения квант входит в оболочку не перпендикулярно. Поэтому линия тока преломляется и расщепляется по частотам. Оболочку со — лигона пересекает без «взаимодействия» только та, оставшаяся после расщепления частотная составляющая «старого кванта», которая с оболочкой разнородна по масштабам, т. е. пересекает её в ортогональном направлении. Но даже этот квант, не закончив прохождение исходной оболочки, попадает в оболочку одного из «маленьких солитонов», из которых исходная оболочка составлена. Процесс расщепления и ветвления повторился и далее продолжается бесконечно долго. Всё новые и новые кванты сконденсированной энергии из исходной «большой оболочки» так никогда и не выходят, не только уменьшаясь в размерах, применительно к сконденсированной составляющей, но и замедляя скорость движения до бесконечно малой величины, с точки зрения наблюдателя, находящегося на поверхности исходного солитона. Уже после прохождения третьей по порядку оболочки равновесного солитона, радиусы которых уменьшаются, ток сконденсированной энергии обычно не может быть зарегистрирован приборами, вследствие его трёхкратного расщепления.
Полагаем, что всё это является фундаментальной причиной того, что в антропоморфных диапазонах геометрических масштабов вещественного мира для анализа движения материи-энергии вполне достаточно использовать производные энергии не выше второго порядка, учитывая, что наблюдаемая Вселенная — всего лишь плоский, в любом направлении, участок её трёхмерного пространства. По параметрам наблюдаемого участка радиус кривизны оболочки Вселенной как солитона может быть вычислен, вследствие его конечности, через параметры единичного солитона.
Основная методическая задача не только в том, чтобы пересечь исходную оболочку, но и проникнуть в ядро исходного солитона, пересекая множество его внутренних центрально-симметричных оболочек. Подобный процесс «воочию наблюдается» только при лавинной конденсации несконденсированной энергии, которая в новой энергетической концепции уравновешена стоком ранее сконденсированной энергии в квантовый вакуум, т. е. в искомое ядро солитона. Эмпирическая физика ограничилась использованием типовых математических моделей не выше второго порядка (лапласиан, лагранжиан, гамильтониан, якобиан и др.). Это означает, что она анализирует движение всегда только в плоском участке оболочки солитона достаточно большой кривизны, что исключает возможность моделирования движения не только в квантовый вакуум, но и за границы Вселенной. Правда, в последнем случае в первую очередь по другой причине: движение в оболочке большого радиуса кривизны ограничено горизонтом наблюдаемости, вследствие ненулевого значения кривизны траектории фотона.
Рассматривая энергию как аналитическую функцию квантового вакуума, нам удалось на основании качественной теории размерностей составить из производных, как параметров солитонов и их соотношений, аналитические формулы взаимосвязи фундаментальных физических констант и предложить на этой основе математические модели движения двух видов энергии.
В качестве математических моделей лавинной конденсации энергии были использованы числовые последовательности Фибоначчи — для несконденсированной энергии и — простых чисел — для сконденсированной энергии. Членам этих последовательностей мы придали математическое содержание производных энергии различных порядков.
«Безразмерность» единиц физических величин энергии в математикофизическом содержании следует, прежде всего, из целостности мира, из того, что квантовый вакуум, как надсистема, содержит в себе все системы и устанавливает в них единый свой масштаб — эталон, к которому можно привести все системы при их взаимодействии с надсистемой. Поэтому, приводя все системы к этому масштабу, можно считать единицы безразмерными.
Предполагая бесконечно большую плотность несконденсированной энергии (в любых размерных единицах, в любой математической точке любого пространства), безразмерные единицы не связаны с единицами измерений линий и углов в рассматриваемой геометрической модели. Напомним, что в число методических решений, принятых на основании аксиоматических положений, мы ввели следствие: в квантовом вакууме, как надсистеме, поверхности и пространства односторонние. Следовательно, они однородны по математико-физическому содержанию как совокупности множества точек, структурированных в «поверхности-оболочки» и в пространства разных мерностей и отличающихся между собой только плотностями точек в них и геометрическими масштабами поверхностей и пространств.
Введение безразмерное™ единиц физических величин и инвариантности взаимных преобразований, а также неразличимость и независимость относительно малых приращений параметров единичного солитона как геометрической модели энергии позволяют использовать «единичные приращения» любых его параметров Дг = dr = At = dt = 1 — как взаимосвязанных в большом и независимых в малом. Формально в качестве аргумента было использовано время — I и его приращение Д? — dt — 1, где 1 не только число, но и размерность единичного вектора, а приращения всегда достаточно малы, и с точки зрения надсистемы «различия между ними неразличимы» или не имеют значения (только в масштабах надсистемы).
Математическое содержание понятия производных энергии изначально было введено и использовано далее «утилитарно»: главным образом с целью «входа» в качественную теорию размерностей с целью установления аналитической взаимосвязи «производных энергии» и физических констант (11). В дальнейшем, после наполнения констант физическим содержанием параметров энергии, производные, выраженные через константы, почти полностью утратили первоначальное математическое содержание, а физическое содержание самих производных «эволюционировало» в масштаб энергии и частоту преобразования двух видов энергии. Подобное часто случается в инженерной практике. Эго ограничивает возможность формального применения математического аппарата. Например, в рассматриваемом случае можно использовать исчисление конечных разностей и разложение в ряд параметров солитона в широком диапазоне геометрических масштабов множе-
ства взаимосвязанных солигонов. Но действие дифференцирования и взятие производных допустимы только в границах одной оболочки одного солитона, вследствие масштабной разнородности солитонов, которая обусловлена не только тем, что разные оболочки имеют разную кривизну, но и тем, что все координатные системы, принадлежащие разным оболочкам солитонов, являются взаимно внешними. Из свойств взаимно внешних координатных систем следует, что точки, принадлежащие разным оболочками, в общем случае могут быть поставлены друг другу в соответствие различным образом. По этой причине векторы вращения, находящиеся во взаимно внешних координатных системах относительно друг друга могут находиться в знакопеременном состоянии и прецессировать во взаимно противоположных направлениях. Эго объясняет разнообразие в поведении взаимосвязанных солитонов, которое обнаружили в экспериментах в 1870 г. Бьеркнес и Лихи, а позже и др. учёные, а мы привели их в качестве примера в главе 4, п. 4.6. На этом основано различие больших чисел, которые имеют в низших разрядах «малого», в качестве значимых, чётные или нечётные числа. Большие числа, вследствие технологических ограничений при обращении с ними, из-за их размеров, при взаимном анализе необходимо научиться «читать с конца». Возможность «обратного счёта» демонстрирует таблица 1 (с. 151) кристаллической структуры энергии. Но не только это. Каждая точка в последовательностях Фибоначчи и простых чисел является точкой ветвления токов энергии. Все точки являются точками входа в координатные системы энергии как ортогональные, так и неортогональные, в зависимости от выбора геометрического масштаба. Движение в неортогональных системах характеризуется большими числами, и каждое число может быть взято в качестве начального, исходного, т. е. в качестве единичного.
Для методического различения производных, характеризующих взаимно внешние координатные системы, здесь и далее изменено обозначение дифференциала: d. Процедура дифференцирования энергии как функции энергии, применительно к солитону, составленному из множества оболочек, имеет следующие методические ограничения и внутри одной оболочки.
Если в числовых последовательностях, устроенных по какому-либо закону математической логики, переход от одного целого числа-вектора к другому характеризует изменение масштаба энергии, то этот переход тождественен переходу во внешнюю координатную систему. Вытекающее из этого следствие изложим цитатой А. М. Петрова (141, с. 11).
«Дифференцирование, посредством которого вычисляются динамические характеристики, становится символическим (ковариантным), и каждое однократное выполнение этой операции приводит к очередной смене пространства и алгебры. Возникающие при этом методологические затруднения преодолеваются искусственными приёмами (подобными процедуре параллельного переноса векторов)…», которая в концепции двух видов энергии недопустима.
При проведении дифференцирования осуществляется переход из двустороннего пространства в сопряжённое с ним другое двустороннее пространство. Согласно классическому определению производной в точке, она равна пределу отношения приращения функции к приращению аргумента при его стремлении к нулю. При абстрагировании от физических реальностей принято считать, что аргумент производной никак не зависит от приращения. Наполняя математические понятия и термины физическим содержанием (применительно к квантовому вакууму), исходим из того, что эта взаимосвязь есть всегда. Приращение аргумента, как проявление сконденсированной энергии, всегда «незримо» связано с приращением несконден- сированной энергии, всегда опережающей действие несконденсированной энергии, как следствие её конденсации, поскольку аналитическая функция бесконечно дифференцируема. Приращению аргумента в упомянутой производной первого порядка всегда должно сопоставляться приращение в «производной второго порядка», поскольку в вещественном мире конденсация характеризует несконденси — рованную энергию, которая надёжно маскируется в этом случае под сконденсированную и проявляется в процессах конденсации в виде токов смещения.
По физическому содержанию взятие производной следующего порядка или проведение однократного дифференцирования означают учетверение частоты волновых преобразований параметров энергии. Возрастание численного значения производной означает уменьшение зарядовой асимметрии материи и масштаба сконденсированной энергии на этой частоте, а также смену знака производной, что означает перевод событий во внешнюю координатную систему меньшего масштаба, но с точки зрения наблюдателя, остающегося в старой системе. Всё это равносильно наблюдению события при большей скорости хода времени, а дифференцирование означает математическое моделирование путешествия во времени.
Примечания (127).
Символическая (математическая) логика акцентирует внимание на том обстоятельстве, что предметом логики являются символы, выбираемые и интерпретируемые определённым образом, специфическим для конкретной логической ситуации, вообще говоря, не связанным с каким-либо «традиционным» употреблением, пониманием и функциями таких же символов в других контекстах.
Ковариантные преобразования систем (в линейной алгебре и тензорном исчислении) — одинаково преобразующиеся.
В геометрии квантового вакуума параллельный перенос формально запрещён принятой аксиоматической системой новой энергетической концепции. Переход в пространство и оболочку другого солитона с другим радиусом кривизны, хотя бы и бесконечно большим R >х, но различимым в малом, чисто методически возможен. Но требует учёта чётности или нечётности последнего «значимого знака» большого числа. При анализе квантового вакуума приходим к необходимости распознавания и чтения больших чисел с «противоположного конца», принятого в качестве начала новой одномерной координатной системы.
Утраченные математические свойства производных энергии восстанавливаются при переходе к анализу единичного солитона, т. е. при анализе движения энергии в достаточно узком диапазоне геометрических масштабов движения энергии, т. е. в достаточно тонкой оболочке солитона. Это условие «автоматически» выполняется в анализе производных не выше второго порядка, т. е. в границах только одного полупериода трёхмерной гармонической волны энергии (в статике — солитона). Ограничение обусловлено фундаментальным физическим свойством сконденсированной энергии: температура материи не должна быть выше температуры Дебая или, в другом изложении, плотность энергии в материальной среде на конкретной частоте не может превышать критического значения. В основе этих ограничений лежит следствие принятой физической модели — вытекающие из неё свойства двусторонних трёхмерных пространств. Двусторонние пространства составлены разномасштабными солитонами. Они вырезаны в одностороннем бесконечно мерном
пространстве векторного поля неортогональных токов энергии — вихрей, заполняющих пространства между солитонами.