Полевая модель инертной и тяжёлой массы

Полевая модель инертной и тяжёлой массы — физическая модель инертной и тяжёлой массы, опирающуюся на гипотезу о полевой основе весомой формы материи.

Предложена А. П. Климцом.

Модель призвана раскрыть физику инертности и тяжести весомых материальных тел и их неспособность двигаться быстрее света.

Полевая модель массы

Мысленный эксперимент

Рассмотрим мысленный эксперимент.

Пусть в системе отсчета $K\,'$ (оси Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle x,\,y,\,z} ) расположен невесомый цилиндр высотой Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle h} (рис.$1$). Обозначим верхнюю крышку цилиндра через Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} , нижнюю — через Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} .

Пусть эта система отсчета Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K\,'} вместе с жестко закрепленным к ней невесомым цилиндром движется равномерно — ускоренно в направлении положительных значений Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle z} с ускорением Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \gamma} .

Пусть из Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} в Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} испущен квант света — фотон с энергией Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} и мы рассматриваем этот процесс в некоторой системе Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K^{\,0}} , которая не обладает ускорением.

Предположим, что в тот момент, когда энергия излучения Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} переносится из Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} в Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} , система Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K\,'} обладает относительно системы Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K^{\,0}} скоростью, равной нулю. Световой квант достигнет Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} спустя время Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle h/c} , где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle c} -скорость света. В этот момент Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} обладает относительно системы Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K^{\,0}} скоростью Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \gamma h/c=v} . Поэтому, согласно специальной теории относительности, достигающее Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} излучение имеет не энергию Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} , а большую энергию Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,1}} , которая (в первом приближении, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v\ll c} ) связана с Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} соотношением

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,1}\approx E_{\,0}\,(1+v/c)=E_{\,0}\,(1+\gamma h/c^2)}

Импульс, передаваемый излучением стенке Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} , равен

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle P_{\,1}=E\,_1/c=E_{\,0}\,(1+\gamma h/c^2)/c\,\,\,\,\,\,\,\,\,(1)}

Пусть световой квант с такой же энергией Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} излучается из Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} в сторону Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} . Тогда энергия излучения, достигающая стенки Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} и передаваемый импульс будут иметь следующий вид

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,2}\approx E_{\,0}\,(1-v/c)=E_{\,0}\,(1-\gamma h/c^2)}

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle P_{\,2}=E\,_2/c=E_{\,0}\,(1-\gamma h/c^2)/c\,\,\,\,\,\,\,\,\,(2)}

Если в системе Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K\,'} мы одновременно излучим два кванта света одинаковой энергии — один в сторону Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} и второй в сторону Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} , то импульсы отдачи взаимно скомпенсируются, и основную роль будут играть импульсы Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle (1)} и Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle (2)} . Отсюда, в ньютоновском приближении

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta P=P_1-P_2=(2E_0/c^2)(\gamma h/c)=2\,m\,\Delta v}

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 2\,m=2E_0/c^2}  — инертная масса, коэффициент Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 2} соответствует двум фотонам.

Выражение для силы Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle F} , действующей в течение времени Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta t} , будет иметь вид

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle F=\Delta P/\Delta t=2\,m\,\Delta v/\Delta t= 2\,m\,\gamma}

в соответствии со вторым законом Ньютона.

Комментарии

Таким образом, невесомый цилиндр, в котором находится излучение, в результате ускорения ведет себя так, как будто он обладает инертной массой Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 2\,m} , причем импульс Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta \vec P} этой инертной массы, как легко видеть из рис.Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 1} , направлен в сторону, противоположную вектору ускорения Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \vec\gamma} . То есть невесомый цилиндр с облаком фотонов внутри цилиндра оказывает сопротивление ускоряющей его силе, что и представляет собой одно из характерных проявлений того физического свойства, которое называют «массой».

Инертная масса характеризует сопротивление, оказываемое телом любому изменению его скорости как по величине, так и по направлению. Масса есть мера сопротивления тела изменению его скорости.

В современной физике явление инертности массивных материальных тел до сих пор представляет из себя неразрешимую загадку. Изложенный механизм предлагает объяснение этому феномену.

Интерпретации

Массивную частицу можно представить как невесомый сосуд с зеркальными стенками, в котором находится облако безмассовых частиц. То есть у сосуда такие тонкие стенки, что их массой можно пренебречь, в пределе принять равной нулю и не учитывать в мысленном эксперименте. Импульсы частиц в среднем равномерно передаются зеркальным стенкам во всех направлениях и сосуд будет находиться в состоянии относительного покоя (т.е. в состоянии динамического равновесия). При ускорении сосуда суммарный импульс, передаваемый стенкам сосуда безмассовыми частицами, становится не равным нулю в направлении, противоположном вектору ускорения. Это проявляется в форме инертности сосуда. Когда прикладываемая к сосуду сила исчезает, динамическое равновесие сосуда восстанавливается, но сосуд приобретает скорость Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v} по отношению к первичной системе отсчета. Модель инертной массы очевидным образом показывает, что инерция материальных тел есть их внутреннее свойство и принцип Маха к весомым материальным телам неприменим. Подобный цилиндр будет обладать инерцией и в отсутствие горизонта удаленных звезд.

В соответствии с принципом Маха принимается, что гравитационное поле является источником инерции тел во Вселенной. Однако, хотя принцип Маха и сыграл определенную эвристическую роль в построении теории относительности, есть основания полагать, что в данной формулировке он неприемлем. Как было показано выше, тела не перестают обладать инерциальными свойствами даже в пустом, свободном от масс пространстве.

Видно также, почему в массе покоя вещества «таятся» гигантские энергетические резервы. Эта полевая энергия только частично высвобождается в процессах ядерного деления в атомных реакторах, а также в процессах ядерного синтеза, спонтанно протекающих в Солнце и в других звездах.

Пусть невесомый цилиндр (рис.Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 1} ) не ускоряется, а расположен на подставке и находится в слабом гравитационном поле Земли. Пусть в Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} потенциал поля приравнен к нулю, а на высоте Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle h} он равен Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi} . Учитывая принцип эквивалентности, можно записать Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \gamma h=\varphi} . Пусть теперь из Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} в Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} испущен квант света с энергией Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} . Тогда энергия и импульс фотона изменятся согласно соотношениям

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,1}\approx E_{\,0}\,(1+\varphi/c^2)}

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle P_{\,1}=E\,_1/c=E_{\,0}\,(1+\varphi/c^2)/c}

С другой стороны, испуская квант света с энергией Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,0}} от Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} к Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,2}} , получим

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\,2}\approx E_{\,0}\,(1-\varphi/c^2)}

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle P_{\,2}=E\,_2/c=E_{\,0}\,(1-\varphi/c^2)/c}

В итоге разность передаваемых импульсов стенке Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} равна

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta P=P_1-P_2=(2E_0/c^2)(\Delta\varphi/c)=2\,m\,(\Delta\varphi/c)}

и направлена вниз к центру Земли. Здесь Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 2\,m=2E_0/c^2}  — тяжелая масса. Поэтому сила, действующая на подставку Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S_{\,1}} , равна

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle F_z=\Delta P/\Delta t=-2\,m\,(\Delta\varphi/c\,\Delta t)}

Для света в поле Земли по вертикали Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle c\,\Delta t=\Delta z} , тогда Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle F_z=-2\,m\,(\Delta\varphi/\Delta z)} или, в более общем случае

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle F(\vec r)=-2\,m\,grad\,\varphi (\vec r)}

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi (\vec r)=-G\,M/r} ; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle G}  — гравитационная постоянная; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle M}  — масса Земли.

Из модели массы следует, что свободное движение материальной структуры в гравитационном поле (падение или движение по геодезической) связано с постоянным перераспределением импульсов безмассовых квантов энергии по отношению к структуре тела. Убрав подставку, мы вынуждаем цилиндр сместиться под действием разности импульсов фотонов Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta P} , в результате чего он оказывается в области поля с большей разностью потенциалов Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta\varphi\,'} , чем в предыдущий момент времени. Это порождает уже большую разность импульсов Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta P\,'} и процесс повторяется. Именно таким образом цилиндр ускоряется в гравитационном поле.

Таким образом, полевая модель массы адекватно отображает инертные и тяжелые свойства массивных тел.

Уравнение Дирака предсказывает быстрое колебательное движение элементарной частицы — «дрожащее движение» или Zitterbewegung. Рассмотрим эффект дрожания в нашей модели. Согласно модели, массивная частица представляет собой полый невесомый цилиндр (или полый шар) с внутренними зеркальными стенками и облаком фотонов внутри. Предположим, что электрон представляет собой цилиндр с одним фотоном. Отразившись от одной стенки, фотон передает свой импульс отдачи цилиндру. Цилиндр движется вправо со скоростью света Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle c} . Достигнув противоположной стенки и отразившись уже от нее, фотон также передает ей свой импульс отдачи, и цилиндр смещается влево со скоростью света Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle c} . И процесс повторяется. В результате возникает дрожание невесомого цилиндра, имитирующего массивный электрон. Издалека кажется, что в среднем цилиндр покоится. Длина цилиндра (электрона) Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle l=10^{-13}} м, скорость света Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle c=3*10^8} м/сек, поэтому частота дрожания Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \nu\sim c/l\approx10^{21}} герц.

Zitterbewegung (нем. Zitterbewegung — «дрожащее движение») — быстрое осциллирующее движение элементарной частицы, подчиняющейся уравнению Дирака (в частности, электрона). Существование такого движения было впервые отмечено Шрёдингером в 1930 году, который проанализировал решение уравнения Дирака для релятивистского свободного электрона, имеющее вид волнового пакета, в котором интерференция между состояниями c положительной и отрицательной энергиями приводит к колебаниям (на скорости света) электрона вокруг его среднего положения с круговой частотой Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 2 m c^2 / \hbar} , или приблизительно 1,6·10²¹ Гц. Как видим, порядок цифр совпадает.

Альтернативный взгляд на физический смысл Zitterbewegung был представлен Роджером Пенроузом , заметившим, что уравнение Дирака можно переформулировать, расщепив четырехкомпонентный спинор Дирака Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \psi} в пару безмассовых левых и правых двухкомпонентных спиноров Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \psi = (\psi_{\rm L}, \psi_{\rm R})} (или зиг и заг- компоненты), где каждый является исходным членом в уравнении движения другого, с константой связи, пропорциональной массе покоя исходной частицы Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle m} .

Пенроуз считает, что первоначальную массивную дираковскую частицу можно рассматривать как состоящую из двух безмассовых компонентов, каждый из которых постоянно преобразуется в другой. Поскольку компоненты не имеют массы, они движутся со скоростью света, и их вращение ограничено направлением движения, но каждый из них имеет противоположную спираль: и, поскольку вращение остается постоянным, направление скорости меняется на противоположное, что приводит к характеристике "зиг-заг" или к зигзагообразному движению.

Как представляется, интерпретация Пенроузом массивной дираковской частицы совпадает с нашей моделью, состоящей из невесомого цилиндра и двух фотонов.

Философия массы

Подход интерпретирует общую теорию относительности только как метод описания гравитационного поля с помощью понятия «искривленное пространство-время». Действительно, согласно современному подходу, пространство-время — это не вещь, которую можно «искривлять». Это абстрактная математическая модель того, что мы называем порядковыми и метрическими отношениями: мы можем измерять расстояния и промежутки времени, события происходят в некоторой последовательности, и т. п.. Сами эти отношения определяются распределением материи, её движением и взаимодействием. Модель всего этого и есть «пространство-время». Результаты наших измерений лучше согласуются с искривлённым пространством-временем, чем с плоским. Свет, обладая энергией, тем самым подвержен влиянию поля тяготения. Это обстоятельство сказывается на законе распространения света, а значит, и на общих законах установления пространственно-временных отношений. Иначе говоря, наличие поля тяготения должно оказывать определенное влияние на свойства пространства-времени, что и имеет место в действительности. Поле тяготения через подвластный его влиянию характер распространения света определяет геометрию пространства. Движение лучей света определяет пространственно-временную структуру мира. С другой стороны, физическим основанием введения понятия «искривленное пространство-время» для массивных тел и их свободного движения по геодезическим траекториям является изложенная выше полевая модель инертной и тяжелой массы, образованная безмассовыми квантами энергии. Становится понятным универсальный характер воздействия гравитационного поля на все материальные тела в природе (безмассовые и массивные). Он заключается в воздействии гравитационного поля на характер распространения безмассовых квантов энергии в свободном и в связанном состояниях. Таким образом, основой наблюдаемого мира является безмассовая форма материи. В связи с этим обратите внимание на статью автора о Геонах - массивных образованиях, составленных из безмасовых квантов энергии.

Очевидно, что цилиндр с невесомыми стенками можно заменить на систему из двух (или более) взаимодействующих между собой безмассовых частиц. Безмассовые частицы колеблются в определенных пределах, многократно отражаясь от воображаемых «стенок», представляющих собой не что иное, как потенциальный барьер в "потенциальном ящике". Связанная система из таких частиц будет обладать теми же инертными и тяжелыми свойствами, что и рассмотренный выше невесомый цилиндр. Невесомый цилиндр есть "потенциальный ящик", стенки которого отражают фотоны. Здесь оправдывается предположение Эйнштейна, что вещество есть концентрация полевой энергии в малом пространстве.

Современная физика пришла к выводу, что в планковских масштабах все частицы материи (как реальные, так и виртуальные) еще не имеют масс (то есть все они подобны фотону) и, следовательно, к ним применим изложенный выше механизм образования массы.

Модель инертной и тяжелой массы является универсальной моделью, так как инертность и тяжесть у материи не может возникать различными способами и приводить в то же время к одному и тому же наблюдаемому результату. Роль бозона Хиггса в рамках модели в таком случае сводится к содействию в образовании связанного состояния безмассовых квантов энергии в ограниченной области пространства.

Модель массы позволяет наметить путь для создания антигравитатора. Для этого необходимо найти способ воздействия на внутренние кванты энергии, являющиеся основой массивных тел, с целью изменения их частотных характеристик. Например, с помощью внешнего электромагнитного поля, воспользовавшись эффектом рассеяния фотонов на фотонах . К сожалению, этот способ меняет только поляризацию фотонов. Частота фотонов преобразуется в пяти известных случаях: в гравитационом поле, в ускоренной системе отсчета, в комптон-эффекте, в доплер-эффекте и при комбинационном рассеянии света. Для частотной модуляции фотонов и управления их частотными характеристиками первые четыре способа не подходят. Скорее всего необходимо воспользоваться эффектом вынужденного комбинационного (рамановского) рассеяния света, используя мощные лазерные источники излучения.

Так как наш цилиндр аналогичен совокупности безмассовых квантов энергии, связанных между собой каким-то взаимодействием, то вопрос о достижении им скорости, большей скорости света, сводится к следующему: сможет ли свет обогнать свет (то есть сам себя)? Ответ очевиден — не сможет. Система из двух связанных фотонов, как нами было показано выше, обладает инерционными свойствами и поэтому будет двигаться со скоростью, меньшей скорости света или покоиться. Ясно, что скорость света для такой системы будет предельной скоростью. Тело, состоящее из света, не может двигаться быстрее света. Сами же фотоны всегда находятся в движении, в движении со скоростью света. Никакая система отсчёта не может двигаться с этой или большей скоростью.

Таким образом и разрешается загадка существования в природе предельной скорости для массивных тел, равной скорости света и физическое обоснование одному из постулатов Эйнштейна. Такая предельная скорость в силу принципа относительности будет одинаковой (постоянной) во всех системах отсчета. Однако в статье показано, что и принцип относительности является прямым следствием принципа постоянства скорости света, то есть предельного характера этой скорости. Утверждается, что «постулат об инварианте скорости света включает в себя основной элемент принципа относительности — одинаковое протекание физических явлений, зависимых от скорости света. А это, в соответствии с известным мнением Лоренца — едва ли не все явления природы. Такой принцип относительности оказывается в определённом смысле следствием инвариантности скорости света»… Принцип постоянства скорости света означает не что иное, как равноправие всех систем по отношению к этой скорости, что является, по меньшей мере, частью принципа относительности. …принцип относительности — это принцип, который как неотъемлемую часть содержит в себе принцип постоянства скорости света, равноправия, и сам является прямым следствием принципа постоянства скорости света". Проведем сравнение квантовой механики и специальной теории относительности. Исторически постулаты, принятые Бором при создании модели атома водорода, в последующем были обоснованы в квантовой механике Шредингером. Постулаты же Эйнштейна, принятые при создании специальной теории относительности, так и не получили в последующем должного теоретического обоснования. В рамках же полевой модели инертной и тяжелой массы эти постулаты находят свое обоснование.

Безмассовая форма материи первична, фундаментальна, массивная же форма материи является вторичной, производной формой. На это же указывает и построенная модель специальной теории относительности.

В условиях (по крайней мере) Великого объединения процессы электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий неразличимы между собой. Это состояние имеет такие характерные особенности: 1) Частицы материи (как реальные, так и виртуальные) пока еще не имеют масс (то есть они подобны фотону). 2) Потенциальная энергия взаимодействия частиц «регулируется» особыми скалярными полями Хиггса.

Известный американский физик Леонард Сасскинд пишет: "Стандартная модель без частиц Хиггса математически последовательна, но только до тех пор, пока все частицы движутся со скоростью света, как фотоны. Частицы, движущиеся со скоростью света, не могут иметь массы, поэтому физики утверждают, что поле Хиггса как раз для того и необходимо, чтобы дать элементарным частицам массу. Это неудачная формулировка, но лучшую физика не придумала... Если бы поле Хиггса можно было включить и выключить с такой же легкостью, как магнитное, мы могли бы изменять массу любой частицы (например, электрона) по своему усмотрению - увеличивая или уменьшая массу частицы вплоть до нулевой."

Поля Хиггса, взаимодействуя с безмассовыми элементарными частицами, могут создавать эффект невесомого цилиндра. Они ответственны за взаимодействие безмассовых частиц, создавая так называемый потенциальный барьер («стенки цилиндра») согласно изложенной выше схеме.

Первичный характер поля прослеживается и в квантовой механике. В результате квантования поля само собой возникает понятие частицы как характеристики возбуждения электромагнитной волны с определенной длиной. Идея воспринимать частицы как квантовые состояния осцилляторов некоего поля оказалась плодотворной. Она пронизывает всю современную теоретическую физику. Поле оказывается первичным понятием. Элементарные частицы возникают в результате его квантования.

Проверяемость

Положения, позволяющие уяснить проверяемость и/или фальсифицируемость модели — А.П. Климцом не сформулированы.