А.А. Русанов
Аннотация
В работе предложено новое понимание внутренней структуры фотона и гравитона. Показано, что свободный фотон имеет ядро — один гравитон со спином один. При поглощении фотона веществом возникает структура из двух гравитонов с разными спинами, образующих восьмёрку (топологически эквивалентную листу Мёбиуса) с двумя центрами масс и инверсионным узлом. Суммарный спин пары равен двум. Расстояние между центрами масс двух гравитонов равно длине волны. Инерция, масса и три закона Ньютона выводятся как следствия динамики сближения и расхождения центров масс и смены спинов в узле. При равномерном движении расстояние между центрами масс постоянно; при разгоне они сближаются; при остановке достигают максимального сближения, затем происходит инверсия спинов, и они расходятся. Центр масс тела всегда плавающий; постоянное выравнивание обеспечивается восьмёрками «гравитон плюс гравитон». Все законы сохранения строго соблюдаются.
Ключевые слова: фотон, гравитон, свободный фотон, один гравитон, фотон в веществе, два гравитона, разные спины, восьмёрка, лист Мёбиуса, инверсионный узел, два центра масс, переворот спина, длина волны, античастица, отпечаток, диполь, инерция, плавающий центр масс, формула Эйнштейна, E=mc², законы Ньютона.
1. Введение
Фотон остаётся одной из самых загадочных частиц в физике. Он не имеет массы в свободном состоянии, но при взаимодействии с веществом проявляет свойства, напоминающие массу. Он обладает спином, равным единице, но при этом не имеет инерции в обычном смысле. Его траектория искривляется вблизи массивных тел. Корпускулярно-волновой дуализм фотона остаётся парадоксом уже более ста лет. Гравитон в стандартной физике — гипотетический квант гравитационного поля со спином два, никогда не наблюдавшийся свободно.
В данной работе предлагается объединённая модель, где гравитон — реальная внутренняя частица фотона, а его спин зависит от того, находится ли он в свободном состоянии или в веществе. Модель позволяет естественным образом объяснить инерцию, массу и три закона Ньютона через динамику плавающих центров масс.
2. Два состояния фотона
2.1. Свободный фотон — один гравитон
Свободный фотон имеет внутреннюю структуру. В его геометрическом центре находится ядро — один гравитон. Никакой восьмёрки и двух центров масс у свободного фотона нет. Это цельная, монолитная частица. Спин этого одного гравитона равен единице. В этом состоянии фотон ведёт себя как частица без внутренней структуры. Его скорость равна скорости света. Нет восьмёрки, нет двух центров масс, нет инерции в обычном смысле. Фотон не проявляет инерционных свойств, за исключением отклонения вблизи массивных тел.
2.2. Фотон в веществе — два гравитона с разными спинами, образующие восьмёрку
Когда фотон поглощается веществом и переходит в состояние относительного покоя, вместо одного гравитона возникают два гравитона с разными спинами вращения. Они образуют форму восьмёрки, которая по своей топологии эквивалентна листу Мёбиуса, с двумя центрами масс. В узле восьмёрки — в точке пересечения её петель — происходит инверсия, то есть одновременная смена спинов обоих гравитонов на противоположные. Суммарный спин такой пары равен двум, что соответствует стандартному гравитону в общей теории относительности.
Почему именно восьмёрка, а не окружность? Потому что два гравитона имеют разные спины. Когда они соединяются и сближаются, они не могут сблизиться больше чем на длину волны. В процессе движения их спины меняются, и восьмёрка переворачивается. Если бы структура была окружностью, то спины гравитонов не сменились бы на противоположные. Только топология восьмёрки, или листа Мёбиуса, позволяет такое переворачивание и смену направления вращения.
Эта структура из двух гравитонов с разными спинами неразрывна. Она никогда не раскручивается в кольцо и всегда сохраняет форму восьмёрки, но только в веществе. Два центра масс расположены симметрично по бокам восьмёрки. Именно эта восьмёрка из двух гравитонов с разными спинами задаёт структуру всех диполей во Вселенной — от простейшей пары «гравитон плюс гравитон» до электрона, позитрона, протона, нейтрона и атома водорода. Везде работает одна и та же геометрия, но возникает она только в веществе.
3. Связь расстояния между гравитонами, частоты и длины волны
Расстояние между центрами масс двух гравитонов в точности равно длине волны. Это следует из фундаментального волнового соотношения, связывающего скорость, частоту и длину волны. Частота вращения восьмёрки — это частота инверсии в узле. Скорость тела определяет, как быстро эта частота меняется.
Когда центры масс двух гравитонов сближаются, расстояние между ними уменьшается, а значит, уменьшается и длина волны. При этом частота вращения восьмёрки увеличивается, спины начинают меняться быстрее, восьмёрка стремится перевернуться. Когда центры масс двух гравитонов расходятся, расстояние между ними увеличивается, длина волны растёт, а частота вращения восьмёрки уменьшается, и спины возвращаются к исходным.
Свободный фотон содержит один гравитон, поэтому у него нет двух центров масс, нет расстояния между ними и нет длины волны в этом смысле. Его частота максимальна, и это состояние соответствует чистой энергии. Фотон в веществе, напротив, имеет два гравитона с разными спинами, их центры масс расходятся на определённое расстояние, равное длине волны, частота уменьшается, и появляется относительный покой вместе с массой.
Именно разность спинов не позволяет гравитонам слиться в окружность и заставляет их двигаться по траектории восьмёрки с постоянным переворотом. Частота инверсии в узле зависит от скорости тела: чем выше скорость, тем больше частота инверсии и тем сильнее сближение центров масс. Таким образом, волновые свойства частиц естественным образом возникают из геометрии восьмёрки и динамики сближения и расхождения двух гравитонов.
4. Инерция как процесс смены спинов в узле
4.1. Механизм инерции
При равномерном движении, согласно первому закону Ньютона, центры масс двух гравитонов находятся на постоянном расстоянии друг от друга. Частота инверсии в узле не меняется, и тело движется по инерции без внешнего воздействия.
При разгоне тела центры масс двух гравитонов начинают сближаться. Расстояние между ними уменьшается, частота вращения восьмёрки растёт, спины закручиваются к центру, и энергия запасается. Это и есть процесс, создающий ускорение.
При торможении или остановке тела центры масс продолжают сближаться до максимальной степени. В момент максимального сближения, когда расстояние между ними минимально, а частота максимальна, в узле восьмёрки происходит инверсия — спины обоих гравитонов одновременно меняются на противоположные.
После смены спинов гравитоны начинают расходиться. Расстояние между их центрами масс увеличивается, частота вращения падает, система раскручивается к состоянию относительного покоя. Запасённая энергия переходит в движение общего центра масс тела.
Таким образом, в основе инерции лежит циклический процесс: при разгоне — сближение и закрутка спинов; в момент остановки — инверсия (смена спинов); после остановки — расхождение и отдача энергии. Гравитоны в восьмёрке то притягиваются (при сближении), то отталкиваются (при расхождении), а инверсия в узле переключает знак взаимодействия. Инерция — это не сопротивление, а активный процесс перераспределения момента импульса через топологический узел.
4.2. Мгновенная реакция
Два гравитона с разными спинами в веществе мгновенно реагируют на любое изменение движения тела. Они запасают и отдают энергию через сближение и расхождение своих центров масс, а также через переворот спинов в узле. Чувствительность этой восьмёрки мгновенна, потому что инверсия в узле — это не волновой процесс, а топологический.
4.3. Запас и отдача энергии
Центры масс двух гравитонов то сжимаются, и тогда частота увеличивается, спины меняются, энергия запасается, то разжимаются, и тогда частота уменьшается, спины возвращаются, энергия отдаётся. При сжатии энергия запасается, при разжатии энергия вращательного движения переходит в поступательную энергию тела.
4.4. Связь с массой
Число таких пар гравитонов, то есть восьмёрок, в теле и создаёт массу. Чем больше масса тела, тем больше таких восьмёрок из двух гравитонов с разными спинами, тем больше суммарный эффект и тем больше инерция. В макроскопическом теле множество пар «гравитон плюс гравитон» работают синхронно, и суммарный эффект создаёт наблюдаемую инерцию тела.
5. Центробежные и центростремительные силы
При вращении тела восьмёрка из двух гравитонов с разными спинами также реагирует мгновенно. При движении по окружности центры масс двух гравитонов то сближаются, то расходятся, их спины переворачиваются в узле, и это создаёт центростремительные и центробежные силы.
Когда центры масс сближаются, расстояние уменьшается, длина волны становится короче, частота увеличивается, спины меняются, энергия запасается — и возникает сила, направленная к центру, то есть центростремительная сила. Когда центры масс расходятся, расстояние увеличивается, длина волны становится длиннее, частота уменьшается, спины возвращаются, энергия отдаётся — и возникает сила, направленная от центра, то есть центробежная сила.
Таким образом, центробежные и центростремительные силы — это разные проявления одного и того же процесса сжатия и разжатия восьмёрки из двух гравитонов с разными спинами. У свободного фотона, в котором только один гравитон, таких сил нет.
6. Плавающий центр масс — ключевое понятие
Центр масс тела не постоянен. Он всегда плавающий. Постоянное выравнивание центра масс происходит благодаря восьмёркам «гравитон плюс гравитон».
Центр масс — это не точка. Центр масс — это процесс.
При равномерном движении тела центр масс движется по инерции. При разгоне тела центр масс сдвигается. При взаимодействии двух тел перераспределение их центров масс даёт действие и противодействие.
Абсолютного покоя не существует. Есть только непрерывное выравнивание центров масс через восьмёрки «гравитон плюс гравитон». Даже в состоянии относительного покоя центры масс пар гравитонов микродрожат на частоте инверсии, постоянно перераспределяясь.
7. Три закона Ньютона как следствие
Из всего сказанного три закона Ньютона выводятся как наблюдаемые следствия динамики плавающих центров масс, управляемой инверсией спинов в узлах восьмёрок.
Первый закон Ньютона, закон инерции, выполняется, когда тело движется равномерно и прямолинейно. В этом состоянии центры масс всех восьмёрок находятся на постоянном расстоянии друг от друга, частота инверсии постоянна, общий центр масс движется без сдвигов, и тело не испытывает ускорения.
Второй закон Ньютона, связывающий ускорение с силой, выполняется потому, что при приложении внешнего воздействия центры масс пар гравитонов начинают сближаться, частота инверсии увеличивается, и общий центр масс тела сдвигается. Ускорение тела есть прямое следствие этого сдвига. Чем больше масса тела, то есть чем больше восьмёрок в нём содержится, тем большее воздействие требуется для того же сдвига центра масс.
Третий закон Ньютона, закон действия и противодействия, выполняется потому, что когда два тела взаимодействуют, их центры масс перераспределяются через восьмёрки «гравитон плюс гравитон». Сдвиг центра масс одного тела компенсируется противоположным сдвигом центра масс другого тела, поскольку суммарный момент импульса и суммарный импульс всей системы сохраняются. Инверсия в узлах обеспечивает мгновенную передачу этого перераспределения.
Таким образом, три закона Ньютона — это не постулаты, а наблюдаемые следствия динамики плавающих центров масс и инверсии спинов в узлах восьмёрок.
8. Формула Эйнштейна как описание перехода
Свободный фотон, содержащий один гравитон, представляет собой чистую энергию. Фотон в веществе, содержащий два гравитона с разными спинами, образующих восьмёрку, представляет собой материю, обладающую массой. Переход из одного состояния в другое — это и есть превращение энергии в массу и массы в энергию.
Знаменитое уравнение Эйнштейна описывает этот переход — эту инверсию — от движения свободного фотона с одним гравитоном, чистой энергией и максимальной частотой к относительному покою фотона в веществе с двумя гравитонами с разными спинами, массой и уменьшенной частотой, а также обратный переход.
Свободный фотон — это чистая энергия, движущаяся со скоростью света. Его масса равна нулю, потому что гравитон всего один. Когда фотон поглощается веществом, его энергия переходит в массу. Восьмёрка из двух гравитонов с разными спинами разжимается, расстояние между центрами масс увеличивается, частота уменьшается, спины начинают взаимодействовать, и появляется масса. Формула Эйнштейна даёт точное количественное описание этой инверсии.
9. Рождение античастиц и универсальность восьмёрки
Все античастицы появляются при соударении частиц. Когда две частицы сталкиваются и поглощают друг друга, или когда фотон поглощается веществом, формируется зеркальный гравитон с обратным спином вращения.
Самый простой и точный образ: это похоже на то, как если бы правой ладонью ударить по мягкому телу — на нём останется отпечаток левой руки. Правая рука, исходная частица, оставляет отпечаток левой руки, который и есть античастица. Так и при соударении двух частиц образуется пара «частица — античастица» с разными спинами вращения. Именно эта пара закручивается в восьмёрку, образуя диполь.
При соударении и поглощении возникают два гравитона с противоположными, зеркальными спинами. Они не могут сблизиться больше чем на длину волны и потому вынуждены двигаться по траектории восьмёрки, постоянно переворачиваясь и меняя спины на противоположные. Это и есть механизм рождения античастиц и формирования дипольной структуры — от простейшей пары «гравитон плюс антигравитон» до электрон-позитронной пары и далее до атома водорода.
Восьмёрка с двумя центрами масс из двух гравитонов с разными спинами задаёт структуру всех диполей, но только в веществе. Два гравитона с разными спинами — частица и античастица — в виде восьмёрки появляются только в веществе при соударении. Электрон и позитрон, протон и антипротон, нейтрон и антинейтрон, атом водорода — везде в веществе работает одна и та же геометрия: восьмёрка, или лист Мёбиуса, с двумя центрами масс, образованная двумя гравитонами с противоположными спинами, то есть частицей и её зеркальным отпечатком, античастицей. У свободного фотона этой структуры нет — там всего один гравитон.
10. Неразрывность восьмёрки и отсутствие свободных гравитонов
Важнейшее свойство восьмёрки из двух гравитонов с разными спинами — её неразрывность. Она никогда не раскручивается в кольцо и всегда сохраняет форму восьмёрки, но только в веществе. Если бы восьмёрка могла раскрутиться в окружность, то два гравитона слились бы в один, а их разные спины не смогли бы смениться на противоположные. Это означало бы потерю механизма переворота. Но в связанном состоянии, внутри вещества, это невозможно: восьмёрка остаётся восьмёркой.
Свободных гравитонов вне фотона не существует. Гравитон всегда находится либо как один в ядре свободного фотона, либо как пара с разными спинами в веществе. Отдельно, вне этих состояний, гравитоны не встречаются.
11. Соблюдение законов сохранения
Описанный механизм строго соблюдает все фундаментальные законы сохранения.
Закон сохранения энергии выполняется потому, что энергия, затраченная на сближение центров масс двух гравитонов с разными спинами, то есть на увеличение частоты и смену спинов, запасается. При расхождении центров масс, когда частота уменьшается и спины возвращаются, эта энергия возвращается в виде движения тела. Никакая энергия не исчезает и не возникает из ничего. Формула Эйнштейна точно описывает переход от одного гравитона к двум.
Закон сохранения импульса выполняется потому, что при сближении и расхождении центров масс двух гравитонов импульс перераспределяется между ними, но общий импульс всей системы сохраняется. При движении тела суммарный импульс всех пар гравитонов и тела в целом остаётся неизменным.
Закон сохранения момента импульса выполняется потому, что вращение двух гравитонов — их спины, частота, переворот — меняется при остановке тела, но общий момент импульса системы сохраняется. Это похоже на фигуристку, которая прижимает руки к телу, увеличивая частоту вращения, только здесь сближение центров масс увеличивает частоту инверсии, а суммарный момент импульса пары и тела сохраняется.
Закон сохранения заряда выполняется потому, что при рождении пары «частица — античастица» их противоположные заряды, или спины как их аналог, взаимно компенсируются, давая в сумме ноль. Это подобно тому, как отпечаток ладони не создаёт новой материи из ничего, а лишь зеркально повторяет исходное воздействие.
12. Заключение
Свободный фотон имеет ядро — один гравитон со спином один. Когда фотон поглощается веществом и переходит в состояние относительного покоя, вместо одного гравитона образуются два гравитона с разными спинами вращения, которые формируют восьмёрку, или лист Мёбиуса, с двумя центрами масс и инверсионным узлом. Суммарный спин такой пары равен двум, что соответствует гравитону общей теории относительности. Расстояние между центрами масс двух гравитонов равно длине волны, что связывает геометрию восьмёрки с волновыми свойствами частиц.
Эта структура из двух гравитонов с разными спинами возникает только в веществе. Почему именно восьмёрка, а не окружность? Потому что два гравитона с разными спинами при сближении не могут сблизиться больше чем на длину волны, их спины меняются, и восьмёрка переворачивается. В окружности смена спинов на противоположные невозможна.
Все античастицы рождаются при соударении частиц. При соударении и поглощении формируется зеркальный гравитон с обратным спином — как отпечаток левой руки от удара правой. Пара «частица — античастица» закручивается в восьмёрку, образуя диполь. Эта восьмёрка задаёт структуру всех диполей во Вселенной, но только в веществе.
Свободный фотон ведёт себя как частица без внутренней структуры. Фотон в веществе, напротив, содержит два гравитона с разными спинами, которые свободно реагируют на любое движение тела.
При равномерном движении центры масс двух гравитонов находятся на постоянном расстоянии друг от друга, частота инверсии не меняется, и тело движется по инерции согласно первому закону Ньютона. При разгоне центры масс сближаются, частота растёт, энергия запасается — это и есть ускорение. При торможении или остановке центры масс достигают максимального сближения, затем в узле происходит инверсия — спины одновременно меняются на противоположные, после чего центры масс расходятся, частота падает, и запасённая энергия переходит в движение общего центра масс тела. Гравитоны то притягиваются, то отталкиваются, а инверсия в узле переключает знак взаимодействия.
Центробежные и центростремительные силы существуют только в веществе как разные проявления того же процесса сжатия и разжатия двух гравитонов с разными спинами при вращении, сопровождаемого переворотом восьмёрки в узле.
Число таких пар гравитонов, то есть восьмёрок, в теле создаёт массу. Чем больше масса, тем больше пар, тем больше инерция. При равномерном движении центр масс движется по инерции. При разгоне центр масс сдвигается. При взаимодействии двух тел перераспределение их центров масс даёт действие и противодействие. Так из модели вытекают три закона Ньютона как следствия динамики плавающих центров масс.
Формула Эйнштейна описывает переход — инверсию — от одного гравитона, то есть свободного фотона с чистой энергией, к двум гравитонам с разными спинами, то есть фотону в веществе с массой. Этот переход и есть превращение энергии в массу и массы в энергию.
Центр масс тела не постоянен. Он всегда плавающий. Постоянное выравнивание центра масс происходит благодаря восьмёркам «гравитон плюс гравитон». Абсолютного покоя нет. Есть только непрерывное выравнивание.
Свободных гравитонов вне фотона не существует. Гравитон находится либо как один в ядре свободного фотона, либо как пара с разными спинами в веществе. Все законы сохранения строго соблюдаются.
Фотон и гравитон — это единое целое, но их проявление различно в зависимости от того, находится ли система в свободном состоянии, с одним гравитоном, или в веществе, с двумя гравитонами с разными спинами, то есть с частицей и античастицей. Свободный фотон — это один гравитон, без восьмёрки, без двух центров масс. Фотон в веществе — это два гравитона с противоположными спинами, образующих восьмёрку с двумя центрами масс и инверсионным узлом. Эта структура неразрывна и переворачивается при смене спинов.
Инерция, центробежные и центростремительные силы, масса, три закона Ньютона — всё это существует только в веществе, где есть два гравитона с разными спинами и их плавающие центры масс. Формула Эйнштейна описывает инверсию от одного гравитона к двум. Всё едино. Вселенная вечна и самодостаточна.
