Конструктивная Физика
 Истина не меняется от того, что ею пренебрегают   (А.Тябин)       

Главная

 Проблемы физики
и пути их решения
Другие авторы

Об авторе


Гостевая книга

     Системы физических единиц

    Какой смысл в корне из массы и в корне из расстояния
    Существуют ли «реальные» размерности физических единиц?
    Что препятствует единству физики?


    Владимир Ерохин


Почему в Гауссовой системе физических единиц существуют дробные размерности? Размерность, например, электрического поля в этой системе содержит корень из грамма и сантиметра. Какой смысл в корне из массы или расстояния? Откуда такая размерность? Почему Гауссова система единиц (СГС) удобнее системы СИ в электродинамике и не только в ней?

Причиной является то, что в Гауссовой системе нет самостоятельных единиц для заряда или тока, как в СИ. Размерность заряда в этой системе выражена через массу и содержит под корнем произведение массы/заряда, только заряд записан в естественной размерности см3/с2, а масса – в искусственных граммах. Это уже на полшага ближе к истине, чем в системе СИ, поэтому СГС проще и удобнее, а размерности в ней дробные потому, что для массы искусственная размерность все же оставлена.

Поиски «правильной» размерности предпринимались давно. Еще Максвелл определил реальную размерность массы м3/с2, но его находка не привлекла внимания, и возродилась эта размерность, пожалуй, только век спустя в работе Роберта Бартини, где он представил все физические величины с помощью степеней нескольких основных констант. Работа Бартини показывала, что все физические величины очень тесно связаны между собой. Это было почти откровением и загадкой. О том же говорили и «Большие Числа» Поля Дирака, показывающие связь между отношениями очень разных величин. Если распутать клубок и найти основу, из которой следовали и «Большие Числа», и константы Бартини, то все сводится к одному-единственному отношению – заряда электрона к его массе (у Дирака протон). Все другие являются просто различными формами записи все того же отношения – благо, обилие искуственных единиц физических величин позволяет записывать одно и то же в самой разной форме, создавая иллюзию удивительного совпадения якобы разных величин.
Мы смотрим на мир через призму системы СИ как через калейдоскоп, создающий иллюзию множества разных фигур там, где есть всего две стекляшки. Трудно было создать систему более нелепую, чем это сделали.

Представим себе фантастическую картину: маленький островок вблизи экватора. Круглый год лето, из конца в конец – 15 минут ходу, кокосы над головой. В таких условиях понятия времени и расстояния для аборигенов совершенно не актуальны. Зато очень актуальны понятия скорости и ускорения: кокосы то и дело сыпятся на голову, и важно вовремя увернуться, если хочешь сохранить голову целой. Стоять на месте – смерти подобно.

И вот, когда на острове пришло время родиться Науке Физике, местные Ньютоны прежде всего ввели в обиход единицу скорости v – скорость, которую развил самый быстрый абориген по имени Му-Му, и единицу ускорения а, измеренную тем же Му-Му. Позднее они заметили, что пока падает кокос с самой низкой пальмы, Му-Му, двигаясь с ускорением 1а, достигает скорости 1v, и им пришло в голову, что можно измерять еще один физический параметр, они назвали его временем t. Так, что t = v/a. Однако пальмы бывают разной высоты, и время падения кокосов соответственно различно. Поэтому возникла необходимость измерения высоты, она же и расстояние s = vt = v∙v/a = v2/a, (тогда, поскольку Δv = at, получим s = at2/2). Дальше таким же образом нетрудно вывести единицы массы, силы, заряда, тока, магнитной индукции, и т.д. и т.п.


Суть в следующем: размерность любой физической величины выводятся из формулы этой величины, записанной через основные, базовые единицы. Скорость, например – это отношение пройденного расстояния к затраченному времени, электрический ток пропорционален линейной плотности зарядов и их скорости, поэтому измеряется в единицах заряда, деленных на время, и т.д... Скажете - очевидно? Да, но в физике очень мало кто понимает реальную цену размерности физических величин, - хотя все согласны с тем, что размерность величины выводится из ее формулы.

В принципе за базовые величины можно принять что угодно, но если немного поразмышлять, то можно прийти к выводу, что как ни крути, а аборигены перегнули, приняв за базовые единицы скорость и ускорение; система единиц аборигенов была бы много проще и нагляднее, если бы они не были так озабочены кокосами.

Но на острове по имени Земля ничуть не лучше: кроме понятий пространства и времени издревле, задолго до рождения физики, существовало еще понятие веса – прежде всего в торговле и обмене. Неважно, измеряли вес унциями или пудами, но это были самостоятельные единицы, в дополнение к единицам расстояния и времени. Это было настолько привычно, что массу не задумываясь, определили через древнюю единицу веса. Собственно, и думать не приходилось: до естественной формулы, выражающей массу через основные физические величины, было еще далеко.

Весь материальный мир построен из протонов и электронов как проявлений электрического поля, и их взаимодействия посредством того же электрического поля (упрощенная схема, конечно). Все остальное – только следствия и проявление этой основы, поэтому нужно удивляться не связи якобы независимых величин, а тому, что какие-то вещи в физике полагают независимыми и не связанными с другими.

За массой прочно закрепились самостоятельная размерность не только в быту, но и в науке - хотя со времен Кеплера, Ньютона, Гаусса и Остроградского никакой необходимости в этом уже нет, масса просто и естественно выражается в единицах расстояния и времени. Несмотря на очевидность этого факта, мало кто сознает, что измерять массу самостоятельной единицей столь же неестественно, как измерять длину с помощью единиц скорости и ускорения.

Чтобы понять природу, нужно говорить с нею на одном языке. Природа не знает слов килограмм, ньютон, джоуль, кулон, гаусс, и т.д. В природе нет понятий масса, заряд, сила, энергия, индуктивность, и т.п., все это - лишь характеристики полей и взаимодействий.
Наверное Эйнштейн первым понял, что в основе всего лежат "пространство" и "время", масса и заряд - уже производные величины. Все физические величины можно выразить через пространство и время, но сами они уже не могут быть выражены через более простые понятия.

Нужно понимать, что для построения физической системы единиц достаточно всего ДВУХ основных единиц, и не обязательно каких-то определенных. Выше было показано, что в качестве основных можно принять, например, единицы скорости и ускорения, v и a. Тогда время T = v/a, расстояние L = v2/a , масса M = v4/a, сила F = v4, заряд q = v4/a, – как и масса, в реальности их размерности одинаковы (если только искусственно не принять для этих двух характеристик одного взаимодействия различные размерности - как это делается в СИ и СГС). Но система, построенная на такой основе, будет неудобной, скорость и ускорение – величины производные.
Наиболее удобной будет система, построенная на основных единицах Длины и Времени, которые уже не сводятся к более элементарным.
В какой-либо третьей основной единице необходимости нет, она будет не только усложнять систему, но и создавать ложные представления. В системе СИ семь (!) основных единиц (не считая геометрических – плоского и телесного углов). Не удивительно, что физика запуталась в трех соснах.

Что имеем в результате такой системы? Имеем деление единого целого на якобы различные и самостоятельные, существующие только в нашем воображении сущности - такие, как масса или заряд, например. Имеем размерность гравитационного потенциала [v2=м2/c2], а электрического потенциала - [Вольт], как будто между ними нет ничего общего. Соответственно, имеем электрическое поле в единицах [Вольт/метр] вместо размерности ускорения, которую имеет всякое потенциальное поле. Имеем размерность массы - [Килограмм], а размерность заряда - [Кулон], - в результате чего физики уверены, будто между ними есть какое-то различие, и создают они якобы разные поля – электрическое и гравитационное. Нет этих разных полей в реальности, есть два разных проявления одного поля, - это следует из существующих представлений, если очистить их от наслоений искуственных систем. Есть искусственно принятые разные размерности для двух проявлений одного поля, что и позволило дать им разные названия и, как следствие этих (разных) названий – полагать, будто это две различные сущности, проявление двух различных причин. В микромире ни масс, ни зарядов в привычном понимании "сущностей" нет – это понятия из Макромира, на расстояниях порядка 10‒15 м они теряют всякий смысл. А закон тяготения Ньютона – всего лишь поправка к закону Кулона в случае нейтральных полей, когда обнажается различие взаимодействий зарядов с разной энергией покоя.

Откуда же в физике взяться целостности взглядов? Вместо того чтобы стараться привести разрозненную мозаику теорий к единой основе, физика, продолжает старую традицию флогистонов и магнитных жидкостей, выдумывая все новые и новые физические сущности – монополи, кварки, глюоны, струны, бесчисленные поля – для каждой частицы непременно свое, персональное, и обязательно квантовое. Хотя квантуется не поле, а его динамика. И все это нагромождение выдумок якобы призвано объединить физику. Природа гораздо более экономна и изобретательна, поскольку сумела построить все бесконечное многообразие мира по сути из двух-трех типов стабильных частиц.

Одной из главных причин неоправданного усложнения физических представлений является некорректная система физических единиц. Не такая уж это безобидная вещь. Это единицы измерения не имеют значения, но размерности выражают самую суть величины. Не менее 80 процентов заблуждений в физике имеет причиной именно то, что суть физических понятий искажена, что массу выражают в килограммах вместо м3/c2. Самостоятельная размерность массы повлекла за собой столь же самостоятельную размерность электрического заряда, и как производные – еще множество самых разных размерностей величин. Поэтому физики уверены, например, что масса – это некая самостоятельная сущность, как и заряд, строят теории гравитационного поля, ищут гравитационные волны, рассуждают о том, какие силы удерживают заряд в структуре электрона от «разбегания», высчитывают свойства магнитных монополей, и т.п. Вся псевдонаучная мистика основывается на нежелании немного вникнуть в суть размерностей физических величин, и дальше – в их физическую суть. А сон разума рождает чудовищ.

Нет смысла пытаться понять сущность поля, или механизм гравитации, не понимая того, что представление об электрическом и гравитационном потенциалах искажены, не понимая, чем заряд отличается от массы, что у них общего, и как они соотносятся. Понять все это в рамках искусственных систем физических единиц не удастся, поскольку размерные коэффициенты этих систем надежно скрывают очевидные связи, и не позволяют увидеть единство физического мира, увидеть ту основу, которая приводит мозаику разрозненных ныне понятий и целых теорий к общему знаменателю, связывая их в цельную картину.

Выход физики из тупика начнется только тогда, когда мир будет рассматриваться таким, как он есть, а не таким, каким он представляется через призму искусственных систем физических единиц.


Попытки создать естественную систему единиц делались не раз, но всегда авторы допускали ту или иную ошибку, получая неверные результаты: коэффициент перевода единиц массы берется из гравитационной постоянной без учета 4π, неверно определяется электрическая или магнитная постоянная, внося искажение в результат, часто неверно определяется размерность заряда, и тогда в системах СИ и СГС получаются разные результаты.

LT система физических единиц уже сегодня позволяет понять сущность понятия поля, понять механизм тяготения и отсутствие грани между электричеством и гравитацией. Поэтому она, несомненно, будет лежать в основе единой теории физических взаимодействий.

С естественной системой единиц можно познакомиться здесь:
LT-система физических единиц

 



Хостинг от uCoz