Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Файлы

Бражников А.В. Белозеров И.Р.

Статья в формате PDF

763 KB

В работе [6] представлено краткое описание системы единиц физических величин СБК-2LT, имеющей две основные размерности и, соответственно, две основные единицы измерения физических величин. Однако в [6] из-за ограниченности объема публикации описаны лишь принципы, положенные в основу построения этой системы измерений, и приведены размерности лишь для некоторых физических величин (таких как масса, электрический заряд, количество магнетизма, X-заряд [4], сила электрического тока, электрическое сопротивление и электрическая проводимость).

Целью данной работы является составление таблицы размерностей физических величин для системы измерений СБК-2LT, охватывающей значительно большее количество физических величин. Эта статья является продолжением работы [6], дополняющим последнюю.

В основе системы единиц физических величин СБК-2LT лежит международная систем единиц физических величин СИ. При этом система СБК-2LT получена не в результате искусственного подбора базовых размерностей и основных единиц измерения, а в результате естественной трансформации системы СИ в сторону ее упрощения на основе закона бинарной комплементарности фундаментальных взаимодействий [4], дипольно-тоннельной гидродинамической теории гравитационного взаимодействия и электромагнитных явлений [2, 3 и др.] и постулатов о тождественности фундаментальных зарядов [5].

Аббревиатура «СБК» в названии системы СБК-2LT расшифровывается как «Система единиц физических величин, основанная на законе Бинарной Комплементарности фундаментальных взаимодействий», а «2» - это количество основных (базовых) размерностей системы СБК-2LT, которыми являются две размерности: L - размерность длины и T - размерность времени. Соответственно основными единицами СБК-2LT являются «метр» (м) и «секунда» (с) для всех физических величин, как механики, так и электричества и магнетизма.

При этом (на основании [2-6]) единицы измерения «килограмм» (кг) и «ампер» (А), использующиеся в системе СИ, выражаются следующим образом:

 (1)

 (2)

где G* - безразмерная величина, численно равная значению гравитационной постоянной в системе СИ; G* = 6,67259(85)⋅10-11; c* - безразмерная величина, численно равная значению скорости света в вакууме в системе СИ; c* ≈ 2,99792458⋅10-8;  - безразмерная величина, численно равная значению магнитной постоянной в системе СИ;  π ≈ 3,14159.

Выражения (1) и (2) получены следующим образом.

В [5] представлены два постулата о тождественности фундаментальных зарядов, которые являются дополнениями к закону бинарной комплементарности фундаментальных взаимодействий, сформулированному в [4] авторами данной статьи. Область действия постулатов охватывает вакуум (а также, возможно, другие среды) и распространяется на четыре вида фундаментальных взаимодействий, - гравитационное, магнитное, электрическое и фундаментальное X-взаимодействие (о нем см. [4]). При формулировке постулатов сильное и слабое взаимодействия не принимались в рассмотрение, поскольку до сих пор не доказана «самостоятельность» этих взаимодействий, т.е. их несводимость к перечисленным выше взаимодействиям или к комбинациям последних. Существуют гипотезы и теории, в соответствии с которыми сильное и слабое взаимодействия являются специфическими проявлениями перечисленных выше или более общих (например, теория «Великого объединения») взаимодействий при малых расстояниях между объектами взаимодействий [2, 3, 8 и др.].

Под фундаментальными зарядами здесь и в [4-6] подразумеваются: количество электричества (электрический или, иначе, кулоновский заряд) - при электрическом взаимодействии; количество магнетизма - при магнитном взаимодействии; масса (гравитационный заряд) - при гравитационном взаимодействии; X-заряд - при фундаментальном X-взаимодействии, комплементарном гравитационному взаимодействию (краткая характеристика фундаментального X-взаимодействия представлена в [4]).

В соответствии с первым из упомянутых выше постулатов [5] все фундаментальные заряды тождественны друг другу по размерности. Согласно второму постулату [5] фундаментальные заряды разного типа могут быть тождественны друг другу по абсолютному значению.

Фундаментальные заряды q_I и q_II разного типа (например, q_I - электрический заряд, а q_II - масса) считаются равными друг другу, т.е.

 q_I = q_II, (3)

если в вакууме выполняется равенство

 F_I = F_II, (4)

где F_I - сила взаимодействия двух одинаковых по величине зарядов q_I, удаленных друг от друга на расстояние r; F_II - сила взаимодействия двух одинаковых по величине зарядов q_II, удаленных друг от друга на то же расстояние r.

В соответствии, например, с [11, 14]:

 (5)

 (6)

где G - гравитационная постоянная;

G = 6,6729(85)⋅10^-11 м³/(кг⋅с²) (в системе СИ);

ε₀ - электрическая постоянная;

ε₀ ≈ 8,854187817)⋅10^-12 Ф/м (в системе СИ);

 (7)

где μ₀ - магнитная постоянная;

μ₀ ≈ 12,566370614⋅10^-7 Н/А² (в системе СИ); c - скорость света в вакууме;

c ≈ 2,99792458⋅10⁸ м/с (в системе СИ);

m - масса; q_E - электрический заряд; q_M - количество магнетизма («магнитный заряд», если использовать терминологию формальной теории магнетизма [9]).

Из (4) с учетом (3), (5) и (6) следует, что

 (8)

 (9)

 (10)

Выражения (8)-(10) можно представить следующим образом:

 (11)

 (12)

 (13)

где [G], [ε₀], [μ₀] - размерности в системе СИ физических величин G, ε₀ и μ₀ соответственно;  - безразмерная величина, численно равная значению электрической постоянной в системе СИ;

;

 (14)

 (15)

 (16)

где M - размерность массы (соответствующая ей единица измерения в системе СИ - килограмм, кг); I - размерность силы электрического тока (соответствующая ей единица измерения в системе СИ - ампер, А).

Из совместного решения уравнений (11)-(13) с учетом (14)-(16) получаются выражения

 (17)

 (18)

а также выражение (2). Выражение (1) является результатом совместного решения уравнений (2) и (17) с учетом (7).

Система СБК-2LT получается из системы измерений СИ путем замены размерности M на размерность L²T^-1, а также замены размерности I на размерность L²T^-1, т.е.

 (19)

 (20)

При этом значения фундаментальных физических констант (а также и прочих численных значений) в системе СБК-2LT получаются из соответствующих численных значений, взятых из системы СИ, путем замены в последних единиц измерения «килограмм» и «ампер» в соответствии с выражениями (1) и (2).

В системе СБК-2LT размерность всех фундаментальных зарядов (количества электричества - при электрическом взаимодействии; количества магнетизма - при магнитном взаимодействии; массы - при гравитационном взаимодействии; X-заряда - при фундаментальном X -взаимодействии, комплементарном гравитационному взаимодействию [4, 5]) равна L²T^-1, а их единицами измерения является метр квадратный, деленный на секунду, т.е м²/c. Указанная размерность фундаментальных зарядов отличается от размерностей этих зарядов, приведенных, например, в [1, 10, 13, 15].

В соответствии с (19) и (20) авторами данной работы были получены размерности для физических величин, перечисленных в разделах «Механика» и «Электричество и магнетизм» табл. 3 Приложения 1 «Международная система единиц (СИ) и ее применение», приведенной в [11] на с. 636-637. Ниже эти размерности представлены в табл. 1 и 2.

На основе данных, приведенных в табл. 1 и 2, построена сводная таблица размерностей основных физических величин в системе СБК-2LT, представленная на рис. 1.

Минимальные и максимальные значения размерностей L и T физических величин в системе СБК-2LT приведены в табл. 3, где i - степень размерности L; j - степень размерности T.

В табл. 3 обращает на себя внимание выделенная цветом последовательность ячеек, образующих ось «время (В) - длина (Д) - масса (М) - количество движения (КД) - энергия (Э)» (ось В-Э), которая может быть представлена в виде графика в координатах i-j (рис. 2).

При этом ось В-Э описывается выражением

j = 1 - i. (21)

1. Размерности единиц физических величин в системе СБК-2LT

Механика

2. Размерности единиц физических величин в системе СБК-2LT.

Электричество и магнетизм

Физические величины, располагающиеся на оси В-Э, объединяет то, что, по крайней мере, для четырех из них (для массы, электрического заряда, количества движения и энергии) существуют известные законы сохранения.

В связи с этим можно предложить более общий закон сохранения, охватывающий все физические величины, лежащие на оси, описывающейся выражением (21) и имеющие размерности LⁱT^1-i в системе измерений СБК-2LT, где i ∈ ]-∞; +∞[.

Применение системы СБК-2LT позволяет упростить некоторые физические уравнения. В частности, в системе СБК-2LT уравнение связи между двумя комплементарными фундаментальными зарядами qA и qB (т.е. зарядами, относящимися к двум разным, но взаимно-комплементарным взаимодействиям; например, qA - электрический заряд, а qB - количество магнетизма; или qA - масса, а qB - X-заряд)

 (22)

приведенное в [4], может быть получено в более простом виде:

 (23)

или

 (24)

где N_A - поверхностная плотность заряда qB; ; S - площадь; EA - скорость изменения заряда qA во времени; ; t - время; m - масса; gA - массовая плотность заряда qA; ; k - коэффициент пропорциональности.

Рис. 1. Система единиц физических величин СБК-2LT
(основные единицы пространства и времени, механики, электричества и магнетизма)

3. Минимальные и максимальные значения размерностей L и T в системе СБК-2LT 

Рис. 2. Ось В-Э в координатах i-j

Соответствия между комплементарными фундаментальными зарядами qA и qB (т.е. все возможные сочетания комплементарных пар qA - qB) показаны в табл. 4, где qX - X-заряд, комплементарный гравитационному заряду (т.е. массе). В соответствии с законом бинарной комплементарности фундаментальных взаимодействий [4] и исходя из современных знаний о фундаментальных взаимодействий, - на сегодняшний день выявлены две комплементарные пары: электромагнитная (электрическое и магнитное взаимодействия) и X-гравитационная (гравитационное и комплементарное ему X-взаимодействие). Факт существования фундаментального X-взаимодействия подтверждается результатами экспериментальных исследований неэлектромагнитного силового взаимодействия вращающихся тел в вакууме, проведенных доктором технических наук, профессором В.Н. Самохваловым [12].

4. Соответствия между комплементарными фундаментальными зарядами

На основе системы единиц физических величин СБК-2LT и первого постулата о тождественности фундаментальных зарядов [5] были получены системы измерений СБК-1T и СБК-1L, каждая из которых имеет только одну размерность и, соответственно, одну единицу измерения физических величин. Краткое описание этих систем приведено в [7].

Система измерений СБК-2LT отличается от других известных аналогичных систем, имеющих две основные размерности L и T и приведенных, например, в [1, 10, 13, 15].

Несмотря на то, что система единиц физических величин СБК-2LT является более простой, чем система измерений СИ, из которой она была получена, - авторы этой работы не рассматривают систему СБК-2LT как альтернативный вариант системе СИ. По мнению авторов, использование системы СИ на практике в большинстве случаев является более удобным и рациональным, чем использование системы СБК-2LT. Однако последняя система представляет интерес с чисто научной (познавательной) точки зрения, лишний раз указывает на сложность, многогранность и, в то же время, четкую внутреннюю организацию и симметрию материи.

В заключение следует также отметить, что помимо систем измерений СБК-2LT, СБК-1T и СБК-1L на основе совместного решения уравнений (2), (17) и (18) авторами данной статьи были разработаны следующие системы единиц физических величин:

- имеющие две основные размерности: СБК-2LM (основные размерности L и M) и СБК-2MT (основные размерности M и T)

- системы, имеющие три основные размерности: СБК-3LTI (основные размерности L, T и I) и СБК-3LMT (основные размерности L, M и T).

Из-за ограниченного объема статьи в нее не вошли описания этих систем, которые будут представлены в последующих публикациях авторов данной работы.

Список литературы

1. Бартини Р.Л. Некоторые соотношения между физическими константами // Доклады Академии наук СССР. - 1965. - Т. 163, № 4. - С. 861-864.
2. Бражников А.В., Юмшин Д.В., Хомич Л.В. Основные положения гидродинамической теории гравитационного взаимодействия и электромагнитных явлений // Сборник материалов межрегиональной научной конференции «Молодежь и наука - третье тысячелетие». - Красноярск: Изд-во КРО НС «Интеграция», 2005. - С. 260-265.
3. Бражников А.В., Гилев А.В., Белозеров И.Р. Факты, свидетельствующие в пользу дипольно-тоннельной гидродинамической теории гравитационного взаимодействия и электромагнитных явлений // Фундаментальные исследования. - 2009. - № 5. - С. 9-10.
4. Бражников А.В., Белозеров И.Р. Закон бинарной комплементарности фундаментальных взаимодействий // Современные проблемы науки и образования. - 2010. - № 6 (приложение «Физико-математические науки»). - С. 4.
5. Бражников А.В., Белозеров И.Р. Постулаты о тождественности фундаментальных зарядов // Современные проблемы науки и образования. - 2010. - № 6 (приложение «Физико-математические науки»). - С. 5.
6. Бражников А.В., Белозеров И.Р. Система единиц физических величин СБК-2LT // Современные проблемы науки и образования. - № 6 (приложение «Физико-математические науки»), 2010. - С. 6.
7. Бражников А.В., Белозеров И.Р. Системы единиц физических величин СБК-1T и СБК-1L // Современные проблемы науки и образования. - 2010. - № 6 (приложение «Физико-математические науки»). - С. 7.
8. Бухбиндер И.Л. Фундаментальные взаимодействия // Опубликовано в «Соровском образовательном журнале». - 1997. - № 5.
9. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1964. - 668 с.
10. Новицкий В. «Камень преткновения» в физике? // Техника - молодежи. - 1990. - № 5. - С. 18-21.
11. Политехнический словарь / под ред. А.Ю. Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.
12. Самохвалов В.Н. Давление квадрупольного излучения вращающихся масс на твердые тела. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10206.html .
13. Чуев А.С. Физическая картина мира в размерности «длина-время». Серия «Информатизация России на пороге XXI века». - М.: СИНТЕГ, 1999. - 96 с.
14. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1980. - 512 с.
15. Roberto Oros di Bartini. Relations Between Physical Constants // Progress in Physics. - 2005. - Vol. 5. - P. 34-40.

Библиографическая ссылка