Хохлов Сергей Федорович

В работе рассмотрены вопросы:
1. Структура физического вакуума.
2. Причины не наблюдаемости некоторых явлений в физике.
3. Образование массы.
4. Модель электронно-позитронной пары.
5. Почему расширяется Вселенная.
6. Источник гравитационных сил.
7. Единство сил взаимодействия.


В видимой части Вселенной – вещества, по разным оценкам 2 ÷ 5%. Все вещество состоит из трёх устойчивых во времени элементарных частиц- протона, нейтрона и электрона. Весь вещественный многообразный мир – это всего лишь количественная комбинация объединенных силами взаимодействия этих трех частиц.

Если учесть огромные расстояния между атомами (по отношению к размерам самих атомов), то напрашивается неприятная для сознания мысль, что образующие вещество частицы, а это весь наш многообразный мир и мы с Вами - это всего-лишь – аномальное состояние структуры физического вакуума. Или другими словами, образование нуклона и электрона произошло (и происходит) в следствии каких-то структурных изменений в среде физического вакуума.

Физический вакуум, как среда, обладает определенным набором физических свойств или характеристик, особенностью которых является их односторонняя предельность. Например, скорость света (электромагнитных колебаний) не более 2,99…10 ⁸ м/с (1), абсолютная температура не ниже -273,6°С (2). Такой же односторонней предельностью обладает и Ԑ_o и М_o - диэлектрическая и магнитная проницаемость вакуума (3,4). К этим свойствам (1-4) следует добавить свойство стремления к сохранению стабильности своего состояния (5). Если предположить, что структура вакуума дискретна, то свойство (5) можно определить как стремление к сохранению состояния с предельно низкой энтропией.

Следствием этого свойства (5) среды физического вакуума являются законы симметрии и сохранения в вещественных средах. Так, например, рождение частиц (нуклонов, электронов) происходит в паре с античастицами антиподами, а аннигиляция одной из этих частиц непременно приведет к уничтожению ее антипода, как далеко он ни успеет переместиться от места рождения.

Как акты рождения (в дальнейшем будет показано), так и реакции аннигиляции ничего не изменяют в общей структуре физического вакуума.

Совокупность характеристик и свойств (1-5) дает основание рассматривать физический вакуум не как геометрическую пустоту, а как среду с определенным состоянием материи распределенной в геометрическом пространстве Вселенной.

В этой среде единовременно присутствуют все виды полей независимо от того, есть ли вещество в рассматриваемом объеме или нет. При внесении вещества в рассматриваемый объем эти поля обнаруживаются как реакция свойств среды на соответствующие виды взаимодействия элементов вещества. Это позволяет сделать вывод о том, что все многообразие полей и соответственно, видов взаимодействий, может определяться и выражаться какими-то едиными силами, присутствующими в структуре физического вакуума и проявляющихся только в присутствии вещества в рассматриваемом обьеме пространства.

Формальным выражением свойства (5) может быть соотношение


где:

En – потенциальная энергия объема
V - обьем рассматриваемого пространства
const. – постоянная величина представленная набором физических характеристик (1-5).

В вещественных средах (если в объем V внесено вещество в количестве, значительно превышающем среднее по Вселенной) бегущая волна возмущения - это процесс колебания элементов среды (атомов, молекул) относительно равновесного положения, или положения энергетической устойчивости, которое определяется потенциальной энергией связи характерной для данной среды. В этих процессах масса не переносится, а распространяется только энергия возмущения структуры среды. Математический аппарат этих процессов разработан достаточно подробно, поэтому целесообразно отметить только некоторые особенности этих процессов применительно к рассматриваемым вопросам:

а) При отсутствии вещества в объеме V скорость распространения электромагнитных возмущений равна С, где С – скорость света. При внесении в этот объем V оптически прозрачного вещества скорость распространения электромагнитных возмущений изменяется и становится равной ϑ_в причем, ϑ_в < С. Следовательно внесение вещества в объем V меняет физические характеристики структуры физического вакуума. Численное значение этих изменений определяет такая характеристика, как Ԑ – диэлектрическая проницаемость среды (как вещества, так и физического вакуума);
б) Причиной практически всех изменений в вещественных средах является давление избыточное относительно равновесного;
в) Эту особенность исключительно всех колебательных процессов можно назвать как действие – последействие или правило Д-П (аналогично правилу Действие - Противодействие).

Суть этого правила в следующем.

Одной из основных характеристик колебательных процессов является длина волны λ. На длине волны λ одновременно присутствуют два экстремальных состояния среды, вызванных возмущением. При описании колебательных процессов эти экстремумы принято называть амплитудой А. А – характеризует энергию возмущения. Если рассматривать возмущение как сжатие и разрежение структуры, то экстремум с положительной амплитудой соответствует сжатию структуры или увеличению кинетической энергии бегущей волны возмущения. Соответственно, экстремум с отрицательной амплитудой соответствует разрежению структуры, или увеличению потенциальной энергии среды. Иными словами, соседние экстремумы практически равны по амплитуде, но имеют разное энергетическое наполнение. Причем в следствие равенства амплитуд экстремумов нельзя сказать, какой из них вызвал процесс распространения возмущений. Более того, можно утверждать, что в колебательных процессах за одним экстремумом обязательно следует другой. Это и есть правило Д-П. Так как под действием понимается процесс, вызывающий сжатие структуры и, соответственно, последствие вызовет ее разрежение.

В квантовой теории под физическим вакуумом понимается совокупность основных состояний невзаимодействующих (или слабо взаимодействующих) полей.

В квантовой электродинамике различают вакуум электронно-позитронного поля и вакуум электромагнитного поля. Из соотношения неопределенностей вытекает, что в состоянии вакуума поля совершают нулевые колебания, которые рассматриваются как состояния с виртуально возникающими и исчезающими фотонами, электронно-позитронными парами и, вообще говоря, парами частица-античастица.

Взаимодействие внешнего электромагнитного поля с нулевыми колебаниями вакуума вызывает неоднородность в общем распределении заряда виртуальных пар, что приводит к явлению поляризации вакуума, с которой связан ряд эффектов, подтвержденных экспериментально.

Здесь необходимо отметить, что в любом рассматриваемом объеме V пространства физического вакуума одновременно присутствуют все виды полей: электрическое, гравитационное, магнитное, поле Хигса и т.п. Выделение конкретного вида поля из общей единой структуры используется для описания соответствующего вида взаимодействия, не более. То есть частицы не выбирают конкретный вид поля, предпочтительный для осуществления данного процесса взаимодействия. Они взаимодействуют согласно своим особенностям и свойствам, а также особенностям и свойствам единой структуры физического вакуума, соответствующим данному виду взаимодействия.

Одновременное существование всех видов полей в любом рассматриваемом объеме пространства физического вакуума предполагает многообразие свойств этой структуры, проявляющихся как в микро- так и макро-мире.

Взаимодействуют между собой только вещественные структуры, обменные процессы при этом возможно рассматривать как процессы поглощения определенной порции энергии (фотон, квант), свойственной данной дискретизации вещества, выделяемой из общей единой структуры физического вакуума.

Возникновение виртуальных пар частица-античастица говорит как о дискретности среды, так и о том, что формирование вещества (по крайней мере, в виде элементарных частиц) происходит на субатомном уровне дискретизации пространства физического вакуума.

Дискретность структуры физического вакуума обусловлена также и тем, что электромагнитные колебания в вакууме и колебательные процессы в вещественных структурах имеют одни и те же закономерности и описываются одним и тем же математическим аппаратом. А дискретность вещественных структур сомнений не вызывает.

В случае, когда одновременно проявляются как квантовые, так и гравитационные эффекты для описания дискрета и его свойств, целесообразно использовать систему единиц, предложенную Планком.


где:

L_p – линейный размер;
ħ – постоянная Планка (делённая на 2π);
G – гравитационная постоянная;
С– скорость света в вакууме.

В дальнейшем будем полагать, что размер дискрета, занимаемый им объем , а также расстояние между дискретами сравнимы с длиной L_p.

При таком незначительном размере дискрета (пусть даже в несколько десятков единиц L_p, должен существовать некий предел малости длины, за границами которого среду с определенной долей погрешности можно считать сплошной. Эта длина будет определена далее.

Дискрет не обладает инерциальной массой, поэтому для определенности предлагаю в дальнейшем различать инерциальную массу M - как меру кинетической энергии вещественных структур и массу m – как меру потенциальной энергии среды физического вакуума. В этом случае дискрет обладает единицей потенциальной массы m, которая по отношению к вещественным структурам может рассматриваться в качестве нулевой.

На первый взгляд, опыт убеждает, что взаимодействия между этим массами быть не должно и не наблюдается. В самом деле, вещественные образования свободно перемещаются в структуре физического вакуума, не испытывая никакого сопротивления со стороны структуры, и подчиняются только законам кинематики. Однако, известно, что внесение оптически прозрачного вещества в некоторый объем пространства (5) меняет его структуру путем изменения Ԑ. К похожим изменениям приводит и изменение µ. То есть, взаимодействие все же есть, и оно осуществляется через такие характеристики, как Ԑ и µ.

Для определенности предположим, что, как и вещественные среды, физический вакуум имеет такие характеристики, как плотность б и давление р, причем :



Здесь α и β – коэффициенты пропорциональности.

Обозначим также через H = 1 / p разреженность структуры (или натяжение). В этом случае волновое сопротивление R_w, определяющее скорость распространения электромагнитных колебаний, можно записать в следующем виде:


Введение соотношений 7,8 позволяет рассматривать внесение веществ в некоторый объем пространства физического вакуума как процесс изменения плотности и давления в структуре этого объема.

С этой точки зрения электромагнитные колебания, в том числе и ту узкую часть спектра, которую называют светом, можно рассматривать как колебания р структуры физического вакуума и соответствующего им колебания б или наоборот (согласно правилу Д-П). Причем совершенно неважно, что вызвало возмущение структуры - б или р. Следствием предположения о дискретности структуры физического вакуума является возможность сосуществования предельно высокой частоты ƒ_пр электромагнитных колебаний (или самой низкой моды). Колебания этой частоты могут осуществляться при возбуждении только одного дискрета структуры физического вакуума. Далее естественно предположить, что и время дискретно. Должен существовать некий минимальный временной промежуток, в пределах которого совершается целочисленный акт минимально возможного действия. Примем за акт такого действия одно колебание ƒ_пр. В этом случае длительность минимального временного промежутка определится из соотношения:


Где П – период колебаний ƒ_пр

Необходимо отметить, что ƒ_пр и П в вещественных средах имеют другое значение. В вещественных средах электрические и магнитные свойства вещества, определяющие его поведение под действием световой волны, характеризуются относительной диэлектрической проницаемостью Ԑ_отн и относительной магнитной µ_отн. Для всех веществ в области оптических частот электромагнитных волн можно считать, что µ = 1, а фазовая скорость этих волн Ʊ_ф равна


Так как


то с учетом соотношения 12 можно записать


Здесь П_в – минимальный временной промежуток в вещественной среде.

Из этого можно сделать вывод, что в вещественных средах взаимодействия происходят медленнее, чем в структуре физического вакуума в отсутствие вещества.

Незначительный размер дискрета (6) позволяет сделать определенное допущение относительно структуры физического вакуума. Даже если размер дискрета L_д будет определяться десятками L_p то соотношение


Здесь R_э – классический радиус электрона, равный 2,82∙10 ^-15м. То есть, размер электрона в 10 ¹⁷ раз больше размера L_д. Поэтому за пределами длины порядка 10 ^(-20-21) структура физического вакуума практически неразличима, и с допустимой долей погрешность порядка 10 ^-22 может рассматриваться как сплошная.

Кроме этого, существуют также некоторые значения ƒ_пр и П_пр, за пределами которых процессы, происходящие в среде физического вакуума, будут не наблюдаемы. Что имеется в виду под ненаблюдаемостью.

Допустим, что в среде физического вакуума происходит определенный процесс, например, перемещение фотона. Причем это перемещение осуществляется со скоростью ϑ_ф - большей, чем С. Допустимость такого предположения обоснована отсутствием инерциальной массы у фотона. Назовем такой фотон скоростным С–фотоном. Пусть перемещение С–фотона происходит между точками А и Б. Пусть также расстояние между этими точками находится на грани различимости (рис.1).


Информацию о нахождении С–фотона между этими точками можно получать только со скоростью С. То есть, в любом случае, независимо от того, по какой траектории будет перемещаться фотон а, б или с, мы будем наблюдать только конечный результат этого перемещения, а именно, перемещение по траектории а, т.е. по прямой. Иными словами, вследствие ненаблюдаемости траектории перемещения С–фотона между точками А и Б мы вынуждены сделать неверный вывод о скорости его перемещения, приняв эту скорость за равную С.

Как видно из данного примера, не только неразличимость, как следствие незначительных размеров объектов, но также и ненаблюдательность их, обусловленная предельной скоростью получения информации о поведении этих объектов ограничивают понимание механизма всех процессов, происходящих в микромире, тем более, если скорость этих процессов будет превышать скорость света.

Если расстояние между точками А и Б (рис.1) находится на грани различимости, а скорость фотона превысит скорость света, то при наблюдаемости процесса нельзя однозначно утверждать, что траектория перемещения фотона является прямой линией. С другой стороны, мы никак не сможем определить эту скорость перемещения, но, тем не менее, с большей степенью вероятности можно утверждать, что фотон находится в пределах между этими точками. Перемещение С–фотона по прямой а со скоростью, большей С, не наблюдаемо в принципе, так как информацию об этом перемещения можно получить только со скоростью С и не более. Это перемещение воспринимается как виртуальное.

Перемещение С–фотона по траектории, имеющей некий радиус кривизны (кривые б, с - рис.1) свидетельствует о том, что С–фотон испытывает со стороны среды физического вакуума сопротивление, большее, чем волновое, обозначим это сопротивление как R_ст – т.е структурное сопротивление. Причем, R_ст – аналогично внутреннему трению или вязкости в вещественных средах. Возникновение R_ст обусловлено превышением С–фотоном скорости С и пропорционально этому превышению. R_ст – силовая характеристика структуры физического вакуума, действие которой в конечном счете сводит к нулю превышение скорости С–фотоном над скоростью С.

Тем не менее, пока С–фотон находится на траектории, имеющей радиус кривизны r, он обладает признаками инерциальной массы М_п: это следует из того, что перемещение по криволинейной траектории является ускоренным.

В этом случае


где F_cт – сила обусловленная R_ст, а – ускорение на участке траектории с радиусом кривизны r.

Таким образом, возникновение структурного сопротивления R_ст вызвано превышением скорости С, что недопустимо для вещественных структур, но допустимо для С–фотона. Как М_п, так и время t обладания признаком массы С–фотоном являются функциями радиуса кривизны r. Как только r станет равным нулю вследствие действия R_ст, скорость перемещения фотона станет равной С. Исходя из этого, определим условия, необходимые и достаточные для того, чтобы время обладания признаком массы для С–фотона было постоянной величиной, т.е. те условия, при выполнении которых С–фотон будет обладать стабильной массой.

Первое – траектория перемещения С–фотона должна быть замкнутой с постоянным радиусом кривизны, т.е. являться окружностью радиуса r. Это будет возможно, если действие центробежных сил F_цб, появившихся вследствие обладания С–фотоном инерциальной массой М_п будет равно действию центростремительных сил F_цс, возникающих со стороны структуры на всей длине окружности радиуса r в течение полного оборота (рис. 2 а).

Второе – скорость перемещения С–фотона по окружности радиуса r должна превышать скорость С на величину π / 2. Или циклическая частота ω вращения С–фотона по окружности радиуса r должна быть не менее



т.е. промежуток времени, в течение которого С–фотон преодолеет путь длиной πr со скоростью ϑ_ф должен быть не менее промежутка времени, в течение которого материальная точка, имеющая скорость С, преодолеет путь длиной 2r (рис. 2 а)


Отметим, что если фотон имеет размер (протяженность) равный длине дуги L (рис. 2 б), или масса С–фотона представлена в виде шара радиуса r / 2 (рис. 2 в), то первое условие будет выполняться при ω ≥ С / r.

Если С–фотон будет иметь форму полушара (рис. 2 г) или форму изогнутой капли (запятой), то первое условие будет выполняться при

ω ≥ 2С / πr

С–фотоны, имеющие форму, показанную на (рис. 2 г и д) имеют наименьшую циклическую частоту вращения, необходимую для выполнения первого условия, т.е. они энергетически более выгодны, но форма шара (рис. 2 в) наиболее вероятна при образовании С–фотона в определенную форму. Более того, шар окатывает некоторую поверхность радиуса r, следовательно, если изначально, т.е. при своем образовании, форма С–фотона не была шаровидной, то в процессе окатывания под действием сил F_цс она такой станет. Однако, оставим за собой возможность рассмотреть и варианты изображенные на рис 2 г и д. Отметим, что инерциальная часть массы указанных на (рис. 2 в, г, д) образований сосредоточена внутри подвижного объема V. Следовательно, силы F_цб, представляющие инерциальную часть массы, сосредоточены внутри объема тела вращения. В то же время, силы F_цс, представляющие потенциальную часть массы возмущенной части структуры физического вакуума, возникающие как реакция среды на действие сил F_цб и удерживающие объем в границах тела вращения, распространяются в радиальном направлении от поверхности соприкосновения этих сил до бесконечности, т.е. сосредоточены вне объема, занимаемого телом вращения, причем распределение этих сил подчиняется закону наименьших квадратов.

Равенство сил F_цс и F_цб позволяет сделать вывод о равенстве кинетической энергии подвижного объема V и потенциальной энергии возмущенной части структуры среды физического вакуума.

Каким может быть процесс возникновения (рождения) подобных динамических образований, показанных на (рис. 2 в, г, д)?

Процессы рождения и аннигиляции частиц формально объясняются теорией Дирака как результат взаимодействия частиц и вакуума.

Вакуум представляется как энергетическая «зона», заполненная целиком фермионами, верхний энергетический уровень которых имеет энергию - m_ос² Фермионы, находящиеся в вакууме при Ԑ ≤ m_ос², не обнаружимы, так не могут принимать участие в каких либо взаимодействиях: это означало бы, что они могут терять энергию и занимать более низкие уровни в «зоне».

Для фермионов это невозможно ввиду принципа Паули. При сообщении частицам в вакууме энергии ∆Ԑ ≥ m_ос² они переходят через запрещенную «зону» и становятся наблюдаемы. Возникающие при этом "вакансии" в зоне отрицательных энергий ведут себя как античастицы.

То есть, в данном случае структура вакуума представлена энергетической зоной, и для рождения любой пары частица-античастица со всем многообразием их свойств достаточно лишь соответствующей порции положительной энергии. В таком случае различия в свойствах частиц должны определяться только их энергетикой.

В квантовой электродинамике различают вакуум электромагнитного поля и вакуум электронно–позитронного поля. Из соотношения неопределенностей вытекает, что в состоянии вакуума поля совершают нулевые колебания, которые рассматриваются как состояния с виртуально возникающими и исчезающими фотонами, электронно–позитронными парами и, вообще говоря парами частица–античастица. Взаимодействие электромагнитного поля с нулевыми колебаниями вакуума вызывает неоднородность в пространственном распределении общего заряда виртуальных пар, что приводит к явлению поляризации вакуума, с которой связан ряд эффектов, подтвержденных экспериментально. Поляризация вакуума проявляется на малых расстояниях, имеющих порядок комптоновской длины частиц, соответствующих данному полю в частности электрона. То есть, если внешнее электромагнитное поле будет представлено гипер-высокочастотными монохроматическими колебаниями с длиной волны λ, то в результате взаимодействия с нулевыми колебаниями вакуума возможен случай, когда на каком то локальном участке фронта распространяющейся волны энергия Ԑcм – вызывающая смещение структуры на длине λ/2 превысит энергию связи Ԑn между элементами структуры (т.е. дискретами)


Это превышение энергии вызовет эффект разрыва сплошности структуры физического вакуума (своеобразный энергетический пробой). При этом на участке λ / 2 с положительной энергией плотность структуры удвоится, в то время как на втором участке плотность структуры станет практически нулевой. Таким образом, на длине волны λ возникнут два экстремальных участка (экстремальных по отношению к плотности смещаемой структуры), распространяющихся вдоль оси ОZ со скоростью С (рис. 3а). В момент разрыва сплошности выделится дополнительная энергия в виде импульса отдачи, которая израсходуется на увеличение скорости перемещения участков с экстремальной плотностью структуры ЭПС до скорости ϑ_ф. Так как ϑ_ф > С, то это, в свою очередь, приведет к возникновению сил сопротивления F_цс со стороны структуры физического вакуума, препятствующих такому изменению скорости, в виде структурного сопротивления R_ст, превышающего волновое R_w.

В данном случае можно было бы говорить не о появлении R_ст, а о возрастании R_w, так как R_w и R_ст имеют одну и туже природу, но вследствие того, что после разрыва сплошности структуры процесс перемещения участков с ЭПС перестает быть волновым, определеннее говорить о возникновении этого сопротивления.

Структурное сопротивление будет препятствовать прямолинейному перемещению участков с ЭПС, которое с момента разрыва сплошности структуры будет происходить под некоторым постоянно возрастающим углом (±φ) к оси ОZ до тех пор, пока сформированные в шарообразную форму с радиусом r эти участки не станут перемещаться по окружности радиуса r₁.


На рис.3 изображено:
а) Длина волны внешнего электромагнитного поля;
б) Область взаимодействия внешнего электромагнитного поля и нулевых колебаний вакуума, а так же область разрыва сплошность структуры;
в-г) Участки с ЭПС в процессе формирования динамических образований (ДО);
г) Мгновенное положение динамических образований.

Показанные на (рис.3) ДО представляют собой тела вращения, образуемые перемещением участков ЭПС по окружности радиусом r с одновременным окатыванием окружности радиуса r₂. То есть каждое ДО имеет две циклические частоты ω₁ и ω₂, причем
ω₁ = ∆С / r₃, а ω₂ = С / r. (∆С = ϑ_ф / С)

Каждое ДО также обладает двумя моментами количества движения, которые равны соответственно М_кд1 = J × ω₁, М_кд2 = J × ω₂

Где:
J – момент инерции для сплошного шара, вращающегося вокруг неподвижной оси J = 2 m r² / 5

Полная кинетическая энергия, которой обладает ДО, изображенное на (рис.3), будет равна:

ε_до = ε_1до + ε_2до, где ε_1до = (J × ω₁²) / 2, а ε_2до = (J × ω₂² ) / 2

В рассматриваемом случае когда участки ЭПС окатывают без скольжения окружность радиусом r₂ направление моментов будет совпадать.

Таким образом, показанные на (рис.3) динамические образования соответствуют условиям, которые необходимы и достаточны для обладания стабильной массой.

Отметим, что для вариантов изображенных на рис.3 б Ʊ_ф = 2 C / π, следовательно ω₁ = Ʊ_ф / r = 2 C / πr, а ω₂ = C / r₃.

Заметим, что у образующих шаров, форма которых изображена на рис. 2 г и д траекторией перемещения, при окатывании ими окружности с радиусом r₂ без скольжения будет эпициклоида (рис.3 б), число заострений которой будет определяться из соотношения r₂ / r (на рис.3 б r₂ / r = 3).

Различия в структурном наполнении ДО определяют их воздействие на среду физического вакуума, а различия в направлениях моментов количества движения определяют их особенности взаимодействия как с однотипными, так и с ДО другого типа.

Так, например, если электрон оказывает действие в виде давления, то реакцией среды будет противодействие этому давлению. Соответственно, реакцией среды на присутствие позитрона будет противодействие натяжению, которое создает позитрон.

То есть сами (частицы) ДО создают те виды напряженности структуры физического вакуума, которые отождествляются с электрическими напряженностями поля. Следовательно электрическим свойством электрона и позитрона является наличие собственного момента количества движения, не зависящего от скорости перемещения их в пространстве и вида структурного наполнения.

Под понятием массы электрона (позитрона) в данной модели следует понимать то структурное наполнение (или его отсутствие), которое создает напряжение в структуре физического вакуума вследствие механического вращательного момента. То есть, это те центробежные силы F_цб, которые возмущают окружающее пространство и которым противодействуют центростремительные силы F_цс.

В рассматриваемом примере ϑф / С = 1. При этом моменты количества движения совпадают по направлению.

При возникновении (рождении) пары ДО в общей структуре физического вакуума (имеются ввиду статические характеристики плотности и давления) ничего не меняется. Но в то же время вместо одного объёма с нормальным распределением плотности и давления возникают два равновеликих объема (объём ДО как тела вращения) с аномальными характеристиками. В результате получается парадоксальная ситуация, когда рождение электронно-позитронной пары пусть незначительно, но всё же увеличивает объём окружающего пространства на величину объёма одного из ДО. Если предположить, что рождение других пар частица-античастица приводит к подобным же парадоксальным эффектам, то эволюционное рождение вещества во Вселенной должно приводить к её постепенному расширению. При этом основные её (фундаментальные) характеристики будут оставаться неизменными.

При перемещении ДО в пространстве, его параметры (внешний размер) будут меняться, а значения М_кд1 и М_кд2, в силу закона сохранения моментов количества движения, должны оставаться неизменными. Например, при перемещении ДО в направлении оси ОZ с ускорением, а затем с линейной скоростью Vл и при совпадении проекции М_кд2 на ось ОZ с направлением Vл перемещение образующего шара будет происходить по винтовой линии. Причём образующий шар будет окатывать окружности радиусом r₂. В этом случае внешний размер ДО будет определяться радиусом r₁.


На рис.4 электрон в состоянии покоя
На рис.5 электрон движется вдоль оси OZ, причем на участке а) с ускорением; б) - с линейной скоростью V_л и на участке в) - с обратным ускорением, т.е. с торможением.

ДО, изображённое на (рис.4), имеет два момента количества движения, т.е. М_кд1 и М_кд3. Причём М_кд3 = J × C / r₁ + mVл. Согласно закону сохранения момента количества движения, М_кд2 = М_кд3. Это значит, что сообщение ДО скорости Vл (или момента импульса mVл) приводит к уменьшению момента количества движения образующего шара, вокруг оси ОZ, а также к уменьшению той части кинетической энергии, которая связана с этим вращением, то есть:


что в свою очередь вызовет уменьшение сил F_цс, удерживающих ДО в пределах объёма тела вращения. Увеличение размеров ДО подобно поглоащению и накоплению потенциальной энергии в направлении, перпендикулярном направлению Vл, которая при торможении ДО (обратном ускорении) (рис.5) высвобождается в виде излучения. Отметим, что спектр излучения при этом будет сплошным.

Изображённые на (рис. 3) ДО окатывают окружность радиусом r₂. При этом направление моментов М_кд1 и М_кд2 совпадает для каждого ДО. При изменении (увеличении) сил F_цс в направлении, перпендикулярном моментам Мкд, образующийся шар будет окатывать без скольжения внутреннюю поверхность с радиусом r₁. При этом моменты будут равны по величине, но противоположны по направлению (рис.6).



Подобное несовпадение моментов будет наблюдаться при нахождении ДОЭ (динамическое образование электрон) на орбите атома, когда под действием сил F_цс электрон будет окатывать без скольжения окружность радиуса r₁. Отметим так же и то, что вращение образующегося шара по окружности радиуса r₁ тождественно вращению электрического заряда по окружности этого же радиуса. То есть ДОЭ в данной модели так же обладает магнитным моментом как и реальный электрон.

Динамические образования изображенные на рис.2 г и д находясь на орбите атома и огибая без скольжения окружность радиусом r₁ будут перемещаться по эпициклоиде, число зоострений которой также будет определяться соотношением r₁ / r (рис.7 б).

То есть, не всякая окружность может являться орбитой атома, а лишь та, у которой r₁ / r - является целым числом.

Обобщая, заметим, что именно особенности структурного строения элементарных частиц определяют характерный вид влияния на среду, в которой они находятся, и реакцией среды на эти влияния будет возникновение соответствующего вида поля, в котором эти особенности проявятся в виде соответствующего вида взаимодействий. Эти взаимодействия между частицами осуществляются в основном на относительно небольших расстояниях, при которых влияние частиц на среду физического вакуума достигает максимального значения. При этом существенным образом проявляются динамические особенности элементарных частиц.

Отличительной особенностью гравитационных взаимодействий является то, что они осуществляются на значительно бо'льших расстояниях по сравнению с условными размерами элементарных частиц и атомов, поэтому в этом виде взаимодействий проявляется статический характер действия уже сформировавшихся в объемные структуры масс на среду физического вакуума, а следовательно, и на возникновение соответствующего вида поля.

Здесь возникает закономерный вопрос: следует ли различать инерциальную и гравитационную части массы? Чтобы разобраться в этом вопросе, рассмотрим его следующим образом: инерциальная масса обнаруживает себя только в процессе движения. Никакого прямого участия ни в ускорении, ни в передаче импульса от одного тела к другому среда не принимает. Косвенное участие среды в данном случае заключается только в возрастании энтропии в процессах, связанных с затратами энергии. Среда (как губка) поглощает то, что в кинематических процессах безвозвратно теряется.

Гравитационная масса не связана с перемещением тела. При образовании массы (процессы рождения частиц) энергия движения (смещения) концентрируется (консервируется) в некотором объеме. Удерживает ее в этом объеме потенциальная энергия среды в виде сил F_цс (рис. 3,4), которые являются силами сопротивления среды препятствующими изменению объема. Силы F_цс аналогичны силам давления среды на рассматриваемый объем, т.е. являются внешними силами. Следовательно, масса в этом случае является совокупностью двух составляющих инерциальной части, которая возникает при разрыве однородности структуры, и потенциальной части нулевой массы среды физического вакуума, отвлеченной на концентрацию (консервацию) и сохранение полученного образования в данном объеме. Каждая из составляющих проявляет себя в соответствующих свойствах, присущих массе. Преобладание каждого из этих свойств зависит от условий, в которых находится данная масса.

Так, например, на атомном и молекулярном уровне дискретизации вещества преобладают инерциальные свойства массы, в то время как на уровне больших скоплений масс (кометы, планеты, звезды и т.п.) – преобладают гравитационные свойства.

Таким образом, если и различать инерциальную и гравитационную часть массы как единого целого, то только по преобладанию того вида взаимодействия, которое осуществляется в данных условиях.

Силы F_цс являются для массы внешними силами и носят центральный характер, т.е. они ортогональны к поверхности. Поэтому в пространстве среды физического вакуума тела независимо от размера и массивности находятся во взвешенном состоянии, и при своем перемещении не испытывают какого-либо сопротивления со стороны среды.

Заметим, что инерциальная часть массы сосредоточена внутри некоторого объема V и представлена центробежными силами F_цб, возмущающими среду физического вакуума внутри этого объема. В то же время гравитационная часть этой массы представлена силами сопротивления F_цс и действует на этот объем с внешней стороны. При равенстве этих сил суммарная масса сосредоточена на поверхности S, ограничивающей этот объем. В этом случае поверхность S разделяет подвижную инерциальную и статическую гравитационную часть массы. То есть единица суммарной массы пропорциональна замкнутой площади поверхности S возмущенной структуры среды, на которой выполняется равенство сил F_цб и F_цс. Или другими словами, давление, с которым инерциальная часть массы воздействует на среду, пропорционально сопротивлению среды, выраженному в изменении плотности ее структуры распределяющейся на поверхности S. То есть


Где:
S - поверхность радиуса R охватывающая обьем V
V - обьем, занимаемый инерциальной массой
– коэффициент пропорциональности.

В данном случае предполагается, что V представляет собой сферу, тогда V / S = R / 3. Соотношение 19 является частным случаем более общего закона, который можно сформулировать следующим образом: кинетическая энергия, которой обладает сформировавшаяся и стабильная во времени единица массы М, сконцентрированная в объеме V, пропорциональна потенциальной энергии возмущения среды физического вакуума, выраженной в изменении плотности ее структуры, распределенной по поверхности S, охватывающей этот объем.


Таким образом, степень гравитационного возмущения среды определяется массой тела, или его массивностью. При этом масса является и источником, и носителем гравитационного потенциала.

То, что соотношение 20 устанавливает равенство между кинетической энергией, определяющей массу вещественных структур (а следовательно и их гравитационные свойства), и потенциальной энергией возмущённой части структуры физического вакуума, выраженной в изменении её статических характеристик, а так же то, что силы F_цс, удерживающие элементы массы вещества в определенном объёме, носят центральный характер и не влияют на кинематические свойства вещества, позволяет при рассмотрении гравитационных взаимодействий исключить само понятие физического вакуума как материальной среды, имеющей определённую структуру и обладающей определёнными физическими свойствами. При этом используется принцип достаточности только левой части уравнения 20, а действие среды (или реакция среды на присутствие вещества) переносится на такое свойство массы, как тяготение. Под возмущённой частью структуры, в этом случае, подразумевается (или понимается) гравитационное поле, создаваемое гипотетическими гравитонами, или некая пространственно-временная ткань, изменяющая свою структуру (свойства) под действием массы тела. Подобный перенос свойств структуры физического вакуума на свойства вещества осуществляется при рассмотрении других видов взаимодействий, хотя в основе всех видов полей одна и та же природа, – возмущение статических характеристик структуры физического вакуума, которые в рассматриваемом случае представлены силами F_цс. Причём действие этих сил носит убывающий характер и распространяются они ортогонально поверхности S на всё окружающее пространство. Убывание сил F_цс подчиняется закону обратных квадратов, то есть обратно пропорционально квадрату расстояния до поверхности S. Эта возмущённая область пространства и является тем гравитационным полем, носителем и источником которого является масса, и тем полем, в котором осуществляются гравитационные взаимодействия.


На рисунке 8 изображена масса М1, и на расстоянии Р от неё расположена масса М2. На оси ОZ, проходящей через центры масс, находится точка Т, в которой массы оказывают равное (одинаковое) действие на среду физического вакуума, т.е.


Так как действие сил F_цс, аналогично силам давления 20 и распространяются они от поверхности каждой массы до бесконечности, то можно заметить, что сумма сил, действующих на каждую массу в направлении от точки Т, будет всегда меньше суммы сил, действующих в противоположном направлении. Причём на обе массы будет действовать одна и та же по величине сила F_цс, сталкивая обе массы к точке Т. Под действием этой силы обе массы будут двигаться к точке Т с ускорением, которое обратно пропорционально их массам. Причём положение точки Т на оси ОХ остается неизменным только в случае, если М1 = М2. При расстоянии между массами, равном Р', точка Т окажется на поверхности меньшей массы, в этом случае только меньшая масса (то есть М2) будет стремиться к большей с постоянным ускорением, которое не зависит от численного соотношения масс. То есть, меньшая масса будет обладать весом по отношению к большей массе, так как в этом случае только на неё будет действовать сила F_цс.

В данной работе рассмотрено участие сил F_цс в гравитационных и электрических взаимодействиях. Рассмотрено также их участие в формировании массы. Эти силы удерживают массу в объёме тела вращения, поэтому возможно предположить, что эти же силы участвуют и в сильных и в слабых взаимодействиях, то есть в этом смысле они являются универсальными силами.


1) Структура физического вакуума является дискретной. Линейный размер дискрета в системе единиц предложенной Планком чрезвычайно мал. Следствием незначительных размеров дискрета структуры физического вакуума является не наблюдаемость многих явлений в физике микромира. Ещё одной из причин, вызывающих не наблюдаемость подобных явлений и закономерностей является особенность вещественных образований, в том числе и физиологическая особенность нашего мозга, воспринимать информацию о происходящих событиях со скоростью, не превышающей скорости света.

2) Предельные размеры дискрета структуры, а так же предельность физических характеристик вакуума как материальной среды указывают на возможность существования таких величин как предельно высокая частота электромагнитных колебаний и, следовательно, предельно малой единицы измерения времени.

3) Одним из способов образования массы возможен процесс, связанный с разрывом сплошности структуры физического вакуума, когда энергия связи между элементами структуры в какой-то локальной области пространства становится меньше суммы энергий нулевых колебаний вакуума и гипервысокочастотных колебаний внешнего электромагнитного поля. Особенностью этого процесса является возникновение двух (согласно правилу Д-П) динамических образований ( ДО ), имеющих разную плотность структурного наполнения. При выполнении определённых условий эти образования могут отождествляться с элементарными частицами, в частности с электронно-позитронной парой.

4) В результате разрыва сплошности структуры физического вакуума происходит возникновение (рождение) элементарных частиц при этом, образуются две аномальные (в отношении плотности структурного наполнения) области, вместо одной, равновеликой по объёму, но с нормальным наполнением. Это позволяет сделать вывод о том, что эволюционное образование вещества должно приводить к увеличению объёма Вселенной а, следовательно, и к её расширению. При этом основные фундаментальные характеристики (постоянные) остаются неизменными.

5) Инерциальная масса вещества элементарных частиц сосредоточена внутри некоторого локального объёма пространства и, может быть представлена в виде центробежных сил действующих на среду физического вакуума, вызывая в нём соответствующие виды структурного напряжения. Ответной реакцией на действие этих сил со стороны структуры будет возникновение центростремительных сил, которые будут удерживать ДО в объёме образования. В отличие от центробежных действие центростремительных сил носит статический характер. Их действие распространяется от поверхности ДО до бесконечности. Интенсивность их действия убывает по мере удаления от ДО по закону наименьших квадратов. То есть, для вещественных структур представляющих собой инерциальную массу центростремительные силы являются внешними, сосредоточенными в вакууме. Это позволяет отождествить эти силы с гравитационными силами. В этом случае каждая масса, как и каждая ДО обладает гравитационным потенциалом, вызванного напряжением в структуре физического вакуума данной массой. Численное значение этого потенциала будет определяться произведением массы на расстояние до неё. Так в случае нахождения двух вещественных масс или двух однотипных ДО на некотором расстоянии между собой, которое сравнимо с размерами этих масс всегда найдётся точка (плоскость) между ними, в которой они вызывают одинаковое действие на структуру физического вакуума, то есть, точка равного потенциала. Вследствие ограниченности расстояния между массами сумма гравитационных сил действующих на массы от точки равного потенциала будет всегда меньше суммы сил, действующих в противоположном направлении. Таким образом, гравитационные силы не являются силами притяжения и не являются свойством массы вещества.

6) Предлагаемая к рассмотрению модель электронно-позитронной пары позволяет понять причины следующих явлений и закономерностей, присущих реальным частицам:
а) Схожесть электронов и, соответственно, позитронов по параметрам и свойствам. Это происходит вследствие того, что образование (рождение) этих частиц возможно только на определённой длине волны внешнего электромагнитного поля и при
одновременном выполнении условий, необходимых для образования стабильной во времени массы;
б) Наличие собственного механического момента (спина);
в) Электрические и магнитные свойства электрона и позитрона и их различия;
г) Способность электронов излучать и поглощать энергию, вследствие функциональной зависимости его размеров от скорости перемещения в пространстве;
д) Квантование энергетических уровней электронов находящихся на орбите атома;
е) Косвенно понять такие свойства электрона как изменение направления спинового момента на противоположное происходящее в одной плоскости, т. е. без поворота оси на 180 гр., и др.:
Всё перечисленное выше позволяет сделать вывод о соответствии предложенной модели реальным частицам.

7) Все виды взаимодействий происходят только в вакууме, поэтому и силы, при этих взаимодействиях могут возникнуть только в структуре самого физического вакуума, так как взаимодействующие элементы разнесены на некоторые расстояния. Эти силы едины. Различие их при разных видах взаимодействий обусловлено разной реакцией возмущённой структуры вакуума на различные свойства и особенности взаимодействующих элементов. В предложенной к рассмотрению работе такими силами являются центростремительные силы. В случае электрических или электромагнитных взаимодействиях они проявляются как реакция среды на соответствующие виды возмущения структуры среды вызванного электроном и позитроном. Эти же силы при ядерных взаимодействиях сближают (сдавливают) нуклоны, до такого состояния, при котором часть структуры физического вакуума выдавливается из внутренней области взаимодействующих частиц, вызывая эффект "слипания",при котором их суммарная масса уменьшается, а энергия связи увеличивается. При разрыве этой связи должен наблюдаться эффект дефекта масс. С учетом того, что эти же силы, участвуя в гравитационных взаимодействиях, сталкивают массы между собой можно сделать вывод о единстве и универсальности центростремительных сил участвующих во всех видах взаимодействий.

 
Issues tackled in the paper:
1. The structure of the physical vacuum.
2. Why some physical phenomena cannot be observed?
3. Production of mass.
4. The Model of the Electron-Positron pair.
5. Why is the Universe expanding?
6. The source of the gravity force.
7. Unity of interaction forces.

The visible Universe, according to various estimates, contains 2 ÷ 5% of the matter. All the matter consists of three time-stable elementary particles – proton, neutron and electron. The material world in its diversity is a mere quantitative combination of these three particles united by interaction forces.

Given great distances between atoms (compared to the dimensions of atoms proper), it is hard to escape an unpleasant conclusion that the particles that compose the matter, which is the whole of the material world, us included, is just an abnormal state of the structure of the physical vacuum. In other words, the formation of nucleon and electron was caused (and continues to be caused) by some structural changes in the physical vacuum.

The physical vacuum, as the medium, has a number of physical properties characterized by unilateral irreducibility. For instance, the speed of light (electromagnetic waves) does not exceed 2,99…10 ⁸ m/s(1), the absolute temperature is not below -273,6°С (2). The same unilateral irreducibility is true about Ԑ_o and М_o – the dielectric and magnetic permittivity of vacuum (3, 4). Besides these properties (1-4), there’s another property desiring to preserve the stability of state (5). Supposing that the structure of vacuum is discrete, then property (5) can be defined as the desire to preserve the state of ultimately low entropy.

Derived from this property (5) of the physical vacuum are laws of symmetry and conservation in material media. For instance, production of particles (nucleons, electrons) is accompanied by production of corresponding antiparticles, while annihilation of a particle will cause annihilation of its antipode no matter how far it has travelled.

Neither production (this will be dwelt upon later) nor annihilation has any effect on the overall structure of the physical vacuum.

The array of the properties (1-5) allows us to consider the physical vacuum not as the geometric vacuum, but rather a medium with a certain state of the matter which is evenly distributed across the geometrical space of the Universe.

Present in this medium simultaneously are all types of fields irrespective of whether there is any matter in the relevant volume or not. When the matter is introduced in the relevant volume, these fields manifest themselves as reaction of the medium’s properties to the corresponding types of interaction of the elements of which the matter consists. This leads us to the conclusion that the variety of fields and, therefore, types of interaction can be determined and expressed by some common forces present in the structure of the physical vacuum and manifesting themselves only when the matter is present in the relevant volume of space.

Formally, property (5) can be expressed by the following relation

where:

En – potential volumetric energy
V – volume of the relevant space
const. – a constant represented by a set of physical properties (1-5).

In material media (if the amount of the matter introduced in volume V considerably exceeds its average amount in the Universe) a travelling disturbance wave is the oscillation of the medium’s elements (atoms, molecules) with respect to their equilibrium position, or the position of energy stability, which is determined by the potential bonding strength typical of the medium at hand. In such cases, mass is not carried but the medium’s structure disturbance energy is distributed. Mathematical tools of such processes are developed quite well, therefore we shall mention only several features of these processes related to the issues under consideration:

a) if there is no matter in volume V, the speed of electromagnetic disturbances propagation is С, where С is the speed of light. If optically transparent matter is introduced in volume V, the speed of electromagnetic disturbances propagation changes and amounts to ϑ_в, with ϑ_в < С. Therefore, introduction of the matter in volume V changes the physical properties of the structure of the physical vacuum. The numerical value of such changes is determined by Ԑ – dielectric permittivity (of both the matter and the physical vacuum);
b) practically all disturbances in material media are caused by pressure which is in surplus if compared with the equilibrium pressure;
с) such a feature typical of all oscillatory processes can be called the effect – aftereffect or the E-A rule.

The essence of this rule is as follows.

The wavelength (λ) is one of the main characteristics of oscillatory processes. The

wavelength λ features two extreme conditions of the medium at the same time caused by the disturbance. When oscillatory processes are described, such extreme points are called amplitude А. А – defines disturbance energy. If we consider disturbance as compression and rarefaction of the structure, then the extreme point with positive amplitude will correspond to the compression of the structure and the increase of the kinetic energy of the travelling disturbance wave. Therefore, the extreme point with the negative amplitude will correspond to the rarefaction of the structure or the increase of the medium’s potential energy. In other words, neighboring extreme points have almost similar amplitudes but different energies. Since the amplitudes of the extreme points are equal, it is impossible to say which of them initiated the disturbance propagation process. Moreover, it can be stated that one extreme point follows the other in oscillatory processes. This is the E-A rule, where the effect is the process that causes the compression of the structure, while the aftereffect causes its rarefaction.
In terms of the quantum theory, the physical vacuum means an array of basic conditions of non-interacting (or weakly interacting) fields.

The quantum electrodynamics distinguishes the electron-positron field vacuum and the electromagnetic field vacuum. From the indeterminacy relation it follows that in vacuum the fields execute zero-point oscillations that can be viewed as conditions with virtually appearing and disappearing photons, electron-positron pairs, and generally speaking, particle-antiparticle pairs.

Interaction of the outer electromagnetic field with zero-point oscillations of vacuum causes inhomogeneity in the overall distribution of the charge of virtual pairs, which leads to vacuum polarization characterized by a number of experimentally confirmed effects.

It should be noted here that in any relevant volume V of the physical vacuum space there are all types of fields present at the same time: electrical field, gravity field, magnetic field, Higgs field, etc. A certain type of field is usually singled out in order to describe a certain type of interaction at most. This means that particles do not choose a certain type of field, preferable for the specific interaction process. They interact in accordance with their properties as well as properties of the common structure of the physical vacuum corresponding to the given type of interaction.

The concurrent existence of all types of fields in any given volume of physical vacuum space implies the variety of properties of the structure that manifest themselves both in the micro- and macrocosm.

Only material structures exercise interaction. In this case, exchange processes can be viewed as absorption of packets of energy (photon, quantum), typical of the given material discreteness that is singled out of the common structure of the physical vacuum.

The appearance of virtual particle-antiparticle pairs means that the medium is discrete and that production of matter (at least in the form of elementary particles) is at the subatomic level of the physical vacuum space discreteness.

The physical vacuum structural discreteness is also determined by the fact that electromagnetic oscillations in vacuum and oscillatory processes in material structures are based on similar principles and are described by the same mathematical tools. The discreteness of material structures is beyond question.

When both quantum and gravity effects appear simultaneously, it makes sense to use the system of units suggested by Planck to describe the discrete and its properties.

where:

L_p – linear dimension;
ħ – Planck constant (divided by 2π);
G – gravitational constant;
С– speed of light in vacuum.

Hereafter, we will assume that the dimension of the discrete, its volume, as well as the distance between the discretes are comparable to the length L_p.

Given the small size of the discrete (even amounting to several dozens of L_p units) there must be a certain limit to the length smallness beyond which the medium can be considered continuous with a certain degree of error. This length will be determined later on.

The discrete has no inertial mass, therefore, to avoid ambiguity, I suggest that, hereafter, inertial mass M – as the measure of kinetic energy of material structures be distinguished from mass m – as the measure of potential energy of the physical vacuum medium. In this case the discrete will have a unit of potential mass m, which, in relation to material structures, can be considered as zero mass.

On the face of it, experiments show that there cannot be any interaction between these masses. Indeed, material masses travel freely in the structure of the physical vacuum without any resistance on the part of the structure, and are subject to kinematic laws. It is known, however, that if optically transparent substance is introduced into any given volume of space (5), it will change its structure through changing Ԑ. Similar changes will take place if µ is changed. This means that interaction exists and is exercised through characteristics, such as Ԑ and µ.


To avoid ambiguity, let’s let us presume that, like material media, the physical vacuum has characteristics, such as density б and pressure р, in which case :

where α and β are proportion factors.

Let us denote the rarefaction of the structure (or tension) through H = 1 / p. In this case, the wave drag R_w, which defines the propagation speed of electromagnetic oscillations, can be represented as follows:

Employment of factors 7 and 8 allows us to view introduction of substances in any given volume of the physical vacuum space as the process that changes the density and pressure in the structure of this volume.

From this point of view, electromagnetic oscillations, including the subspectrum that is called the light, can be considered as oscillations of р of the physical vacuum structure and respective oscillations of б, or vice versa (in accordance with the E-A rule). Moreover, it does not matter whether б or р caused the disturbance of the structure. The assumption that the physical vacuum structure is discrete allows us to deduce the coexistence of extremely high frequency ƒ_пр of electromagnetic oscillations (or the lowest mode). Oscillations of such frequency are possible only if a single discrete of the physical vacuum structure is excited. Presumably, the numerical value of the excitation power can be determined by Planck constant h. Then, it would appear reasonable that time is discrete, too. There must be a minimum time length, during which an integral-valued act of the minimum possible action occurs. Let us take one oscillation ƒ_пр as such an act. In this case, the duration of the minimum time length can be calculated as follows: 

where П is the period of ƒ_пр oscillations 

It is worth noting that ƒ_пр and П in material media have a different value. In material media, electrical and magnetic properties of the matter, which define its behavior when exposed to light waves, are characterized by the relative electric permittivity Ԑ_отн and relative magnetic permittivity µ_отн. For all substances in the light frequency range of electromagnetic waves it can be considered that µ = 1, while the phase velocity of such waves

Since

then, given relation 12, it can be deduced that 

where П_в is the minimum time length in the material medium.

Therefore, it appears from this that interactions are slower in material media than in the physical vacuum structure free of any matter.

The small dimension of the discrete (6) allows us to admit a certain assumption with respect to the structure of the physical vacuum. Even if the size of the discrete L_д amounts to dozens of L_p, then relation

where R_э is the classical electron radius amounting to 2,82∙10 ^-15m. That is the size of the electron is 10 ¹⁷m times more than L_д. Therefore, if the length is beyond the order of 10 ^(-20-21)m, the structure of the physical vacuum is almost indistinguishable, and, within admissible values, the error of the order of 10 ^-22m can be considered as continuous.
Furthermore, there can also be values of ƒ_пр and П_пр, beyond which processes taking place in the physical vacuum medium will be unobservable. What is unobservability?   

Let us assume that there is a certain process going on in the physical vacuum medium, for instance, the movement of a photon. The photon is travelling at a speed of ϑ_ф, which is greater than С. The assumption is valid because photons have no inertial mass. Let us call such a photon a fast ‘C-photon’. Let us suppose that the C-photon is travelling from A to B. Presumably, the distance between A and B is at the edge of visibility (fig.1).

Information about the position of С-photon between these two points travels only at speed С. That is, in any case, regardless of the trajectory taken by photon a, b or c, we will observe only the final result of such movement, that is, movement along trajectory а, i.e. along a straight line. In other words, since the trajectory of C-photon between A and B is unobservable, we are forced to come to a false conclusion about its speed, assuming it equals С.


This example shows that it is not only indistinguishability, resulting from small dimensions of objects, but also their unobservability, resulting from the extreme speed at which information about the behavior of such objects can be obtained, that limits our understanding of the mechanism of processes going on in the microcosm, all the more so if these processes run at speeds exceeding the speed of light.

If the distance between A and B (fig.1) is barely visible and the speed of the photon exceeds the speed of light, then, provided the process is visible, we cannot be sure that the photon’s trajectory is a straight line. On the other hand, it is impossible to measure the speed of its movement. However, it can be stated with a high degree of probability that the photon is somewhere between these points. The movement of С-photon along the straight line а at a speed greater than С is technically unobservable, because information about such movement can travel only at speed С, not faster. Such movement will be perceived as virtual.

The movement of C-photon along the trajectory with a certain radius of curvature (curves b, с - fig.1) proves that С-photon meets with resistance on the part of the physical vacuum medium which is greater than the wave drag. Let us call such resistance R_ст – i.e. structural resistance, with R_ст similar to internal friction or viscosity in material media. R_ст appears because C-photon moves at a speed greater than С and is proportional to the exceedance. R_ст is the power characteristic of the physical vacuum structure, whose action will ultimately nullify the difference between the C-photon’s speed and speed С.

Nevertheless, while the C-photon is on the trajectory with the radius of curvature r, it bears signs of inertial mass М_п: this results from the fact that movement along a curved trajectory is accompanied by acceleration.
In this case  

where F_cт is the force determined by R_ст, and а is the acceleration along the trajectory with radius r.

Thus, structural resistance R_ст appears when the speed is greater than C, which is impossible for material structures, but possible for the C-photon. Both М_п, and time t during which the C-photon has the attributes of mass, are the functions of the radius of curvature r. As soon as r equals zero under structural resistance R_ст, the photon’s speed will drop to С. With this in mind, let us define conditions necessary and sufficient to make the time during which the C-photon has the attributes of mass a constant, i.e. such conditions under which the С-photon’s mass will be stable.

First, the C-photon’s trajectory must be a closed one with a constant radius of curvature, i.e. it must be a circle with radius r. This is possible if the centrifugal force F_цб, generated due to the fact that the C-photon has inertial mass М_п, equals the centripetal force F_цс, generated in the structure along the whole length of the circle with radius r in one complete revolution (fig. 2 а).

Second, the speed at which the С-photon travels along the circle with radius r must exceed speed С by π / 2, or the rotation frequency ω of the С-photon along the circle with radius r must be not less than

i.e. the time during which the С-photon will cover the distance πr at a speed of ϑ_ф cannot be less than the time during which a material point travelling at a speed of C will cover the distance 2r (fig. 2 а)

It should be noted that if the photon’s size (length) equals arc length L (fig. 2 b), or if the С-photon’s mass is shaped like a ball with radius r / 2 (fig. 2 c), then the first condition is feasible for ω ≥ С / r.

If the С-photon is a semiball (fig. 2 d) or is an incurved droplet (comma), then the first condition is feasible for
ω ≥ 2С / πr

С-photons with shapes as in fig. 2 d and e have the smallest rotation frequency necessary to make the first condition feasible, i.e. they are more efficient energetically, but the ball shape (fig. 2 c) is the most likely one when the С-photon is being shaped. Furthermore, the ball rolls around a certain surface with radius r, therefore, if at the time of formation the С-photon’s shape were not spherical, then in the course of rolling around it would become such under the centripetal force F_цс. However, let us consider variants shown in fig. 2 d and e. It should be noted that the inertial part of the mass of objects in fig. 2 c, d, e is concentrated inside mercurial volume V. Therefore, force F_цб representing the inertial part of mass is concentrated inside the rotation body volume. Meanwhile, force F_цс, representing the potential part of mass of the disturbed part of the physical vacuum structure, appearing as the medium’s response to force F_цб and holding the volume within the boundary of the rotation body, radiates infinitely from the surface of contact of these forces, i.e. it is concentrated outside the volume occupied by the rotation body, with distribution of these forces regulated by the law of least squares.

The equality of F_цс and F_цб means the equality of the kinetic energy of the mercurial volume V and the potential energy of the disturbed part of the structure of the physical vacuum medium.

What does the process of dynamic mass generation (birth) look like (fig. 2 c, d, e)?

The processes of production and annihilation of particles can formally be explained by the Dirac theory as a result of interaction between particles and vacuum.

Vacuum is viewed as an energy ‘zone’ filled with fermions whose upper energy level possesses energy equaling m_ос². With Ԑ ≤ m_ос², fermions are unobservable in vacuum, as they cannot be part of any interaction; otherwise it would mean that they can lose energy and fill in lower levels of the ‘zone’.


For fermions this is impossible because of the Pauli exclusion principle. When particles are energized in vacuum (∆Ԑ ≥ m_ос²), they cross the forbidden ‘zone’ and become observable. Ensuing ‘vacancies’ in the negative energy zone act as antiparticles.

In other words, in this case vacuum structure is viewed as an energy zone, so a due portion of positive energy can launch production of a particle-antiparticle pair complete with its various characteristics. In this case, differences in the characteristics of the particles must be determined only by their energetic.

Quantum electrodynamics distinguishes between electromagnetic field vacuum and electron-positron field vacuum. According to the indeterminacy principle, fields execute zero oscillations that are viewed as conditions with virtually appearing and disappearing photons, electron-positron pairs and, generally speaking, particle-antiparticle pairs. Interaction between the electromagnetic field and zero oscillations of vacuum causes inhomogeneous spatial distribution of the common charge of virtual pairs, which leads to vacuum polarization and, consequently, to a series of effects that have been confirmed experimentally. Vacuum polarization manifests itself at distances on the order of Compton length compliant with the given field, in particular that of electron. That is, if the outer electromagnetic field is represented by hyper high frequency monochromatic oscillations at wavelength λ, then as a result of interaction with zero oscillations of vacuum a situation is possible when at some segment of the wave front energy Ԑcм, causing a shift of the structure at length λ/2 will exceed binding energy Ԑn between the elements of the structure (i.e. discrete) 

The exceedance of energy will cause a continuity gap in the structure of the physical vacuum. In such a case, structural density will double along the λ / 2 segment with positive energy, whereas structural density on the other segment will almost drop to zero. Thus, there can be two extreme segments on wave length λ (extreme with respect to the density of the structure being shifted), travelling along axis ОZ at speed С. The continuity gap is accompanied by the release of additional energy in the form of recoil momentum. Such energy will be used to increase the speed of segments with extreme structural density ESD to ϑ_ф. Since ϑ_ф > С, the physical vacuum structure will generate resistance force F_цс that will resist such change of speed by way of structural resistance R_ст, which is greater than wave drag R_w.
In this case, we observe the increase of R_w rather than the generation of R_ст, because R_w and R_ст are of the same origin. However, since after the structural continuity gap the movement of segments with ESD ceases to be a wave process, it would be safe to assume the appearance of such resistance.

Structural resistance will hamper linear movement of segments with ESD, which after the continuity gap will continue at an ever-increasing angle (±φ) to the ОZ axis until such segments assume a spherical shape with radius r and start travelling along a circular trajectory with radius r₁.

Fig. 3a: 
a) Wave length of the outer electromagnetic field;
b) Area of interaction of the outer electromagnetic field and vacuum zero oscillations; structural continuity gap area;
в-г) Segments with ESD in the course of generation of dynamic masses (DMs);
g) Momentary position of dynamic masses.
DMs in fig.3 are rotation bodies produced by the movement of ESD segments along the circle with radius r with simultaneous rolling around the circle with radius r₂. This means that each DM has two rotation frequencies ω₁ and ω₂, with
ω₁ = ∆С / r₃, а ω₂ = С / r. (∆С = ϑ_ф / С)

Each DM also has two moments of momentum, accordingly М_кд1 = J × ω₁, М_кд2 = J × ω₂
where:
J – moment of inertia of a solid ball rotating around a fixed axis J = 2 m r² / 5

Total kinetic energy of DMs in fig.3 is

ε_до = ε_1до + ε_2до, where ε_1до = (J × ω₁²) / 2, and ε_2до = (J × ω₂² ) / 2

In the case under consideration, when ESD segments are rolling around the circle with radius r₂ without sliding, the direction of moments will coincide.

Therefore, DMs in fig.3 comply with conditions necessary and sufficient for them to have a stable mass.

It should be noted that for variants in fig.3 b Ʊ_ф = 2 C / π, and consequently ω₁ = Ʊ_ф / r = 2 C / πr, while ω₂ = C / r₃.

Note that spheres in fig. 2 d and e will travel along an epicycloidal trajectory (fig.3 b) when rolling around a circle with radius r₂ without sliding, with the number of cusp points of such a trajectory determined by the relation r₂ / r (in fig.3 b r₂ / r = 3).

The differences in the structural composition of DMs determine their impact on the physical vacuum medium, while the differences in the directions of moments of momentum determine their interaction with both single-type and other DMs.

For instance, if electron exerts pressure, then the medium will respond with counter pressure. Accordingly, positron will cause the medium to counteract tension.

This means that DMs (particles) proper create intensity in the structure of the physical vacuum, which is identified with the electric field intensity. Therefore, electron’s and positron’s electrical property is manifested through their own moment of momentum that does not depend on their speed and type of structural composition.

In this model, by the mass of electron (positron) we shall mean structural composition (or absence thereof) that creates intensity in the structure of the physical vacuum as a result of mechanical rotary moment. That is the centrifugal force F_цб that disturbs environment and that is being offset by the centripetal force F_цс.

In the case under consideration, ϑф / С = 1, with the moments of momentum having the same direction. 
When a pair of DMs is generated, there are no changes in the structure of the physical vacuum (meaning static characteristics of density and pressure). However, instead of a single volume with normal distribution of density and pressure, there are two equal volumes (volume of DM as a rotation body) with abnormal characteristics. As a result we observe a paradoxical situation, when the generation of an electron-positron pair increases, albeit negligibly, the volume of the environment by as much as the volume of one of the DMs. Assuming that the generation of other particle-antiparticle pairs has the same effect, evolutionary generation of matter in the Universe must lead to gradual expansion thereof. Meanwhile, its basic (fundamental) characteristics remain unchanged.

As the DM moves in space, its characteristics (overall size) change, while М_кд1 and М_кд2 values must remain unchanged due to the moment of momentum conservation law. For instance, if the DM moves in the direction of the ОZ axis with acceleration, followed by linear speed Vл and if the projection of М_кд2 on axis ОZ coincides with the direction of Vл, the generating ball will move along a helical line. The generating ball will roll around circles with radius r₂. In

this case, the overall size of the DM will be determined by radius r₁.
Fig.4. Electron at rest
Fig.5. Electron is moving along the OZ axis, with acceleration in segment a); with linear speed V_л in segment b); and with reverse acceleration, i.e. with slowdown in segment c).

The DM in fig.4 features two moments of momentum, i.e. М_кд1 and М_кд3, with М_кд3 = J × C / r₁ + mVл. According to the moment of momentum conservation law, М_кд2 = М_кд3. This means that if speed Vл (or moment of impulse mVл) is imparted to the DM, the generating ball’s moment of momentum will decrease around the ОZ axis, as will the part of kinetic energy resulting from such rotation, i.e. Ԑ_до3 = (J × ω₃²) / 2 = 1 / 2 × J (C / r)²,

which will cause the reduction of the centripetal force F_цс that contains the DM within the volume of the rotation body. Increase in the size of the DM is similar to the absorption and containment of potential energy in the direction perpendicular to the direction of Vл, which is released in the form of emission during the slowdown (reverse acceleration) of the DM (fig.5). It should be noted in this case that the emission spectrum will be continuous.

DMs in fig. 3 are rolling around the circle with radius r₂. In this case the direction of moments М_кд1 and М_кд2 will coincide for each DM. If the centripetal force F_цс changes (increases) in the direction perpendicular to moments Мкд, the resulting ball will roll around the internal surface with radius r₁ without sliding. In this case, the moments will be equal and opposite (fig.6).

Such divergence of moments can be observed when a DME (dynamic mass electron) in the atomic orbit rolls around the circle with radius r₁ under the centripetal force F_цс without sliding. It should be also noted that the rotation of the resulting ball around the circle with radius r₁ is identical to the rotation of the electric charge along a circle with the same radius. That is DME in this model has magnetic moment just like a real electron. 

Dynamic masses in fig.2 d and e, while in the atomic orbit and enveloping without sliding the circle with radius r₁, will move along the epicycloidal trajectory, whose number of cusp points will also be determined by the relation r₁ / r (fig.7 b).

Thus, only that circle whose r₁ / r  relation is a whole number can be an atomic orbit.

To recap, we shall mention that it is features of the structure of elementary particles that determine the typical impact on the medium they are in. In response, the medium will generate a corresponding field in which such features will manifest themselves in the form of a corresponding type of interaction. Such interaction between particles is carried out at relatively small distances, where the impact of particles on the physical vacuum reaches peak values. In this case, dynamic features of elementary particles manifest in a most obvious way.

A distinguishing feature of gravitational interactions is that they are carried out at much greater distances when compared to the nominal size of elementary particles and atoms. In this case, bulk structures of mass have a static effect on the physical vacuum, and, consequently, cause a corresponding type of field.

This brings up the question whether distinction should be made between the inertial and gravitational parts of mass. To make things clear the matter should be considered as follows: the inertial mass manifests itself only in the process of movement. The medium has no direct impact either on the acceleration or on the transfer of momentum from one body to another. Indirect influence of the medium consists only in entropy increment in processes related to energy consumption. The medium consumes like a sponge what in kinematic processes is lost irreversibly.

The gravitational mass does not depend on body motion. During production of mass (particle generation), kinetic energy is concentrated (conserved) in a certain volume. Such energy is contained within the volume by means of the potential energy of the medium represented by the centripetal force F_цс (fig. 3,4), which is the medium's resistance force that counters any changes of the volume. The centripetal force F_цс is similar to the medium's pressure exerted on such volume, i.e. it is an external force. Therefore, in this case mass consists of two elements of the inertial part resulting from the structural continuity gap, and a potential part of the zero mass of the physical vacuum engaged in the concentration (conservation) and preservation of the resulting mass in the given volume. Each of the elements manifests itself through corresponding properties inherent in mass. Whether any of the properties will prevail depends on the conditions the given mass is placed into.

For instance, inertial properties of mass prevail at the matter's atomic and molecular level of discretization, whereas gravitational properties are typical of large clusters of mass (comets, planets, stars, etc.).

Therefore, if we are to distinguish between the inertial and gravitational parts of mass as a single whole, then it should be done basing on the dominant type of interaction under the given conditions.

The centripetal force F_цс is an external force for mass and is of central character, i.e. orthogonal to the surface. That is why, regardless of their size and solidity, bodies in the physical vacuum are in suspension and meet no resistance on the part of the medium.

It should be noted that the inertial part of mass is concentrated inside a certain volume V and is represented by the centrifugal force F_цб that disturbs the physical vacuum inside this volume. In the meantime, the gravitational part of mass is represented by the resisting force F_цс and works on the volume from the outside. If the forces are equal, the combined mass is concentrated on surface S that confines the volume. In this case, surface S divides the mercurial inertial and static gravitational parts of mass. That is, a combined mass unit is proportional to the area of surface S of the disturbed structure of the medium where forces F_цб and F_цс are equal. In other words, pressure exerted by the inertial part of mass on the medium is proportional to the medium's resistance expressed through the changing of the density of its structure distributed across surface S. That is

where:

S is the surface with radius R enframing volume V.
V is the volume occupied by the inertial mass.
 is the proportionality factor.

In this case, V is, presumably, a sphere. Then V / S = R / 3. Relation (19) is a special case of a more general law that can be formulated as follows: kinetic energy of a generated and time-stable unit of mass М concentrated in volume V is proportional to the potential disturbance energy of the physical vacuum expressed in the changing of the density of its structure and distributed across surface S enframing such volume.

Thus, the degree of the gravitational disturbance of the medium is determined by the mass of the body, or its solidity. In this case, mass is both the source and the carrier of the gravitational potential.

The fact that relation 20 sets the equality between the kinetic energy that determines the mass of material structures (and, consequently, their gravitational properties) and the potential energy of the disturbed part of the physical vacuum structure expressed through the changing of its static characteristics, as well as the fact that force F_цсthat retains the elements of the matter's mass within a certain volume, is of central character and does not influence the kinematic properties of the matter allows us, when talking about gravitational interactions, to rule out the notion of the physical vacuum as a material medium possessing a certain structure and physical properties. In this case, the principle of sufficiency of the left-hand side of equation 20 is applied, while the action of the medium (or the medium's response to the presence of the matter) is shifted on the property of mass know as gravity. Under the disturbed part of the structure we understand the gravitation field generated by virtual gravitons or some sort of space-time web whose structure (properties) changes under the influence of the body mass. Such translation of properties of the physical vacuum structure into the properties of matter occurs when other types of interaction are considered, although all types of fields have a common source, i.e. disturbance of static characteristics of the structure of the physical vacuum, which, in our case, are represented by force F_цс. In this case, force F_цс decreases and propagates orthogonally to surface S all over the environment. The decrease of force F_цс is governed by the inverse square law, i.e. it equals the inverse square of the distance to surface S. Such disturbed region of space is called the gravity field. It is this field that is generated and carried by mass. It is also in this field that gravitational interaction occurs.

Fig.8 shows mass М1 and mass М2 located at distance Р from each other, and axis ОZ that runs through the centers of masses. There is point Т on axis ОZ where masses have an equal effect on the physical vacuum medium, i.e. М2r₂ = М1r₁21

Since the effect of force F_цс is similar to that of pressure force 20, and since these forces propagate from the surface of each mass infinitely, it is obvious that the sum of forces acting on each mass in from the direction of point Т will always be smaller than the sum of forces acting in the opposite direction. Meanwhile, both masses will be subject to the same force F_цс that will push both masses towards point Т. Subject to this force, both masses will move towards point Т with acceleration inversely proportional to their masses. In this case, position of point Т on axis ОХ will remain unchanged only if М1 = М2. If the distance between the masses is Р', point Т will find itself on the surface of the smaller mass. In this case, only the smaller mass, i.e. М2, will move towards the greater mass with constant acceleration that will not depend on the numerical relation of masses. That is, the unlike the greater mass, the smaller mass will have weight as it will be subject to force F_цс.

Discussed in this paper was participation of force F_цс in gravitational and electric interactions. Also considered was their role in the production of mass. Since these forces retain mass within the volume of the rotation body, it appears probable that the same forces participate both in strong and weak interactions, that is, in this respect they are universal.

1) The structure of the physical vacuum is discrete. Linear sample size in units proposed by Planck is extremely small. Non-observability of many phenomena in microphysics is a consequence of small sample size in the structure of physical vacuum. Another reason for non-observability of such phenomena is that material entities including our brain can perceive information with speed not exceeding the speed of light.

2) Limited sample size and limited physical properties of vacuum as a material medium suggests the existence of such entities as the highest frequency of electromagnetic oscillations and, therefore, the shortest unit of time.

3) One of the ways of mass generation is a process associated with tearing of the structure of physical vacuum when binding energy of structure elements in a local area becomes less then the sum of vacuum null oscillations energy and energy of hyper high-frequency oscillations of external electromagnetic field. The particularity of this process is creation of two dynamical entities (DE) with different structural density according to D-P rule. Under certain conditions these entities can be associated with elementary particles, particularly, with electron-positron pair.

4) As a result of tearing of the structure of physical vacuum two elementary particles are generated and two areas with anomalous structural density come into being instead of one ordinary structured area of the same size. This suggests that evolutionary generation of substance must lead to increase of volume of the University and, therefore, to its expansion. Basic fundamental constants remain unchanged during this process.

5) Inertial mass of elementary particles is concentrated in a local area. It can be represented with centrifugal forces acting on physical vacuum and causing certain types of structural stress. Centripetal forces are the result of structure reaction and keep DE in it’s volume. In contrast to the centrifugal forces centripetal forces are static. Their action propagates from the surface of DE to infinity. Their intensity decreases with the distance from the DE according to the inverse-square law. That is, for real structures representing the inertial mass centripetal forces are external and concentrate in a vacuum. We can identify these forces with gravitational forces. In this case, each mass, as each DE has the gravitational potential associated with the stress in the structure of the physical vacuum caused by this mass. The exact value of this potential is determined by the product of the mass on the distance to it. So in the case of two real masses or two similar DE situated on the distance comparable with their dimension there exists a point (a plane) between them where their effects on the structure of physical vacuum are equal. That is the point of equal potential. Due to the limited distance between the masses the sum of gravitational forces affecting the masses from the point of equal potential is always less than the sum of forces acting in the opposite direction. So, gravitational forces are not forces of attraction and are not a property of the mass.

6) Proposed model of electron-positron pair makes it possible to understand reasons for the following phenomena and laws of real particles:
a) Similarity in electron and positron properties. This is due to the fact that generation of these particles is possible only at a particular wavelength of external electromagnetic field and under certain conditions necessary for the formation of mass stable over time;
b) Existence of an internal mechanical momentum (spin);
c) Electrical and magnetic properties of electron and positron and their differences;
d) The ability of electron to emit and absorb energy that is due to the dependency of it’s size on it’s velocity;
e) Quantization of the energy levels of electrons orbiting an atom;
f) Such properties of electron as changing spin momentum direction to the opposite without 180-degree axis rotation and others.
All of the above leads to the conclusion that the proposed model corresponds to real particles.

7) All types of interactions occur only in a vacuum, therefore during these interactions forces may occur only in the structure of physical vacuum as interacting elements are separated by some distance. These forces all have the same nature. They differ in different types of interactions due to the different reaction of the perturbed structure of the vacuum on the various properties and characteristics of the interacting elements. In the proposed paper such forces are centripetal forces. In the case of electrical or electromagnetic interactions, they appear as a reaction of medium on different types of disturbances in the structure of the medium caused by electron and a positron. In nuclear interactions the same forces bring together nucleons to the point where part of the structure of physical vacuum is squeezed from the interior of the interacting particles, causing the effect of "sticking" when their total mass is decreases and the binding energy increases. When the binding breaks, the effect of the mass defect is observed. Given the fact that the same forces participating in gravitational interaction collide the masses, we can conclude that centripetal forces involved in all kinds of interactions are unified and universal.

По всем вопросам пишите на почту hosef1@yandex.ru