Rozwiązując zagadkę Natury

O sferyczno-falowej strukturze materii i pochodzeniu praw Natury. Wyjaśnienie cząstkowo-falowego dualizmu światła i materii za pomocą teorii Falowej Struktury Materii
(ang. Wave Structure of Matter, WSM).

Streszczenie: Badając strukturę elektronu odkrywamy, że jest ona ściśle powiązana z pochodzeniem praw natury. Prawa Natury były mierzone przez setki lat, lecz nikt nie wiedział jak Natura je tworzy. Richard Feynman napisał, przy okazji omawiania zasady zachowania energii, że w Naturze jest ukryty księgowy, który dba o zgodność rachunków energii wejściowej i wyjściowej, lecz nie wiemy jak Natura zapewnia tą zgodność. Pochodzenie praw Natury było sugerowane wcześniej przez Clifforda i Schrödingera, którzy wskazali, że jedynie Falowa Struktura Materii (WSM) może wyjaśnić prawa Natury. Co więcej, Einstein zdał sobie sprawę, że materia jest sferycznie rozciągnięta w przestrzeni i dlatego elektron nie jest cząstką punktową, lecz raczej strukturą przestrzeni. Napisał wtedy:

Obiekty fizyczne nie są [zlokalizowane punktowo, przyp. SasQ] w przestrzeni, lecz są w niej rozciągnięte. Gdy tak na to spojrzeć, koncepcja pustej przestrzeni traci swoje znaczenie. ... Odkąd ogólna teoria względności sugeruje reprezentację fizycznej rzeczywistości jako ciągłego pola, ani koncepcja cząstek czy też materialnych punktów, ani koncepcja ruchu nie może odgrywać roli podstawowej. Cząstka może jedynie jawić się jako ograniczony obszar w przestrzeni, w którym natężenie pola lub gęstość energii są szczególnie duże.
(Albert Einstein)

Błędem Einsteina było reprezentowanie materii jako ciągłego sferycznego pola w czasoprzestrzeni, zamiast jako Sferycznej Fali w ciągłej Przestrzeni, powodującej sferyczny efekt pola siłowego (jak wkrótce zostanie wyjaśnione).

Poprzez zastosowanie WSM zostało znalezione ilościowe źródło{{?quantitative origin?}} praw Natury, oparte na falowej strukturze elektronu. Okazało się, że Przestrzeń (ośrodek, w którym rozchodzą się kwantowe fale) jest pojedynczym bytem leżącym u podstaw struktury elektronu i praw Natury. Zostały znalezione Trzy Zasady opisujące ten ośrodek, umożliwiajac obliczenia cząstek i rządzących nimi praw. Moc przewidywania zawarta w WSM uwidacznia się, gdy weźmiemy poprzednio nieznane fizyczne pochodzenie spinu elektronu i wykonamy eksperimentalne przewidywania, które rozwiązują paradoksy sławnego eksperymentu EPR [Einstein-Podolsky-Rosen, przyp. SasQ]. WSM ma poważne implikacje dla badań, przemysłu i naszej ludzkiej roli we wszechświecie.

Część I - Wprowadzenie

1. Prawa Natury.

Nasza wiedza naukowa jest oparta na prawach Natury, które opisują zachowanie cząstek. Prawa te służą nam do obliczania elektryczności, grawitacji, względności, mechaniki kwantowej, oraz zachowania energii i pędu. Pochodzenie tych praw było dotąd nieznane. Teraz zostało ono odkryte i okazuje się być ilościowym rezultatem Falowej Struktury Materii (WSM). Podstawowa metoda jest bardzo prosta. Pojęcie punktowej cząstki, wprowadzone przez starożytnych Greków i wciąż używane do dziś, zastępujemy sferyczną strukturą falową, co zgadza się z przekonaniem Clifforda¹ i Schrödingera², że falowe właściwości zarówno światła, jak i materii, są w istocie rzeczywiste.

Rys. 1: Elektron. Elektron jest zbudowany ze sferycznych fal, które zbiegają się w jego centrum i następnie stają się falami wychodzącymi na zewnątrz. Dwie fale tworzą falę stojącą, której szczyty i węzły są jak warstwy cebuli. Amplituda fali jest wartością skalarną, jak fala kwantowa, nie zaś wektorową falą elektromagnetyczną (matematyczną falą sił). Centrum fali stanowi widoczne położenie elektronu jako "cząstki".

+ =

Ten (bardzo niedokładny!) diagram pokazuje, jak sferyczne fale wchodzące i wychodzące tworzą Falę Stojącą wokół centrum fali, stanowiącego "cząstkę".

Prostota tego podejścia jest ukazana na Rys. 1, który przedstawia strukturę elektronu. To po prostu dwie fale: fala przychodząca, zbiegająca się do centrum, połączona z wychodzącą falą, rozchodzącą się z centrum, tworzą razem sferyczną falę stojącą wokół centrum fali (które obserwujemy jako punktową "cząstkę"). Właściwości tych prostych fal są nieograniczone, gdy się je połączy z równie prostymi falami protonu. Niezliczone kombinacje tych kilku prostych praw są jak osiem nut gamy muzycznej, z których zostały ułożone wielkie symfonie Wagnera i Beethovena. Zasady łączenia się fal mają szczególną wagę dla nauki, ponieważ wraz z kwantowym spinem określają one strukturę Układu Okresowego, który dyktuje przeróżne formy materii: metali, kryształów, półprzewodników i cząstek organicznych. Głębsze zrozumienie tej podstawowej fizyki otwiera drzwi do szerokiego pola technologii stosowanej, takiej jak układy scalone, fotonika, czy komercyjne źródła energii. Odsłania cały nowy świat prawdziwie kwantowych struktur falowych w ośrodku przestrzennym, w którym wszyscy żyjemy, lecz rzadko zdajemy sobie sprawę z jego istnienia. Ośrodek jest sercem struktury falowej, ponieważ jego właściwości leżą u podstaw właściwości fal.

2. Ludzkie zmysły i przetrwanie.

Niełatwo jest nam dostrzec ośrodek rozchodzenia się fal, ponieważ nasze przetrwanie, jako gatunku zwierząt, zależy w znacznej mierze od naszej zdolności do walki z innymi zwierzętami w poszukiwaniu pożywienia, oraz od współzawodnictwa o samice, które dostarczą potomstwo. Zdolności te nie są zbytnio związane z ośrodkiem fal kwantowych. Nasze mechanizmy zmysłowe wyewoluowały, by bezpośrednio pomagać nam przetrwać, a nie byśmy byli świadomi kwantowej struktury materii. Z naszej egocentrycznej ludzkiej perspektywy, niewielu z nas jest świadomych falowego ośrodka, w którym żyjemy. Dla przetrwania nie ma znaczenia czym jest przestrzeń, ani czy możemy ją zaobserwować - jest więc dla nas niewidoczna. Przypomina to życie ryby, która nie jest w stanie pojąć istnienia wody, ponieważ jest w niej zbyt mocno pogrążona. Podobnie jak ryba, tradycjonalni naukowcy mieli tendencję do pojmowania wszechświata w kategoriach ich lokalnych doświadczeń.

Nasze niezrozumienie jest objaśniane przez antropologię, która uczy, że wiedza o kwantowo-falowej strukturze wszechświata nie jest nam równie przydatna do przetrwania naszych genów, jak rozpoznawanie jabłek, które możemy zjeść, czy unikanie tygrysów, które mogą zjeść nas. Te rzeczy musimy rozpoznawać szybko. Tak więc, Natura niekoniecznie musiała nas wyposażać w zdolność obserwowania kwantowych fal, choć, jak zostanie pokazane poniżej, obserwujemy ich obecność i efekty. Nie mając możliwości bezpośredniego osobistego doświadczania prostych fal kwantowych, ludzkość postanowiła wyobrażać sobie, że elektron jest dyskretną "cząstką", przypominającą pocisk. Laboratoryjne dowody nie potwierdzają tego czysto ludzkiego pomysłu. Dlatego więc nasze poglądy muszą ulec zmianie z dyskretnych cząstek na strukturę fal kwantowych.

Ludzki punkt widzenia ma jeszcze jedno uprzedzenie. Mamy skłonność postrzegać przestrzeń jako trzy prostokątne wymiary, z których jeden jest pionowym wektorem grawitacji Ziemi, a dwa pozostałe wektory są do niego prostopadłe, tworząc kształt podobny do domów, w których mieszkamy. Jednak w przestrzeni kosmicznej, kształt naszego ogromnego wszechświata jest sferyczny, a jego znaczącymi wymiarami są "do wewnątrz" i "na zewnątrz", a więc kierunkami rozchodzenia się fal w przestrzeni. W istocie potrzebne są trzy wymiary by opisać sferę, a przyczyną tego jest właśnie owa sferyczna geometria materii (jak sformułował to Descartes [Kartezjusz, przyp. SasQ]). W rozległym bezmiarze rzeczywistego wszechświata grawitacja występuje tak rzadko i jest tak słaba, że jej kierunek nie jest już tak konsekwenty w większej skali, jak u nas na Ziemi. Dla nas wygodnie jest się posługiwać prostokątnymi współrzędnymi, lecz tym samym mamy skłonność do ignorowania sferycznego kształtu wszechświata. To tłumaczy dlaczego Einstein używał sferycznej geometrii w swojej Ogólnej Teorii Względności. Pisał:

Z ostatnich rezultatów Teorii Względności wynika możliwość, że nasza trójwymiarowa przestrzeń jest także w przybliżeniu sferyczna, to znaczy, że prawa przemieszczania się w niej ciał sztywnych nie podlegają geometrii Euklidesowsej, lecz w przybliżeniu geometrii sferycznej.
(Albert Einstein)

Dowodem na prawdziwość WSM jest fakt, że fizyczna struktura elektronu, oraz empiryczne prawa Natury mogą zostać wyprowadzone matematycznie z trzech podstawowych zasad opisujących przestrzenny ośrodek rozchodzenia się fal. Innymi słowy, wszelkie eksperymentalne pomiary historycznej fizyki, które opisywały zachowanie Natury, mogą być obecnie przewidywane z użyciem trzech podstawowych zasad. Klasyczne prawa i nowe zasady są wzajemnie zgodne i wzajemnie się potwierdzają.

Wkrótce zobaczysz, że falowa struktura materii jest prosta. Dla kontrastu, dotychczasowa dyskretna fizyka oparta na strukturze cząsteczkowej wymaga tuzinów założeń plus wiele więcej wziętych z powietrza stałych do wyjaśnienia działania praw Natury. Wiele praw i właściwości, jak na przykład spin elektronu, było zagadkowych i nie dawało zrozumienia ich pochodzenia. Teraz zagadki zostaną zmiecione z powierzchni ziemi. Fizyka oparta na strukturze cząsteczkowej może być porównana do teorii epicykli planet wokół Ziemi zanim Galileo [Galileusz, przyp. SasQ] wykazał, że planety krążą wokół Słońca - zaspokaja nasze ludzkie uprzedzenia, lecz nie wyjaśnia mierzalnych faktów.

3. Filozoficzna prawda i fizyczna rzeczywistość.

Wielu ludzi, począwszy od greckich filozofów takich jak Demokryt czy Pitagoras, aż po kolegów Alberta Einsteina, poszukiwało zrozumienia struktury maleńkich atomów i cząsteczek, z których składają się obiekty z naszego codziennego życia. Do niedawna, większość odpowiedzi było spekulacjami stworzonymi na zasadzie analogii do obiektów skali ludzkiej widocznych wokół nas, jak piłki, pociski, czy ziarenka piasku. Ludzie wyobrażali sobie, że atomy poruszają się jak inne znane im obiekty, tak jak księżyce wokół planet, czy bąki kręcące się na stole. Z takimi analogiami czujemy się wygodnie. Wolimy ignorować dziwne nowe idee. Jak powiedział Churchill: Często wręcz potykamy się o prawdę, lecz większość z nas otrzepuje się i udaje, że nic się nie stało!

Poważni myśliciele, tacy jak Einstein, Dirac, Schrödinger, czy Ernst Mach, uświadomili sobie, że analogie są złe. Pomiary eksperymentalne ukazują, że struktura materii jest blisko spokrewniona z właściwościami pustej przestrzeni wokół nas, i że elementarne składniki materii muszą:

1. mieć sferycznną symetrię
2. być rozciągnięte w przestrzeni (co zrozumiał Einstein)
3. posiadać zdolność do wymieniania się energią
4. posiadać właściwości falowe (co odkryła Teoria Kwantowa w postaci równań funkcji falowych)

Ich przemyślenia doprowadziły do wniosków, które później okazały się być proroczymi. Przykładowo Einstein odrzucił dyskretną punktową cząstkę i stwierdził, że materię muszą stanowić sferyczne byty rozciągnięte w przestrzeni. Erwin Schrödinger⁸ rozumiał wymagania struktury cząsteczkowej, gdy napisał w 1937 roku:

To, co obserwujemy jako materialne ciała i siły, jest niczym więcej niż kształtami i wariacjami w strukturze przestrzeni. Cząstki są jedynie schaumkommen (pozorami). [dosł. "mydlinami", przyp. SasQ]
(Erwin Schrödinger)

Był przekonany, że fale kwantowe są rzeczywiste, nie są jedynie rozkładami prawdopodobieństwa znalezienia cząstki skrywającej się pod nimi. Widział, że pozbycie się dyskretnej punktowej cząstki usuwa paradoksy "dualizmu cząstkowo-falowego" i "zapadania się funkcji falowej". Oboje doszli do tych poprawnych wniosków poprzez skrupulatną analizę i ostrożne trzymanie się zasad logiki, oraz filozofii prawdy. Niestety ich przemyślenia były ignorowane przez sześćdziesiąt lat. Prawda jest niczym wobec wiary. Machiavelli rozumiał to ludzkie zachowanie już 500 lat temu (1513):

Nie ma nic bardziej trudnego do zaplanowania, o bardziej wątpliwym powodzeniu, bardziej niebezpiecznego w zarządzaniu, niż tworzenie nowego systemu. Innowator ma wroga w każdym, kto już zyskuje na zachowaniu starego sytemu, i jedynie wątłych obrońców w tych, którzy mogą zyskać na nowym systemie.
(Machiavelli)

Przewidywania tych pionierów, weryfikowane i opisywane tutaj, mówią, że materia jest strukturą falową osadzoną w przestrzeni. Ten wynik nie tylko zaspokaja prace eksperymentalne, ale też niespodziewanie ukazuje nieograniczoną, lecz prostą strukturę fizycznego wszechświata. Odkrywane są wspaniałe i inspirujące powiązania między materią, nami samymi, i całym kosmosem. Zastosowania falowej struktury elektronu sięgają niespodziewanych wcześniej obszarów kosmologii, takich jak Wielki Wybuch (nie było Wielkiego Wybuchu, przestrzeń istniała od zawsze, nieskończona i wieczna), przesunięcie ku czerwieni (jego przyczyną nie jest efekt Dopplera powodowany rozszerzaniem Wszechświata, lecz raczej malejące z odległością wpływy ruchu fal), czy struktura wszechświata (która jest dyktowana przez rozmiar elektronu / Sferycznej Fali Stojącej w Nieskończonej Przestrzeni). Od strony praktycznej pojawia się nowe narzędzie, które może nam pozwolić głębiej zrozumieć i ulepszyć urządzenia przemysłowe takie jak komputery, mikroobwody, czy wydajną transmisję energii elektrycznej.

Autorzy, oraz inni którzy wzięli udział w rozwoju tej teorii, po raz pierwszy zauważają, że struktury falowe rzeczywiście opisują rzeczywistość fizyczną. Jesteśmy naukowcami, którzy dbają mocno o prawdę i są świadomi jej potęgi. Oczywiście jesteśmy świadomi, że jest to wielki i znaczący postulat; odkrycie fizycznej rzeczywistości było Świętym Graalem myśli intelektualnej od najdawniejszych dziejów przez tysiące lat. Naszym celem jest opisanie struktury materii jako Sferycznych Fal Stojących najprościej, jak się da. Mamy nadzieję, że czytelnicy posiądą informacje i perspektywy, które pozwolą im potwierdzić na własną rękę, że jest to sensowna teoria rzeczywistości, która w istocie logicznie dedukuje prawa Natury (rzeczywistości) dokładnie takie, jakie są obserwowane.

Nie oznacza to wcale, że ten tekst jest napisany jedynie dla naukowców i czytelników akademickich. Wręcz przeciwnie, jedną z największych potęg filozofii, nauki o poznawaniu prawdy, jest świadomość, że prawda upraszcza i usuwa sprzeczności i paradoksy. Ponieważ prawda pozostawała w ukryciu przez tak długi czas i zwodziła najtęższe umysły, wiele ludzi całkiem rozsądnie może zakładać, że ten temat jest zbyt skomplikowany i trudny do zrozumienia dla nich. Nie! Tak wcale być nie musi. U podstaw struktury materii leży prostota, która czyni ją łatwą do zrozumienia. Historia tego odkrycia może być przygodą dla każdego z nas. Ekscytującą tajemnicą jest jak setki lat wysiłków były udaremniane nie poprzez złożoność naukową, lecz przez ułomności ludzkich uczuć, ambicji ekonomicznych i sił politycznych. Einstein, po opracowaniu Ogólnej Teorii Względności, posiadał ogromną wiedzę o podstawach działania Natury. W owym czasie jego największym nieosiągniętym celem było znalezienie powiązań między teorią kwantową a rolą, jaką przestrzeń i materia odgrywają w Naturze. Jego idee wymagały jedynie kilku drobnych zmian/dodatków, by doprowadzić do powstania teorii Falowej Struktury Materii.

4. W poszukiwaniu praw, przestrzeni i struktury elektronu.

Oczywistym jest, że znalezienie struktury elektronu było także kluczem do znalezienia pochodzenia praw Natury. Jako że elektron reaguje z całą pozostałą materią we Wszechświecie, koniecznym było uznać, że elektron jest powiązany z prawami, które opisują zachowanie wszelkiej materii. Tak więc nie powinno być zaskoczeniem, lecz zaledwie stwierdzeniem faktu, że przeoczyliśmy bardzo ważny charakter Natury. Spójrzmy więc jak proces dedukcji mógłby przebiegać by odkryć powiązania z elektronem.

Pochodzenie praw Natury.

Zajęciem fizyki jest abstrakcyjne opisywanie i szacowanie faktów obserwowanych w Naturze. Zasady, które formułujemy dla zrekonstruowania i wyrażenia obserwowanych faktów, są prawami Natury. Ponieważ poprzednie prawa były otrzymywane poprzez pomiary Natury, zamiast wyprowadzane z innej wiedzy, są one z definicji empiryczne i nie znamy ich pochodzenia. Dlatego jeśli chcemy znaleźć źródło tych praw, nie możemy używać istniejących praw samych w sobie, lecz musimy używać innych obserwowalnych faktów, wraz z logiczną dedukcją i ugruntowaną matematyką. Dawne prawa empiryczne mogą być jedynie wskazówką, nie źródłem. Wkraczamy na niezbadany teren. Kant sformalizował to jako pierwszy i zauważył, że fizyka musi być opierana na zasadach a priori, a nie a posteriori / obserwacjach empirycznych (które, jak Hume zwrócił uwagę, są niepewnymi schematami myślenia opartymi na założeniu, że przyszłe zdarzenia będą wciąż takie same, jak przeszłe). Kant pisze:

Nauki przyrodnicze (fizyka) zawierają w sobie sztuczne osądy a priori jako zasady.
(Kant)

Kant uświadomił sobie także, że Przestrzeń istniała a priori:

Przestrzeń jest konieczną reprezentacją a priori, która służy jako podstawa dla wszystkich zewnętrznych intuicji. W żaden sposób nie potrafimy sobie wyobrazić nieistnienia przestrzeni, choć możemy z łatwością myśleć o braku obiektów w przestrzeni. Musi więc ona być rozumiana jako warunek konieczny umożliwiający istnienie zjawisk i nie może być w żaden sposób określeniem zależnym od nich, i jest reprezentacją a priori, która z konieczności dostarcza podstawę dla zewnętrznych zjawisk.
(Kant)

Wobec tego, poszukując źródeł praw Natury musimy zagłębić się bardziej w naturę Przestrzeni niż do tej pory, i musimy być gotowi na znalezienie nowych perspektyw. Niewyjaśnione zagadki natury, cząsteczek i kosmologii są atrakcyjnymi źródłami danych wejściowych w poszukiwaniu źródeł praw empirycznych. I wreszcie, dowodem pochodzenia praw wydedukowanych w ten sposób jest zgodność pomiędzy obserwowalnymi zasadami empirycznymi i przewidywaniami nowych praw.

Krążenie w kółko.

Gdy szukamy źródeł, ważne jest żeby nie używać przez nieuwagę istniejących zasad (praw) do wysnuwania ich. Takie zapętlone rozumowanie może wystąpić, gdy na przykład mechaniczny model z makrofizyki jest przyjmowany jako struktura elektronu. Takimi powszechnymi błędami są używanie bąków, arkuszy i pierścieni ładunku, mas orbitujących wokół siebie nawzajem, , Mimo że kwantowe prawa kwantowych cząstek mogą być extrapolowane na większe obiekty w skali makro, odwrotne podejście jest niemożliwe. Logicznie rzecz biorąc, poszukiwanie źródeł istniejących praw (zasad) wymaga sformułowania nowych koncepcji, które mimo wszystko będą spełniać obserwowane dane. Jak pisał Einstein:

Fizyka stanowi logiczny system myślowy, który jest w ciągłej ewolucji, którego podstawa nie może być weryfikowana, jak niegdyś, poprzez doświadczenie i metodę indukcyjną, lecz może to robić jedynie przez wolną inwencję. ... Musimy być zawsze gotowi zmienić nasze wyobrażenia - tak zwane aksjomatiyczne podstawy fizyki (zasady) - by oddać sprawiedliwość obserwowanym faktom w czysto logiczny sposób. ... Głównym celem wszelkiej teorii jest uczynić te nieredukowalne elementy (zasady) tak prostymi i w tak małej ilości, jak to tylko możliwe, jednak bez konieczności wyrzekania się adekwatnej reprezentacji wszelkiej treści empirycznej. ... Jeśli jednak prawdą jest, że aksjomatyczne podstawy fizyki teoretycznej nie mogą być wyekstrachowane z doświadczenia, lecz muszą być wynajdowane, to czy możemy mieć choćby nadzieję na znalezienie właściwej drogi? Odpowiadam bez wahania, że w mojej opinii istnieje taka właściwa droga i jesteśmy zdolni ją odnaleźć. Uważam za prawdziwe, że czysta myśl może pochwycić rzeczywistość, jak marzyli starożytni.
(Einstein, "Idee i Opinie", 1954)

Nowa perspektywa.

Odkrycie tych źródeł stwarza radykalnie nową perspektywę fizycznego świata: Mechanika Kwantowa (QM) i Teoria Względności Einsteina stanowiące jedność, pojedyncze źródło wszystkich znanych sił zostaje znalezione, zagadki i paradoksy dają się wyjaśnić i, co najważniejsze, powiązania między mikrofizyką (elektrony i cząstki elementarne) i wszechświatem (kosmologia) widziane jako rezultat wszechogarniającej przestrzeni (próżni, Eteru, ośrodka fal) wypełnionej wibrującymi kwantowymi falami materii wszechświata.

Część II - Powiązania między elektronem i prawami Natury

Ta część jest omówieniem rozległych i uniwersalnych związków pomiędzy elektronami i prawami Natury.

Zastanówmy się nad znaczeniem tych słów. W naszej koncepcji Wszechświat jest zbiorem cząstek rozproszonych w nim. Tak więc, bez zaludniających go cząstek, Wszechświat byłby niczym. Dlatego też nasza koncepcja Wszechświata zależy od naszego zrozumienia cząstek w nim zawartych. W szczególności musimy rozumieć powiązania między elektronem a protonem, ponieważ pola elektryczne tych dwóch cząstek rozciągają się po całym wszechświecie. Prawa Natury nic nie znaczą bez cząstek, ponieważ wymagają obecności cząstek, na których mogą operować. Cząstki nic nie znaczą bez praw nimi rządzących. Dochodzimy więc do wniosku, że rozumienie powiązań między cząstkami, prawami i wszechświatem jest kluczowe, jeśli chcemy zrozumieć zarówno całość, jak i poszczególne części. Każdy element wymaga istnienia pozostałych. Dlatego nie możemy oczekiwać pełnego zrozumienia kosmologii dopóki nie zrozumiemy także zależności wewnątrz trójcy ukazanej na Rys. 2.

Rys. 2: Współzależność. Prawa, cząstki i kosmos są wzajemnie powiązane w ośrodku (Eterze) przestrzeni przez kwantowe fale struktur cząsteczkowych. Te wzajemne powiązania są opisane przez trzy Zasady, które określają właściwości ośrodka przestrzennego.

5. Pomiar jest właściwością zespołową materii.

Cząstka zupełnie samotna we wszechświecie nie może mieć wymiarów czasu, długości czy masy. Te pomiary są niezdefiniowane przy nieistnieniu innej materii, ponieważ wymiary mogą być zdefiniowane jedynie w porównaniu z inną materią. Przykładowo, conajmniej sześć osobnych cząstek jest potrzebne by z grubsza określić długość w przestrzeni 3D: cztery do ustanowienia współrzędnych, i dwie, których odległość mierzymy. Tak więc koncepcja pomiaru wymaga istnienia całego zespołu cząstek. W naszym wszechświecie wymagany zespół musi zawierać wszelką obserwowalną materię, ponieważ nie ma sposobu na wyodrębnienie szczególnej grupy. Znaczenie tego faktu staje się jasne, gdy przypomnimy sobie że czas, długość i masa są podstawowym zestawem jednostek używanym do opisania wszelkich naukowych pomiarów.

6. Właściwości cząstek wymagają komunikacji-percepcji pomiędzy cząstkami.

Jeśli nie istniałby żaden sposób, by każda cząstka mogła "wyczuwać" obecność innej materii we wszechświecie, wymagane zależności wymiarowe ukazane powyżej nie mogłyby istnieć. W jaki sposób cząstka mogłaby posiadać właściwości zależne od innych cząstek, jeśli nie byłoby sposobu zaznaczania swojej obecności pomiędzy cząstkami? Bez komunikacji, każda cząstka byłaby samotna w swoim własnym oddzielnym wszechświecie. Dlatego potrzebna jest nieustanna dwukierunkowa komunikacja percepcyjna pomiędzy każdą cząstką i pozostałą masą we wszechświecie, by prawa natury mogły działać. Sferyczne fale kwantowe tworzące cząstki są właśnie takim sposobem komunikacji. Dzięki nim prawa mogą istnieć w kategoriach wymiarów (jednostek) stanowionych przez falowanie całego zespołu materii.

7. Pomiar czasu wymaga kosmologicznego zegara.

Używając rozumowania podobnego do powyższego, lecz w odniesieniu do wymiaru czasu, możemy wywnioskować, że pomiar czasu wymaga istnienia cyklicznych zdarzeń wśród cząstek wszechświata; czegoś w rodzaju zegara. Te właściwości cząstek, które angażują pomiar czasu, szczególnie pomiar prędkości, masy i częstotliwości, nie mają żadnego znaczenia, jeśli cząstki nie mają skali czasu. Tak jest, cząstki muszą mieć jakiś sposób na porównywanie ich własnych cyklicznych zdarzeń z innymi cząstkami. Dlatego musi istnieć standardowy kosmologiczny zegar. Jedną z propozycji de Broglie jest oscylator (zegar) zawarty w każdym pojedynczym elektronie. Ukazując jego propozycję z perspektywy naszego ośrodka fal widzimy, że elektronowe oscylatory mogą komunikować się z innymi elektronami i cząstkami. Ze względu na jednorodność przestrzeni (ośrodka dla oscylatora) częstotliwości zegarowe będą jednakowe w obrębie całego wszechświata. Powinniśmy zauważyć, że w Naturze konieczna jest prawie jednorodna przestrzeń ośrodka, inaczej każdy zegar będzie tykał inaczej niż pozostałe; różne zegary w różnych miejscach spowodowałyby chaos w naszych prawach. Prawa Natury angażujące czas stałyby się bezużyteczne.

Tak więc uświadamiamy sobie, że Ruchy Fal leżą u podstaw przyczyny istnienia czasu (i materii), coś, co podejrzewali zarówno Arystoteles, jak i Spinoza:

..uważamy, że posiadamy wiedzę o pochodzeniu materii i wszystkich jej dalszych przemianach, gdy znamy źródło jej ruchu.
... istnieje inna przyczyna zmiany. A poszukiwanie jej jest poszukiwaniem drugiego rodzaju zasady, można by rzec, tej, od której rozpoczyna się zmiana. ... Dopóki ten drugi czynnik nie zadziała, wciąż nie będzie żadnego ruchu.
Ruch musiał zawsze istnieć, i to samo można by rzec o czasie, ponieważ nie może istnieć "wcześniej" i "później" jeśli nie istnieje czas. Ruch jest wtedy także ciągły w taki sam sposób, jak czas - w istocie czas jest albo identyczny z ruchem, albo jest jakimś jego wpływem. ... Tak więc istnieją dwie przyczyny, na których zdefiniowaliśmy Fizykę: ta, od której pochodzi materia i ta, od której pochodzi ruch, choć są one nierozróżnialne i zupełnie dla nas niejasne.
(Arystoteles, "Metafizyka", 350 lat p.n.e.)

Co więcej, nikt nie wątpi w to, że wyobrażamy sobie czas jedynie na podstawie faktu, że widzimy inne ciała poruszające się wolniej, szybciej, lub z jednakową szybkością.
(Spinoza, "Etyka")

8. Żyjemy we wszechświecie, w którym wszystko jest wzajemnie połączone.

Patrząc na powyższe omówienie wymagań praw nauki staje się jasne, że muszą istnieć wzajemne powiązania między materią, prawami i wszechświatem. Niezależność obiektów jest niemożliwa: przykładowo żadna planeta, żadna gwiazda, żadna galaktyka nie może istnieć bez całej reszty. Wiemy to, ponieważ pomiary astronomiczne ukazują nam, że te same prawa działają w najdalszej galaktyce, co tu na Ziemi. Wiemy też dlatego, że "czas" ma to samo znaczenie od jednej chwili do następnej. Te wymagania nie są fantazją naczelnego ustanawiacza praw, który zadeklarował, że Model Standardowy ma działać wszędzie. Jedyny logiczny wniosek jest taki, że materia i prawa są wzajemnie powiązane w obrębie całego wszechświata poprzez fizyczny mechanizm - fale. Jak Smolin szłusznie napisał:

Nie można dalej utrzymywać, że właściwości każdej pojedynczej rzeczy we wszechświecie są niezależne od istnienia lub nieistnienia wszystkiego innego. Wreszcie przestaje być sensowne mówienie o wszechświecie zawierającym tylko jeden obiekt.
(Smolin, 1997)

Szczegóły owego wzajemnego powiązania będą omówione w dalszych częściach i stanie się widoczne, że prawa Natury biorą się z właściwości kwantowych fal cząstek (elektronu, protonu itp.) i właściwości przestrzeni. Stanie się także jasne, że klasyczny model punktowej cząstki dla ładunku i masy nie może zaspokoić ani logiki nauki, ani wielu zagadek fizyki. Ten model jest tylko reliktem historii i jego obecność w "Modelu Standardowym" fizyki jest przeszkodą w rozwoju. Jest to widoczne w komentarzach Daviesa, który zwraca uwagę na problemy nowoczesnej fizyki, która jest oparta na koncepcji cząstek:

Idea, że coś może być zarówno falą, jak i cząstką, przeciwstawia się wyobraźni, lecz nikt nie wątpi w istnienie takiego cząstkowo-falowego dualizmu. ... Wyobrażenie sobie takiej falo-cząstki jest niemożliwe, więc nie masz nawet po co próbować. ... Pogląd, że cząstka może być wszędzie naraz, jest niemożliwa do wyobrażenia.
(Davies, "Supersiła")

Nowa fizyka i stara fizyka

Badanie falowej struktury elektronu i innej materii jest wspaniałą przygodą, w czasie której znajsziesz źródło praw Natury, nowe potężne narzędzie technologii, i odkrywcze spojrzenie na naukę, kosmologię i nas samych. Lecz niektóre z dawnych ogólnie przyjętych poglądów muszą zostać odrzucone. Przykładowo, fizyk kwantowy może oczekiwać, że wszelkie zjawiska kwantowe muszą być wyprowadzone z równania Schrödingera. Nie. Jest dokładnie odwrotnie: równanie funkcji falowej Schrödingera może być wyprowadzone z kwantowej Falowej Struktury Materii.

Niektóre koncepcje muszą zostać zmienione, takie jak znaczenie ładunku czy masy. Nie są one wrodzonymi właściwościami każdej niezależnej "cząstki". Zamiast tego Natura jest taka, jak podejrzewał Schrödinger, czyli że położenie, ładunek i masa są właściwościami struktury falowej. Niektóre nowe koncepcje muszą być dodane, na przykład, jak wydedukował Ernst Mach, prawa Natury i materia tu na Ziemi są zależne od całej reszty materii we wszechświecie. Podstawowe cegiełki wszechświata nie są wysokoenergetycznymi stanami przejściowymi (hadronami) protonu, lecz falami elektronu i pozytronu. W związku z powyższym, najbardziej żyznymi gruntami badań w przyszłości będzie poznawanie właściwości ośrodka fal (a nie budowanie akceleratorów!).

Część III - Krótka historia teorii Falowej Struktury Materii

9. Pionierzy.

Falowa struktura materii została zaproponowana już 130 lat temu przez słynnego angielskiego geodetę, Williama Clifforda¹, który przemawiał przed Stowarzyszeniem Filozoficznym Cambridge w 1870 roku:

Wszelka materia jest po prostu pofałdowaniem struktury przestrzeni.
(William Clifford)

Rozwinął tą koncepcję jako trójwymiarową dynamikę, która redukuje się do czterowymiarowej kinematyki opisującej materię, elektromagnetyzm i energię kinetyczną jako krzywiznę dynamicznej przestrzeni Riemanna. Jego praca, pierwowzór WSM i Ogólnej Teorii Względności, została zlekceważona. W rozumieniu Clifforda, masa i ładunek nie istnieją, lecz są właściwościami falowej struktury w przestrzeni. W skrócie, to fale przestrzeni są realne, podczas gdy masa i punktowe ładunki są zaledwie przejawami falowej struktury, nazywanymi Schaumkommen przez Schrödingera². Ich propozycje były spójne z obecną postacią teorii kwantowej, ponieważ matematyka kwantowa nie opiera się na wierze w cząstki lub ładunki.

Ernst Mach³ proponował około roku 1890, że prawo inercji zależy od wszelkiej masy we wszechświecie. Ta propozycja jest znana jako Zasada Macha. To było pierwsze spostrzeżenie, że prawa Natury zależą od kosmologii. Albert Einstein był pod silnym wpływem tych koncepcji, gdy obmyślał swoją Ogólną Teorię Względności (OTW). Teraz Zasada Macha, w bardziej dosłownej formie, stała się Zasadą II (poniżej) teorii Falowej Struktury Materii, z której wywodzą się wszystkie pozostałe prawa.

Paul Dirac⁴ nigdy nie był zadowolony z pojęcia dyskretnej punktowej cząstki, ponieważ nieskończoności wynikające z obliczeń siły Coulomba musiały być korygowane przez "renormalizazję". Napisał on:

To po prostu nie jest sensowna matematyka. Sensowna matematyka pozwala na pomijanie wartości gdy jest zbyt mała, by mogła mieć znaczenie, a nie na pomijanie jej gdy jest nieskończenie duża i niewygodna dla nas!
(Paul Dirac)

Oczywiście wniosek jest taki, że podstawowe równania są niepoprawne i wymagane są radykalne zmiany. Dirac wydawał się przepowiadać narodziny WSM.

W roku 1945 Wheeler i Feynman⁵ (W&F) poszukiwali przyczyny promieniowania pochodzącego od przyspieszanego ładunku. Ich obliczenia zakładały, że ładunki powinny generować nadchodzące (przychodzące) i powracające (wychodzące) sferyczne fale elektromagnetyczne o jednakowej amplitudzie. Fale wychodzące wywoływały odpowiedź wszechświata; tak jest, powstawanie fal powracających od odbierających je ładunków z każdego innego miejsca we wszechświecie. Niemniej jednak, fale pochodzące od ładunków odbierających zaczynały się przed momentem przyspieszenia, jeszcze zanim przybyły fale źródłowe. Wyliczone siły stosowne do połączonych fal lokalnych i odbieranych zgadzały się ze wzorem empirycznym i wydawały się być przyczyną transferu energii. Wyniki ich obliczeń były znaczące i przyciągnęły sporą uwagę. Tak czy inaczej, W&F zwrócili uwagę na fakt, że ich wyprowadzenie nie było dokładne. W szczególności, nie istniały rozwiązania fal elektromagnetycznych we współrzędnych sferycznych. Po fakcie okazało się, że sukces obliczeń W&F był po części winą przemilczenia wektorowego charakteru fal elektromagnetycznych sprawiając, że w efekcie obliczali oni skalarne (kwantowe) fale. Skalarne równanie falowe daje w wyniku dokładnie dwa rozwiązania - nazywając rzeczy po imieniu: przychodzące i wychodzące sferyczne fale. Poniżej zostanie pokazane, że te dwie fale skalarne połączone razem mają wszystkie właściwości pozytronów i elektronów. Połączone fale stanowią elektron same w sobie i żadna punktowa masa czy ładunek nie są potrzebne.

10. Obliczenia Wheelera i Feynmana (W&F).

W&F pragnęli zweryfikować empiryczny wzór na siłę powodowaną promieniowaniem używany przez Diraca⁶

Siła = [da/dt]2e²/3c³

gdzie e jest ładunkiem elektronu, c jest prędkością światła i a jest przyspieszeniem. Mechanizm powstawania siły był nieznany. Rozmawiali o tym problemie z Einsteinem, który zasugerował propozycję Tetrode'a⁷, w której transmisja światła (energii) nie jest procesem jednokierunkowym, lecz dwukierunkową komunikacją pomiędzy źródłową cząstką lub atomem, a odbiorczą cząstką, wykorzystującą przychodzące i wychodzące fale. Ta propozycja nie była popularna, ponieważ wydawała się naruszać koncepcję przyczynowości: akcje występowały przed ich przyczynami, a fale przychodzące wydawały się cofać w czasie.

Przyjmowano, że fale elektromagnetyczne są generowane przez przyspieszanie "cząstki", używając szczególnych rozwiązań funkcji falowej. Ustalone zostało połowiczne rozróżnienie na fale przychodzące i wychodzące. Wychodzące i podróżujące przez przestrzeń fale sferyczne napotkają we wszechświecie ładunki odbierające, które wytwarzają sferyczne fale przychodzące powracające do początkowego ładunku - odpowiedź Wszechświata. Zakładano, że fale powracające z całego wszechświata zaczynają się zanim następuje przyspieszenie.

Wzór empiryczny Diraca dla siły powodowanej przyspieszeniem został zweryfikowany i okazał się być niezależny od właściwości ładunku odbierającego, co pozwoliło nam sądzić, że pochłanianie było kompletne. Co ważne, żadne fale przychodzące nie wydawały się naruszać przyczynowości, ponieważ fale przychodzące od ładunku odbierającego były kasowane w momencie nadchodzenia, ze względu na interferencje z falami wychodzącymi w tym czasie z ładunku źródłowego. Pozostające pola falowe powodowały zakłócenie wymagane przez doświadczenia, będące w zgodzie z ustaleniem Diraca.

W&F podsumowali zachowanie fal przychodzących:

Odległe ładunki odbierające produkują sferyczne fale skierowane w stronę źródła. ... W momencie gdy źródło przyspiesza, te fale właśnie docierają do źródła. ... Tak więc wszystkie fale od ładunków odbierających tworzą zespół w przybliżeniu powierzchniowych fal biegnących w stronę źródła. Obwiednia (Huygensa) tych fal powierzchniowych jest sferyczną falą przychodzącą. Sfera zapada się na źródle, i zaczyna wybiegać ponownie jako rozchodząca się fala wychodząca.

11. Filozoficzne znaczenie.

Prace W&F mają zastosowanie wybiegające poza wyjaśnienie sił powodowanych promieniowaniem, ponieważ transfer energii i wynikający z niego ruch materii są najbardziej podstawowymi procesami nanymi nauce. Co więcej, koncepcja, że sfericzne fale pochodzące od całej materii wszechświata grają role naładowanych cząstek, sugeruje, że cały wszechświat pełen cząstek jest w to zaangażowany, a więc każda naładowana cząstka jest częścią strukturalną całego wszechświata, a cały wszechświat ma wpływ na zachowanie każdej pojedynczej cząstki. Ich prace zapoczątkowały koncepcję, że każda cząstka wysyła kwantowe fale wychodzące i otrzymuje odpowiedź od wszechświata w postaci fal przychodzących. Po fakcie okazuje się, że jeśli użyliby wyłącznie skalarnych fal kwantowych, ta praca mogła się ukazać już 55 lat temu. Byli o włos od odkrycia całej prawdy.

Badania struktury falowej.

Po roku 1945, fizycy cząstek postanowili pracować nad powojennymi broniami. Badania falowej struktury materii zatrzymały się, aż do 1985 roku, kiedy to Milo Wolff^{8, 9}, używając skalarnego równania falowego mającego sferyczne rozwiązania fal kwantowych odkrył ową teorię Falowej Struktury Materii opisaną tutaj. Przewidywała ona z powodzeniem prawa Natury i właściwości elektronu, poza jego spinem. Poniżej ten artykuł opisuje WSM, wyprowadza fizyczne pochodzenie spinu, które odpowiada teorii kwantowej i równaniom Diraca, a także dodaje nowe rezultaty.

Część IV - Falowa Struktura Materii

12. Zasada I. Równanie funkcji falowej (przestrzeń jest ośrodkiem, w którym rozchodzą się fale)

Ta Zasada opisuje, jak fale kwantowe są formowane i jak podróżują w ośrodku przestrzennym. Amplitudy fal są wartościami skalarnymi. Jeśli ośrodek jest jednorodny, zazwyczaj prawie wszędzie, występują jedynie fale sferyczne. Gdy są obserwowane we względnym ruchu, pojawia się modulacja Dopplera i fale eliptyczne. Jeśli ośrodek jest lokalnie gęstszy, jak w centralnym obszarze protonu, fale cyrkulują tak jak fale dźwiękowe w bębnie lub kryształowej kuli.

Zasada I brzmi: Kwantowe fale materii istnieją w przestrzeni i są rozwiązaniami skalarnego równania falowego:

(1)

gdzie F to skalarna amplituda, c to prędkość światła, a t to czas. Rozwiązania tego równania widać na Rys. 1, jako parę sferycznych fal przychodzących/wychodzących, które tworzą prostą strukturę elektronu lub pozytronu. Ich superpozycja tworzy rezonans w ośrodku przestrzennym.

Te dwie fale mogą być połączone jedynie na dwa sposoby, by utworzyć ciągłe sferyczne struktury falowe (patrz Rys. 1), które stanowią naładowane "cząstki":

Istnieją tylko dwie kombinacje fal wchodzących/wychodzących, które mają przeciwną fazę i spin, tworząc elektrony i pozytrony. Tak więc materia jest zbudowana z binarnych elementów - jak sprzęt komputerowy. Pomimo ogromnej różnorodności molekuł i materiałów zaludniających wszechświat, podstawowe cegiełki są tylko dwie: sferyczna fala wchodząca i sferyczna fala wychodząca.

13. Właściwości elektronu i pozytronu.

Te dwie kombinacje fal zawierają wszelkie eksperymentalne właściwości elektronu i pozytronu. W skrócie, polaryzacja ładunku zależy od tego, czy w danej chwili jest dodatnia czy ujemna amplituda fali w jej centrum. Jeśli nastąpi superpozycja rezonansu z antyrezonansem, wzajemnie się znoszą. Amplituda w centrum fali jest jak widać skończona, a nie nieskończona jak w prawie Coulomba. Rys. 3 pokazuje promienisty przekrój elektronu. Zwróć uwagę, że maksymalna amplituda Ao jest skończona, a nie nieskończona jak w prawie Coulomba 1/r. Właściwości mechaniki kwantowej (QM) i Szczególnej Teorii Względności (STW) są wynikiem ruchu jednego rezonansu przestrzeni względem innego, co powoduje powstanie przesunięcia Dopplera w obu falach: wchodzącej i wychodzącej. Przesunięcie Dopplera zawiera parametry QM i STW dla poruszającej się cząstki; tak jest, długość fali de Broglie z QM, a także zmiany relatywistycznej masy i momentu pędu, zachowujące się dokładnie tak, jak zmierzono w eksperymentach. Więcej szczegółów znajdziesz w Dodatku Matematycznym.

Rys. 3: Rezonans przestrzeni, przekrój wzdłuż promienia

14. Transfer energii i paradoks "Tajemniczego działania na odległość"

Ważną właściwością nie znaną wcześniej jest mechanizm wymiany energii. Doświadczenie podpowiada nam, że komunikacja lub otrzymywanie informacji dowolnego rodzaju występuje jedynie podczas transferu energii. Przechowywanie informacji, czy to wewnątrz komputera czy w naszym mózgu, zawsze wymaga transferu energii. Energia jest potrzebna by przesunąć igłę, by namagnesować taśmę, by pobudzić neuron. Nie ma wyjątków. To prawo Natury jest osadzone w biologii i naszych przyżądach. Odkrycie mechanizmu transferu energii pomiędzy cząstkami jest kluczowe do zrozumienia praw natury.

Pierwszą wskazówką w sprawie mechanizmu kosmologicznego transferu energii była obserwacja Ernsta Macha³ z 1883 roku. Zauważył on, że bezwładność ciała zależy od istnienia widocznych gwiazd. Stwierdził wtedy:

Każdy lokalny inercjalny układ odniesienia jest określony przez złożoną materię wszechświata.
(Ernst Mach)

lub żartobliwie:

Gdy kolejka metra podskakuje, to gwiazdy stałe spychają nas w dół.
(Ernst Mach)

Jego dedukcja wyrosła z dwóch różnych metod pomiaru obrotu. Pierwsza - bez patrzenia w niebo można zmierzyć siłę odśrodkową wirującej masy m i użyć prawa bezwładności F = ma = mv2/r by znaleźć prędkość obrotową v i pozycję, jak w żyroskopie. Drugą metodą jest porównanie kątowej pozycji obiektu z gwiazdami stałymi (odległymi). Obie metody dają dokładnie ten sam wynik. Prawo bezwładności wydaje się więc zależeć od gwiazd stałych!

Zasada Macha została skrytykowana, ponieważ wydawała się przewidywać "tajemnicze natychmiastowe działanie na odległość" poprzez pustą przestrzeń. W jaki sposób informacja może podróżować stąd do gwiazd i spowrotem w tempie natychmiastowym?
Jak zaobserwował Einstein:

Siły działające bezpośrednio i natychmiastowo na odległość, jak zostało to wprowadzone jako reprezentacja efektów grawitacji, nie mają takiego samego charakteru jak większość procesów znanych nam z życia codziennego.

Odpowiedź musiała czekać na nadejście teorii WSM, w której mechanizm Natury służący do wymiany energii, wcześniej nieznany, jest obecnie postrzegany jako interakcja fal we wszechobecnym uniwersalnym ośrodku przestrzeni. Przestrzeń nie jest pusta, ponieważ (choć nie możemy tego łatwo zaobserwować) jest ona ośrodkiem fal kwantowych, tworzonym (patrz Zasada II poniżej) przez fale pochodzące od każdej cząstki we wszechświecie, jak przewidywała Zasada Macha dawno temu. Obecność ośrodka przestrzeni pośredniczy w energetycznej wymianie bezwładności, ładunku i innych sił. Nie ma potrzeby podróżowania poprzez wszechświat.

15. Zasada II - Zasada gęstości fali w przestrzeni

Ta zasada definiuje ośrodek fal kwantowych - przestrzeń. Jest to szczególne ważne, ponieważ właściwości fal zależą od właściwości ośrodka, w którym się rozchodzą. A ponieważ prawa Natury zależą od fal, dedukujemy, że zależą one tak naprawdę od ośrodka, w którym one się rozchodzą. Tak więc przestrzeń - ośrodek - jest źródłem wszystkiego.

Zasada II brzmi: W każdym punkcie przestrzeni fale pochodzące od wszystkich cząstek we wszechświecie łączą swoje intensywności, by dać w efekcie gęstość falową przestrzeni.

Gęstość falowa przestrzeni ~ mc² = hf = k [SUM(F_n)² / r_n²)]

Innymi słowy, w każdym punkcie przestrzeni częstotliwość f lub masa m cząstki zależy od sumy kwadratów wszystkich amplitud fal F_n pochodzących od N cząstek wewnątrz "Hubble'owskiego Wszechświata". Amplituda maleje z kwadratem odległości r_n. "Hubble'owski Wszechświat" ma promień R = c/H, gdzie H jest stałą Hubble'a.

Ta zasada jest ilościową wersją Zasady Macha, ponieważ ośrodek przestrzeni jest inercjalnym układem odniesienia dla prawa F=ma. Gdy masa lub ładunek jest przyspieszany, ma miejsce wymiana energii pomiędzy jego falą i otaczającym ośrodkiem falowym przestrzeni. Po fakcie stwierdzamy, że to jest właśnie mechanizm promieniowania ładunku, poszukiwany przez Wheelera i Feynmana⁵ w 1945 roku (mimo że niepoprawnie używali wektorowych fal elektromagnetycznych zamiast skalarnych fal "kwantowych").

Ze względu na to, że we wszechświecie Hubble'a ilość cząstek N ~ 10⁸⁰ jest ogromna, ośrodek jest prawie wszędzie stały i obserwujemy prawie stałą prędkość światła. Ale blisko wielkiego ciała astronomicznego, jak Słońce, większa gęstość przestrzeni tworzy mierzalną krzywiznę drogi przychodzących i wychodzących fal, a więc także światła i ruchu materii. Obserwujemy zakrzywione ścieżki jako efekt grawitacji opisany przez Newtona i zakrzywienie przestrzeni opisane w Ogólnej Teorii Względności Einsteina.

Niestety, przez Szczególną Teorię Względności Einsteina (gdzie prędkość światła c przyjmowana jest jako stała) większość naukowców niepoprawnie zakłada, że c jest zawsze stała. W istocie Einstein potwierdził, że stała prędkość światła jest prawdziwa tylko w nieprzyspieszających systemach (opisanych w Szczególnej Teorii Względności) - Ogólna Teoria Względności (prawdziwy świat przyspieszających systemów, a więc i Grawitacji) jest oparta na zmiennej prędkości światła w polu grawitacji, które jest z kolei tworzone przez materię. Przykładowo zakrzywienie promieni światła biegnących zza Słońca. Tak więc pisze on:

Szczególna Teoria Względności jest oparta na prawie stałości prędkości światła. Ale Ogólna Teoria Względności nie może zachowywać tego prawa. Przeciwnie, dochodzimy do rezultatu, że w odniesieniu do tej drugiej teorii prędkość światła musi zawsze zależeć od współrzędnych, gdy mamy do czynienia z polem grawitacji.

16. Występowanie i pochodzenie ładunku elektrycznego

Schrödinger przewidział, że ładunek jest kształtem struktury przestrzeni. W teorii WSM dzieje się tak poprzez fakt, że fale przychodzące rezonansu elektronu są bardzo duże w centrum fali, ze względu na zależność 1/r². Tak więc przestrzeń ma dużą gęstość fali w pobliżu środka rezonansu, bo tam amplituda fali jest największa. Gęsta przestrzeń w centralnym obszarze rozprzestrzenia fale nieliniowo (inżynieryjny żargon - w istocie zmienia się prędkość fali!), co powoduje transfer energii lub sprzężenie pomiędzy dwoma rezonansami. Obserwujemy ten proces i nazywamy go "ładunkiem". Lecz jak Schrödinger i Clifford napisali, żadna substancja ładunku nie jest w to zamieszana. To jest właściwość struktury falowej w centrum.

Centra fali, mające dużą gęstość, obserwujemy jako lokalizację punktowych ładunków, ponieważ interakcje sił elektrycznych występują właśnie tam. Amplituda fali w centrum jest skończona, jak pokazano na Rys. 3, a nie nieskończona, jak w zagadkowym prawie Coulomba; poza tą jedną różnicą, oba prawa są takie same.

Pochodzenie ruchu.

Fale przychodzące, dochodząc do środka fali, określają miejsce, które obserwujemy jako lokalizację cząstki. Tak więc wszelka pobliska materia, która zmienia gęstość fali ośrodka, zmienia także prędkość fali przychodzącej, zmieniając także położenie środka fali, co obserwujemy jako ruch "cząstki". Ten ruch jest obserwowany jako siła grawitacji (patrz Rys. 4) Przyspieszenie materii także zmienia długości fal (efekt Dopplera) i przesuwa ich środek tworząc wymianę energii (bezwładność) względem ośrodka fali podobną do odpowiedzi Wszechświata z prac W&F. Daje to również Zasadę Macha, ponieważ gęstość fali przestrzeni jest wynikiem działania CAŁEJ materii Wszechświata.

17. Kosmiczne Równanie.

Czy ten mechanizm może zostać sprawdzony? Tak. Jeśli fale przychodzące rezonansu mogą być dominujące w jego lokalnej przestrzeni, to w pewnym lokalnym promieniu r_o od centrum, samodzielna gęstość fali musi się równać całkowitej gęstości fal z pozostałych N cząstek we Wszechświecie. Rozwiązując tą równość⁸ otrzymujemy:

r_o² = R² / 3N

Według najlepszych astronomicznych pomiarów R = 10²⁶ metrów, N = 10⁸⁰ cząstek, co daje nam r_o = 6 x 10^-15 metrów. By zaspokajać nasz test, r_o powinno być bliskie klasycznemu promieniowi elektronu, e²/mc², który jest równy 2.8 x 10^-15 metrów. I tak w istocie jest! Test został zaspokojony, potwierdzając Zasadę Macha. To się nazywa Kosmiczne Równanie - związek między "rozmiarem" r_o elektronu, a promieniem R Hubble'owskiego Wszechświata. W zadziwiający sposób opisuje ono, jak wszystkie N cząstek Hubble'owskiego Wszechświata tworzy gęstość fali ośrodka przestrzeni, oraz "ładunek" i "masę" każdego elektronu, jako właściwość przestrzeni.

18. Zasada III - Zasada Minimalnej Amplitudy (ang. Minimal Amplitude Principle, MAP)

Ta trzecia zasada może być otrzymana z Zasady II, lecz ponieważ jest ona bardzo użytecznym prawem Wszechświata, które określa w jaki sposóc zachodzą interakcje i jak struktury falowe poruszają się, zapiszę ją osobno:

Całkowita amplituda fal wszystkich "cząstek" w przestrzeni zawsze szuka minimum.

Ta zasada jest "porządkowym" Wszechświata. Tak jest, odbywają się transfery energii i środki fal poruszają się po to, by zminimializować całkowitą amplitudę fali. Amplitudy są addytywne, wię jeśli dwa przeciwne rezonanse poruszają się razem, ruch będzie minimalizował całkowitą amplitudę. To wyjaśnia empiryczne zasady, takie jak "Takie same ładunki odpychają się, a przeciwne przyciągają", ponieważ te zasady minimalizują całkowitą amplitudę. Pochodzenie kilku innych zasad także jest teraz zrozumiałe. Na przykład, MAP daje też Zakaz Pauliego, który zabrania dwóm identycznym rezonansom (dwóm fermionom) zajmować ten sam stan. Dwa identyczne stany nie są dozwolone, ponieważ całkowita amplituda byłaby maksymalna, a nie minimalna. Działanie MAP jest widoczne w zwykłych sytuacjach, takich jak woda lub jezioro, które samo się piętrzy, oraz w ruchu i przepływie ciepła, które zawsze porusza się od gorętszego źródła do chłodniejszego, co jest przykładem Zasady Wzrostu Entropii.

19. Zasada zachowania energii

Mechanizm transferu energii pomiędzy atomami i cząsteczkami jest wynikiem dużej amplitudy fali i gęstości przestrzeni w centrach rezonansów, co pozwala na sprzężenie lub zmiany częstotliwości ich fal. Gdy fale źródła potencjału i odbiorcy potencjału przechodzą przez środki każdego z nich i istnieje między nimi dozwolone przejście, MAP minimalizuje całkowitą amplitudę obu z nich wybierając przejście. Częstotliwość (energia) fali źródła zmniejsza się. U odbiorcy następuje identyczna zmiana energii, lecz w górę, jak pokazuje Rys. 5. Jedynie stany falowe (oscylatory) mające równe częstotliwości "zestrojone" wzajemnie mogą się sprzęgać i zmieniać częstotliwość. Odpowiednio, zmiany częstotliwości (energii) muszą być równe i przeciwne sobie. To jest dokładnie treść Zasady Zachowania Energii, która nie różni się zbytnio od dostrajania się orkiestry do dźwięku "A" granego przez pierwsze skrzypce! Instrumenty, które nie mogą współgrać (rezonować), nie są dozwolone.

Ten mechanizm opisuje także zjawisko, na które zwrócił uwagę Einstein w tekstach Tetrode'a^5,10:

Gdy widzę gwiazdę oddaloną o 100 lat świetlnych, kwiazda wiedziała, że jej światło trafi do moich oczu, już 100 lat temu - zanim się urodziłem!

Tetrode przewidywał, że wymiana energii jest dwukierunkowym symetrycznym procesem zachodzącym między źródłem i odbiorcą, a nie jednokierunkowym fotonem. Ten mechanizm transferu energii jest sercem kosmologii. Jeśli stosujesz tradycjonalnego założenia, że materia składa się z punktów masy i ładunku, a wymiana energii jest jednokierunkowym elektromagnetycznym fotonem podróżujących poprzez cząstki, jesteś skazany na paradoksy naruszania przyczynowości, dualizmu cząstkowo-falowego, nieoznaczoności Heisenberga, przesunięcie ku czerwieni i itp. Jedynie dwukierunkowa wymiana opisywana przez teorię WSM odpowiada obserwacjom. Nawet pomimo że to Einstein jako pierwszy zaproponował "foton", nigdy nie rozumiał przyczyny istnienia tych dyskretnych wymian energii świetlnej. W roku 1954 Einstein napisał do swojego przyjaciela, Michaela Besso, wyrażając swoją frustrację:

Całe te pięćdziesiąt lat świadomego głowienia się nie doprowadziło mnie ani trochę bliżej do odpowiedzi na pytanie "Czym są kwanty światła?" Dziś już każdy Tom, Dick czy Harry myśli że to wie, ale jest w błędzie.
(Albert Einstein)

Einstein także uświadomił sobie, że materia nie może być opisana przez ciągłe sferyczne pole siłowe - a nie może z prostej przyczyny: ponieważ interakcje Sferycznych Fal Stojących (które powodują "efekt pola siłowego") są dyskretne, a nie ciągłe:

Uważam za bardzo prawdopodobne, że fizyka nie może opierać się na koncepcji pola, tzn. na strukturach ciągłych. W takim przypadku, nie zostaje już ani cegiełka po całym moim zamku w chmurach, włącznie z teorią grawitacji, [oraz] całą resztą nowoczesnej fizyki.
(Einstein, 1954)

20. Pochodzenie fal przychodzących i odpowiedzi Wszechświata.

Na pierwszy rzut oka może wydawać się zagadkowe, skąd biorą się fale przychodzące. Ta zagadkowość jest wyłącznie naszą winą - patrzymy na falę tylko jednej cząstki, ignorując fale wszystkich pozostałych cząstek w przestrzeni - nadmierne upraszczanie! By odkryć rzeczywistość, musimy zająć się rzeczywistym wszechświatem, który jest wypełniony falami. Gdy przyjrzymy się tej kwestii^5,10 odnajdziemy racjonalne źródło fal przychodzących.

Rys 6: Zasada Huygensa. Nasze fale przychodzące są tworzone jako Kombinacja Huygensa fal wychodzących z całej pozostałej materii we Wszechświecie.

Trzysta lat temu Christiaan Huygens, duński matematyk, odkrył, że jeśli zaobserwujemy powierzchnię zawierającą wiele oddzielnych źródeł fal z dużej odległości, poszczególne fale wydadzą nam się być jednym połączonym czołem fali, mającym kształt powierzchni ukazanej na Rys. 6. To czoło fali nazywane jest "Kombinacją Huygensa" poszczególnych fal składowych. Ten mechanizm jest źródłem fal przychodzących, gdzie nasze fale przychodzące są tworzone jako Kombinacja Huygensa fal wychodzących z wszelkiej pozostałej materii we Wszechświecie. To występuje powszechnie w całym wszechświecie, tak że każda cząstka zależy od wszystkich pozostałych, które tworzą jej fale przychodzące. Musimy traktować każdą cząstkę jako nierozerwalnie połączoną z całą pozostałą materią we wszechświecie. Mimo że środki cząstek dzielą spore odległości, wszystkie cząstki są częścią pojedynczej jednorodnej struktury. Jesteśmy więc częścią wszechświata, a wszechświat jest częścią nas.

21. Mariaż Teorii Kwantów z Teorią Względności

Przed powstaniem teorii WSM, nie istniał żaden fizyczny powód dla teoretycznego wzrostu masy przewidywanego przez Teorię Względności. Nie było też fizycznych wyjaśnień dla Teorii Kwantów. Czy te z pozoru oddzielne prawa Natury są jakoś powiązane, czy nie? Istotnie, wielu teoretyków twierdziło, że te zjawiska są nie do pogodzenia! Niewielu myślało o połączeniu ich, ponieważ większość fizyków używających punktowej cząstki było usatysfakcjonowana tradycjonalnymi koncepcjami, pomimo kilku zagadek. Ostatecznie przecież istniały one w podręcznikach przez całe dekady. Praca Diraca była wskazówką, że są one powiązane, pownieważ Teoria Względności i QM są w pracach Diraca połączone, przynajmniej teoretycznie. Teraz teoria WSM ujawnia ich proste fizyczne powiązanie - efekty Dopplera.

Dodatek ukazuje, że Dopplerowski wzrost częstotliwości powoduje wzrost masy (energii lub częstotliwości) tak, że m = m_o[1 - v²/c²]^-1/2, jak postrzega to poruszający się obserwator. Po przekształceniu równanie to daje równanie na energię używane przez Diraca:

E² = p²c² + m_o²c⁴

To równanie na energię jest także ukazywane z perspektywy falowej, ponieważ E i p są superpozycją fal, a łączna intensywność połączonych fal jest dana jako suma ich kwadratów. Podobnie, długość fali de Broglie L = h/p jest Dopplerowską zmianą długości fali widzianą przez poruszającego się obserwatora (patrz Dodatek) i prowadzi do Równania Schrödingera.

Część V - Dyskusja

Możemy być pewni, że Falowa Struktura Materii jest prawdziwą fizyczną rzeczywistością wszechświata. Logicznym wymogiem jest, by eksperymentalne pomiary empirycznych praw Natury zgadzały się z prawami przewidywanymi przez teorię WSM. I zgadzają się. Faktycznie eksperymentalne dowody zgadzają się z przewidywaniami WSM nawet lepiej, niż z konwencjonalnymi prawami. Na przykład prawo Coulomba przewiduje nieskończony potencjał ładunku w r=0. Nie został taki znaleziony. Zamiast tego, skończona wartość mierzona w eksperymentach zgadza się z WSM. Konwencjonalna fizyka nie zna wyjaśnienia dla wymiany energii, Zakazu Pauliego, lub przyciągania się i odpychania ładunków. Wszystko to jest wyjaśnione w WSM.

Filozoficzne wnioski z poprawności praw i materii we wszechświecie skłaniają do myślenia: Wszystko co obserwujemy tu na Ziemi: umysł, życie i materia, zależy od istnienia materii znajdującej się wszędzie we wszechświecie. Gdyby nie gwiazdy i galaktyki, które widzimy na niebie, nawet byśmy nie istnieli! Jesteśmy więc częścią wszechświata, a on jest częścią nas. Einstein był bliski poznania prawdy, gdy napisał (najbardziej odkrywczo):

Ludzka istota jest częścią całości zwanej przez nas Wszechświatem, częścią ograniczoną w przestrzeni i czasie. Doświadczamy siebie nawzajem, naszych myśli i uczuć jako czegoś odrębnego od całej reszty. Jest to swego rodzaju złudzenie optyczne naszej świadomości. To złudzenie jest dla nas pewnego rodzaju więzieniem, ograniczającym nas do naszych osobistych żądz i przywiązania do kilku najbliższych nam osób. Naszym celem powinno być wyzwolenie się z tego więzienia poprzez poszerzanie naszego kręgu współczucia by objąć wszelkie żyjące istoty i całą Naturę w jej pięknie... Powinniśmy wymagać zasadniczo nowego sposobu myślenia, jeśli ludzkość ma przetrwać.
(Albert Einstein)

Lecz praktyczną wartością teorii WSM jest zrozumienie, jakie ona dostarcza. Pozwala naukowcom głębiej analizować kwantowe struktury falowe. W laboratorium R&D, nowe zrozumienie powinno pchnąć do przodu elektroniczne aplikacje, szczególnie obwody scalone i urządzenia pamięci, ponieważ ich malutkie elementy tranzystorowe używają efektów kwantowych do kontrolowania przepływu prądów elektrycznych. Nowa wiedza powinna też usprawnić komunikację i wydajność transmisji energii.

Część VI. Dodatek Matematyczny

1. Rozwiązania równania funkcji falowej (Zasada I)

Równanie funkcji falowej musi być zapisane we współrzędnych sferycznych (Wolff¹²), ponieważ kosmologiczna przestrzeń ma symetrę sferyczną. Przyjmowana jest jednorodna gęstość ośrodka (przestrzeni), co daje stałą prędkość fal (i "światła"). Wtedy zaledwie dwa rozwiązania opisują fale ładunku powszechnych cząstek naładowanych, włączając elektron, pozytron, proton i antyproton. Oto te rozwiązania:

Gdzie F to amplituda fali, k = mc/h czyli liczba falowa [numer fali? przyp. SasQ], w = 2πf, r to promień od środka fali, a energia to E = hf = mc².

Fale przychodzące i wychodzące spotykają się w centrum. Fale przychodzące są obracane i zmieniają się w fale wychodzące. Superpozycja dwóch amplitud tworząca falę stojącą może wystąpić na dwa sposoby, zależnie od obrotu, zgodnie z kierunkiem obrotu wskazówek zegara [ang. ClockWise, CW] lub przeciwnie do obrotu wskazówek zegara [ang. CounterClockWise, CCW]. Pierwsza z nich tworzy elektron, druga tworzy pozytron, mające przeciwnie skierowane spiny. Gdy zapiszemy operatory obrotu jako R^ccw i R^cw, to dwie amplitudy rezonasów będą dane jako:

Możesz poeksperymentować z odwracaniem cząstek zmieniając znaki (+ lub -) w powyższych równaniach amplitudy. By dokonać odwrócenia czasu [czynnik T w symetrii CPT, przyp. SasQ], zamień t na -t, co zamieni pozytron w elektron. By dokonać odbicia lustrzanego (parzystości [czynnik P w symetrii CPT, przyp. SasQ]), wyobraź sobie że fale są obserwowane w lustrze. Zobaczysz wtedy, że pozytron jest lustrzanym odbiciem elektronu. By zamienić cząstkę w antycząstkę (zamiana w odwrotność, [czynnik C w symetrii CPT, przyp. SasQ]), zamień miejscami fale przychodzące i wychodzące, oraz kierunek spinu. Tak więc następujące po sobie inwersje C, P i T zawrócą nas do stanu początkowego, co jest dowodem empiryczno-teoretycznej zasady CPT, która teraz okazuje się być właściwością struktury falowej.

Jeśli dodasz amplitudę elektronu do amplitudy pozytronu, otrzymana amplituda wyniesie zero, czyli spowoduje annihilację.

16. Pochodzenie Szczególnej Teorii Względności (STW), wzrostu masy, oraz długości fali de Broglie z Teorii Kwantów

Zapisz równanie STW, jak obserwowane przez obserwatora mającego prędkość względną b = v/c, atak jak to pokazano w Wolff⁸. Następnie, wstaw relatywistyczne czynniki Dopplera, g = [1-v²/c²]^-1/2. Amplitudy odbierane przez obserwatora będą wtedy:

Odbierana amplituda = 1/r {(2F_max) exp [ikg (ct + br)]sin [kg (bct + r)]}.

To jest wykładniczy oscylator modulowany przez czynnik sinusoidalny. Pochodzenie długości fali de Broglie (Mechanika Kwantowa), oraz relatywistycznej energii i pędu (wzrost masy w Szczególnej Teorii Względności Einsteina) jest dane wzorem:

W czynniku wykładniczym:

I w czynniku sinusoidalnym:

Widzimy tu, że czynnik Dopplera g wywołuje poprawną długość fali de Broglie i przyrost masy z STW pojawiający się w obserwowanych falach, jako funkcję prędkości względnej. Trzeba zauważyć ważną rzecz: efekt jest symetryczny; nie ma znaczenia, czy prędkością względną jest +v czy -v. Ta symetria jest w rzeczywistości obserwowana. Przyjrzenie się algebrze ukazuje, że jest tak ze względu na symetryczną obecność zarówno fal przychodzących, jak i wychodzących. Tak więc rezonans przestrzeni (Sferyczna Fala Stojąca) fizycznie wykazuje wszystkie właściwości elektronu, mianowicie te znane z Mechaniki Kwantowej [QM], Szczególnej Teorii Względności [STW], siły, anihilację, konwersję na pozytron, oraz relacje CPT pomiędzy ładunkiem [ang. Charge], parzystością [ang. Parity (odbicie lustrzane)] oraz czasem [ang. Time]; wszystkie one były wcześniej jedynie właściwościami empirycznymi lub teoretycznymi. Te właściwości bazują na sferyczno-falowej strukturze i ostatecznie na ośrodku fal - przestrzeni.

17. Bibliografia

1. Clifford, William (1870), 'On the Space Theory of Matter', Cambridge Philosophical Society, 2, pp.157-158.
2. Clifford, William (1882), Mathematical Papers, Editor: Robert Tucker, Chelsea Publishing, N.Y. 1968.
3. Moore, Walter (1989), Schrodinger - Life and Thought, Cambridge U. Press, England, p. 327.
4. Dirac, Paul (1937), Quantum Electrodynamics Nature, London, 174, p. 321.
5. Wheeler, J. A. and Feynman, R. (1945), 'Interaction with the Absorber....' Rev. Mod. Phys.,17, p.157.
6. Wolff, Milo (1991), Microphysics, Fundamental Laws and Cosmology, Invited paper at 1st Sakharov Conf. Phys, Moscow, pp. 1131-1150
7. Wolff, Milo (1993), 'Fundamental Laws, Microphysics and Cosmology,' Physics Essays, 6, pp. 181-203.
8. Wolff, Milo (1990), Exploring the Physics of the Unknown Universe, ISBN 0-9627787-0-2, Technotran Press, CA.
9. Mach, Ernst (1883 - in German), English edition: The Science of Mechanics, Open Court, London (1960).
10. Eisele, John A. (1960), Modern Quantum Mechanics with Elementary Particle Physics, John Wiley, NY.
11. Battey-Pratt, E. and Racey, T. (1980), Geometric Model of Fundamental Particles, Intl. J. Theor. Phys., 19, pp. 437-475.
12. Misner, C. W., Thorne, K. and Wheeler, J.A. (1973), Gravitation, W.H. Freeman Co. San Francisco, p. 1149.
13. Wolff, Milo (1997), 'Exploring the Universe', Temple University Frontier Perspectives, 6, No 2, pp. 44-56.
14. Wolff, Milo (1995), 'Beyond the Point Particle - A Wave Structure for the Electron', Galilean Electrodynamics, Sept-Oct, pp. 83-91.
15. Wolff, Milo (1999), 'Matter Waves and Human Consciousness', The Noetic Journal, 4, No 2, pp. 67-75.

Dalsza bibliografia (z poprawek i komentarzy Geoffa Haselhursta, Luty 2003)

Aristotle The Metaphysics (340BC) Penguin 1998
Davies, Paul, 'Superforce', London, Unwin Paperbacks, 1985
Einstein, Albert Ideas and Opinions Crown Trade Paperbacks 1954
Einstein, Albert Relativity Crown Trade Paperbacks 1961
Haselhurst, Geoff, 'The Metaphysics of Space and Motion and the Wave Structure of Matter' 2000 http://www.spaceandmotion.com
Hume, David Enquiries Concerning The Human Understanding and Concerning The Principles of Morals 1737
Kant, Immanuel Critique of Pure Reason (1781) Everyman 1935
Smolin, Lee The Life of the Cosmos Phoenix 1998
Spinoza Ethics (1673) J.M. Dent & Sons LTD 1910

Kup książkę Milo Wolffa o Falowej Strukturze Materii (w portalu Amazon)
Milo Wolff: "Exploring the Physics of the Unknown Universe"