В своём опусе «Энергия» я затрагивал тему природы потенциальной энергии. Но вопрос так серьёзен и важен, что требуется ещё раз вернуться к нему и рассмотреть основательней. Чтобы не «растекаться мыслию по древу», скажу сразу об основном посыле этого опуса. Потенциальная энергия в любом виде и в любой форме всегда есть динамика, движение. Энергия – всегда движение, динамика; никаких статических, застывших состояний энергий в природе нет и быть не может. Но динамика так называемой потенциальной энергии не очевидна, её нельзя лицезреть, наблюдать, как, допустим, колебание струны. А то, что природа динамики всякой «потенциальной энергии» является колебательной, – теперь становится всё более ясным. Понятие «потенциальная энергия» есть синоним понятия «давление».
Потенциальную энергию толкуют сегодня как скалярную физическую величину, которая является частью общей механической энергии системы, и которая находится в поле консервативных сил (потенциальных сил). Таковыми сегодня считаются сила тяжести, сила упругости и сила кулоновского взаимодействия зарядов. Сила тяжести – сила гравитационного взаимодействия тел. Сила упругости – сила сопротивления упругой деформации тел, жидкостей и газов. Сила кулоновского взаимодействия зарядов – сила реакции на перемещение одного заряда относительно другого. В общем, можно сказать, что и сила тяжести, и сила упругости, и сила Кулона – есть ответная сила, сила реакции на изменение положения тела, или частей тела, или частицы в поле сил.
В опусе «Энергия» я рассказывал о взглядах великого русского учёного Николая Алексеевича Умова на природу силы тяжести. Мои нынешние представления совершенно в духе представлений Умова. Но к ним я пришел совершенно независимо, не зная обстоятельно о взглядах русского учёного. Да, потенциальная энергия поднятого над землёй камня – не в камне. Потенциальная энергия в той точке среды, куда перемещён камень. Проще говоря – энергия давления среды. Гравитационное поле вокруг массивного тела по радиусу неоднородно, а есть градиент плотностей и давлений материальной среды физического вакуума. Рядом с планетой и в недрах плотность и давление минимальны, а с удалением от планеты – плотность и давление пропорционально растут. Перемещая малое тело по градиенту гравитационного поля – мы перемещаем его на разные энергетические уровни. Чем выше – тем большую энергию надо затратить. «Потенциальная» энергия давления – это тоже динамика, только неявная, скрытая. И отнюдь не скалярная величина, а векторная, так как направление силы давления всегда определённо – к центру гравитирующей массы. Векторной величиной потенциальная энергия является и в случае силы упругости и в случае взаимодействия зарядов. Почему нам трудно подниматься вверх по лестнице и легко спускаться по лестнице вниз? Давление! На нас действует постоянная сила давления квантового вакуума, направленная к центру Земли, где градиент плотности и давления вакуума равен нулю. Эту силу можно назвать гравитационным вакуумным давлением. Сегодня её именуют силой тяжести. Свободно падающее малое тело получает ускорение за счёт изменения градиента плотности и давления вакуума, что равносильно дополнительному импульсу.
Ранее в прежних опусах я рассказывал – что представляет собой частица протон, и как подобные частицы, собравшись в массу, создают вокруг себя гравитационное поле, градиент плотностей и давлений. Ключевая роль здесь принадлежит, конечно, представлениям о единой материальной среде, которая ныне зовётся квантовым физическим вакуумом. Раньше среда звалась эфиром. Но учёным пришлось проститься со старыми представлениями об эфире и с самим эфиром. Эта среда оказалась намного сложней и неоднозначней. Лишь к середине двадцатого века учёные вынуждены признать незаменимую роль и значение квантового физического вакуума. Квантовые флуктуации, квантовые колебания вакуума, энергия которых кратна постоянной Планка, – неотъемлемая часть природы вакуума. Среда физического вакуума находится в постоянном движении, в динамике. Вакуум не знает покоя, статики. Эти квантовые колебания и создают колоссальное давление вакуума, источник всей энергии во вселенной. Но во вселенной не было бы вещества в виде частиц и атомов, если бы в ней не имелось ещё одной формы колебательной динамики – дыхания вакуума. Именно такая форма квантовой динамики вакуума лежит в основе частицы протон. Частицы дыхания вакуума как бы противостоят колоссальной плотности и давлению вакуума. Соединяясь в атомы, в тело, в массу, частицы всем своим количеством волновых полей создают градиент плотности и давления вокруг массивного тела, так называемое гравитационное поле. На тёмном фоне огромной плотности и давления вакуума возникают светлые пятна масс. Чёрными областями, чёрными дырами во вселенной остаются те места, где нет масс, и где давление и плотность вакуума максимальны.
В упругой деформации мы тоже имеем дело с давлением. Силовое сжатие или растяжение тела изменяет внутреннее давление атомарных слоёв, увеличивается внутренняя динамика частиц. Долгая работа по сжатию и растяжению металлической пружины приводит к сильному разогреву пружины, частота колебаний атомов в кристаллических решётках возрастает многократно. Упругость пружины, упругость к деформациям – явление не простого механического порядка, а атомарного. Попытка изменить положение связанных атомов приводит к ответной реакции. «Потенциальная» энергия сжатой пружины есть возникшая добавочная энергия колебания атомов в теле, которая явно выражается в энергии давления пружины на ограничивающие её препятствия. С растяжением пружины – то же самое, только энергия давления тут будет с обратным знаком. Иногда деформация слоёв атомов тела бывает так велика, что приводит в дополнительное движение не только атомы, но и их частицы. При этом происходит рождение квазичастиц – электронов и позитронов. В пьезокристаллах подобный эффект наиболее выразителен. На противоположных сторонах кристалла возникает заметный электрический потенциал. И наоборот. Если на противоположные стороны пьезокристалла подать электрический потенциал – тело кристалла деформируется, изменяет форму.
Менее всего мы знаем о том, как и в чём проявляется «потенциальная» энергия во взаимодействиях электрических зарядов. Есть математические выкладки на этот счёт, но они слишком примитивизируют, упрощают представление об электрических зарядах и их взаимодействиях. Здесь больше спекуляции на теме. Ведь сложность в том, что мы не знаем до сих пор истинной природы электрического заряда, электрического и магнитного поля, электрического тока. Да, конечно, взаимодействие зарядов, как, впрочем, и все другие взаимодействия тел и частиц, происходят посредством своих полей. Но природа гравитационного поля заметно отличается от природы поля атомных частиц, имеющих, как принято считать, электрические заряды (кроме нейтрона). Луна на орбите Земли находится на эквипотенциальной поверхности, где гравитационное вакуумное давление уравнено по силе с центробежным равноускоренным движением Луны. Стоит только затормозить движение Луны, и она по спирали начнёт приближаться к Земле. Или, наоборот, стоит Луне ускориться, как она отдалится от Земли до новой эквипотенциальной поверхности, где силы опять сравняются. В природе нет равномерных и прямолинейных движений в пространстве, неограниченных по времени. Все движения цикличны, замкнуты. Это касается и взаимодействия электрического заряда с магнитным или электрическим полем. Но если структура гравитационного поля по радиусу есть градиент плотностей и давлений, и поле в этом смысле однородно, без выделенных направлений и ориентаций, то структура полей электрических и магнитных совсем иная. И сам электрический заряд и поля имеют вихревую структуру, где вектор направления вращения может иметь левый или правый винт. Взаимодействие заряда с магнитным или электрическим полем, или зарядов между собой тут зависит от ориентации векторов вихрей вращения, от угла положения вихрей в пространстве. Если рассмотреть взаимодействие полюсов двух постоянных магнитов, то «притягиваться» будут полюса, у которых ориентация вихрей магнитных полей совпадает по направлению. Как ни забавно это звучит, но эти полюса окажутся противоположными, юг и север. Наложение однонаправленных вихрей магнитных полей увеличивает динамику квантового вакуума, строго ориентирует полюса, что приводит к падению плотности и давления вакуума в месте наложения полей, и магнитны внешним, более плотным вакуумом, придавливаются, прижимаются друг к другу. При наложении магнитных полей с различным вектором закрутки вихря, полюса магнитов отталкиваются из-за «конфликта» вихрей, где плотность и давление квантового вакуума возрастают. В сущности, природа магнитного поля постоянного магнита ничем не отличается от природы магнитного поля проводника с током. Все они созданы общей ориентацией кругового, вращательного движения частиц в теле. Скорость и направление движения отдельной частицы в подобном вихревом поле магнитного поля будет зависеть от направления вектора вращения самой частицы и вектора вращения поля. Если направление векторов совпадает, то частица по спирали, как по нарезке винта, будет приближаться к источнику поля. И чем сильнее поле, тем быстрее будет двигаться частица. Если направление векторов вращения частицы и поля не совпадают, то частица уводится прочь возросшим давлением квантового вакуума. Таким образом, «потенциальная» энергия в любых электромагнитных взаимодействиях обусловлена всё тем же давлением квантового вакуума вкупе с ориентацией вихревых полей частиц и тел противоположной спиральности.
И ещё. В качестве примера потенциальной энергии рассматривают архимедову силу, действующую на погружённое в воду тело меньшей плотности, чем вода. На планете Земля есть ещё две великие стихии – мировой океан и атмосфера, воздушная среда. Почему они не отсасываются с поверхности Земли, как принято считать, «пустым» космосом? Да потому что космос не пуст! Сила гравитационного вакуумного давления держит и стихию атмосферы, и мировой океан на поверхности Земли. Повторяю, эту силу называют сегодня силой тяжести. У стихии воды и стихии воздуха тоже есть градиенты плотности и давления, как и у гравитационного поля Земли. В глубине стихии давление и плотность максимальны. С поднятием вверх давление и плотность пропорционально падают. Воздушный шар, накачанный лёгким тёплым воздухом или лёгким гелием, взлетает вверх из-за разности давлений внизу и выше. Атмосферное давление внизу достаточно велико, чтобы выдавливать из себя вверх более лёгкие тела и среды. Такая же картина и в водной стихии. Тела или среды с меньшей плотностью, чем плотность воды, выдавливаются туда, где давление и плотность воды меньше, т. е. к верху. Так работает архимедова сила. Тела, надо заметить, выдавливаются из воды вверх с заметным ускорением. Это очень роднит архимедову силу с силой гравитационного вакуумного давления.