Úvahy o fundamentálnej častici hmoty.
Podľa starogréckej filozofie všetko sa skladá zo zeme, vody, vzduchu a ohňa. Pomocou ohňa
starogrécki filozofi vyjadrovali vnútorný pohyb hmoty. Vďaka Albertovi Einsteinovi
poznáme rovnicu E = m.c2 (1), pričom energia E je rovná súčinu hmoty m a štvorcu
rýchlosti svetla c. Keď sa hľbšie zamyslíme nad stavbou hmoty, ktorá sa skladá z malých
elementárnych častíc a aplikujeme na ňu Einsteinovu rovnicu (1) vyplýva nám, že každá, aj tá
najzákladnejšia fundamentálna častica hmoty má energiu prislúchajúcu jej hmotnosti
vynásobenú štvorcom rýchlosti svetla c2. Tu je ešte potrebné si definovať pojem
fundamentálnej častice hmoty. Ide o takú časticu hmoty, ktorá už nemá žiadnu štruktúru, je
nedeliteľná a starogrécky učenec Demokritos ju nazval atóm — nedeliteľný. A skutočne
Demokritos mal pravdu, pretože on pod atómom rozumel fundamentálnu časticu hmoty, ktorá
je aj dnes nedeliteľná, ani nikdy v budúcnosti deliteľná nebude.
Pre túto fundamentálnu časticu hmoty môžeme napísať rovnicu:
Ef = mfc2 (2)
Z rovnice (2) vyplýva, že ak fundamentálna častica nemení svoju polohu oproti svojmu okoliu
(je akoby uväznená v konkrétnej hmote, z ktorej sa skladá ľubovoľný predmet), potom
môžeme napísať rovnicu
Ef = (I.ωr2)/2 = Er (3)
V rovnici (3) I znamená moment zotrvačnosti a ω, je uhlová rýchlosť odpovedajúca rýchlosti
svetla z hľadiska energetickej bilancie.
Fundamentálne častica v prírode okrem rotačnej rýchlosti môže mať aj rýchlosť okružnú
a postupnú. Všeobecne platnou rovnicou charakterizujúcou pohyb fundamentálnej častice
v prírode, vychádzajúc z Einsteinovej rovnice (1) potom bude
Ecf = Er + Eo +Ep = mf.c2 (4)
pričom
Er = (I. ω2)/2 (5)
Eo = (mf. vo2)/2 (6)
Ep = (mf. vp2)/2 (7)
Podľa rovnice (4) pohyb fundamentálnej častice možno znázorniť podľa obr. 1. Jeho
trajektoria je skrutkovica.
obr.1
|
ωr [s -1]
|
-rotačná rýchlosť fundamentálnej častice okolo vlastnej osi
|
|
vo [m. s -1]
|
-okružná rýchlosť fundamentálnej častice
|
|
vp [m. s -1]
|
-postupná rýchlosť fundamentálnej častice
|
Rovnica (3) vyjadruje voľný pohyb fundamentálnej častice, na ktorú nepôsobí žiadna vonkajšia sila a častica v priestore nemení polohu voči svojmu okoliu.
Rovnica (4) popisuje pohyb, keď fundamentálna častica má všetky tri zložky energie —
rotačnú, okružnú a postupnú a pohybuje sa po skrutkovici.
Keď fundamentálna častica má len dve zložky energie, t.j. rotačnú a okružnú, potom pre tento pohyb možno napísať rovnicu energie
Ef = Er + Eo (8)
a ďalej
E = (I. ω2)/2 + (m.vo2)/2 (9)
Trajektoria pohybu fundamentálnej častice podľa rovnice (8) a (9) bude kružnica podľa Obr. 2

Obr.2
Pri tomto pohybe závisí polomer okružnej dráhy fundamentálnej častice ro od veľkosti
polomeru fundamentálnej častice rf. Časticiam s väčším polomerom rf prislúcha menší okružný polomer a naopak, fundamentálnym časticiam menším, prislúcha väčší polomer okružnej dráhy.
Fundamentálne častice podľa veľkosti možno rozdeliť do štyroch základných skupín:
1. Veľké, u ktorých Er > Eo. Tieto vykonávajú pohyb podľa Obr. 3.

Obr.3
Pre tento pohyb platí
ro/rf = Eo/ Er < 1 (10)
Eo < Er (11)
2. Stredné, u ktorých Eo = Er. Tieto fundamentálne častice vykonávajú pohyb podľa Obr. 4.

Obr. 4
Pre tento pohyb platí
ro/rf = Eo/ Er = 1 (12)
Eo = Er (13)
3. Malé, u ktorých platí Eo < Er. Tieto fundamentálne častice sa pohybujú podľa Obr.5.

Obr. 5
Pre tento pohyb platí
ro/rf > Eo/ Er > 1 (14)
Eo > Er (15)
4. Veľmi malé, u ktorých platí Er << Eo. Tieto fundamentálne častice sa pohybujú
podľa Obr.6.

Obr. 6
Pre tento pohyb platí
ro/rf = Eo/Er >> 1 (16)
Eo >> Er (17)
Prvý člen pravej strany rovnice Er = (I.ωr2)/2, (4) vyjadruje rotačný pohyb fundamentálnej
častice hmoty ako je základnú vlastnosť, ktorá vyplýva z jej existencie a z Einsteinovej
rovnice (1). Vnútorné vlastnosti fundamentálnej častice hmoty nemôžu byť žiadne iné ako jej
vlastný protirečivý pohyb proti nevlastnému kľudu. Tento pohyb, ako je uvedené v rovniciach
(10) až (17) vyvoláva pohyb okružný. Kombinácia týchto dvoch pohybov tvorí pohyb
primárny.
Ak do rovnice (4) pribudne posledný člen Ep = (mf.vp2)/2 . Vy, ide o pohyb prirodzený,
sekundárny, vynútený, ktorý postupne zanikne, keď pominie jeho dôvod a prejde do formy
primárneho voľného pohybu.
Keď z rovnice (4) vypadne prvý člen Er = (I.ωr2)/2, potom dochádza k zlúčeniu rýchlosti
vo + vp = c fundamentálna častica sa pohybuje rýchlosťou svetla po relatívne priamej čiare.
Uvedené úvahy popisujú rotačný, okružný a prechodne vynútený pohyb fundamentálnej
častice ako jedinca, ktorý by sa dial aj bez toho, či existuje alebo neexistuje ďalšie konečné
množstvo fundamentálnych častíc.
Rovnice (8) a (9) popisujú rotačný a okružný pohyb, ktorý nie je spôsobený tým, že
fundamentálna častica je ešte niečím iným priťahovaná do stredu svojej dráhy. Je to základná
vlastnosť fundamentálnej častice, ktorá sa nedá ničím zastaviť. Tento princíp voľného pohybu
fundamentálnej častice hmoty sa vzťahuje na všetky fundamentálne častice hmotného sveta,
ktoré už boli objavené alebo ešte budú objavené. Je to existujúca trvalá skutočnosť. Pretože je
to tak, tak je to tak.
Fundamentálna častica pre svoju existenciu musí mať aj priestor, lebo nikde existovať
nemôže. O existencii priestoru môžeme hovoriť len v súvislosti s existenciou
fundamentálnych častíc aspoň 4. skupiny , t.j. veľmi malých. Fundamentálne časti na seba
v priestore začnú pôsobiť silami až vtedy, keď vytvárajú štruktúry, pričom neide nikdy
o ničenie pohybu, ale vždy len o transformáciu pohybu podľa rovnice (4) a v transformácii
energie podľa rovníc (5), (6), (7). Princíp voľného pohybu fundamentálnej častice hmoty
zaručuje konštantnosť energie vesmíru, pretože samotné fundamentálne častice sú
nezničiteľné ani nevzniknuteľné. Ich existencia vo vesmíre je trvalou konštantnou
skutočnosťou.
Fundamentálne častice prvej, druhej a tretej skupiny patria do viditeľného sveta, z ktorých
pozostáva viditeľná hmota. Osobitne by som chcel upriamiť pozornosť na fundamentálne
častice štvrtej skupiny, ktoré patria do neviditeľného sveta. Ich dráha pohybu je popísaná
rovnicami (16) a (17). Tu sa musím opäť vrátiť do starogréckej filozofie. Keď Aristoteles
popisoval obecný pohyb častíc, dopredu —dozadu, hore — dole, doľava doprava, bol nútený
pohyb. Samotný názov éter pre fundamentálne častice štvrtej skupiny nie je celkom výstižný,
preto pre túto skupinu fundamentálnych častíc je charakteristickejší názov
fundamentálne bytie.
Keď si predstavíme atóm s veľkosťou 10-10 m s jeho jadrom veľkosti 10-15 m, pričom objem
atómu je 10-30 m3 a objem jadra s elektrónmi je 10-45 m3, môžeme konštatovať, že objem atómu v porovnaní s objemom jadra s elektrónmi je 1015 krát väčší.