1.8.1. Понятия конформного отображения в пространстве
Теорема 7. Пусть функция W=f(n
) имеет в точке n
0 производную f’(n
0), отличную от нуля и от корней из нуля,
то есть
.
Тогда эта функция реализует в точке конформные отображения. Это значит, что при
переходе из пространства (n ) в пространство (W)
касательная к любой гладкой кривой в фиксированной точке n
0 поворачивается на один и тот
же угол в пространстве и имеет один и тот же коэффициент растяжения.
Доказательство. Пусть в некоторой области пространства (n )

задана функция
,
дифференцируемая в точке n 0 и
(неравна корням из нуля).
Рассмотрим
уравнение гладкой кривой g в пространстве в виде n
=S(t), где t
- параметр, меняющийся вдоль этой кривой, проходящий через точку
.
Проведем касательную к этой кривой в точке n 0.
Положение касательной в пространстве (ее наклоны к координатным плоскостям) характеризуется
углами f 0, y
0.
Пусть g
’ – образ этой кривой, полученный при отображении
,
иными словами ![]()
Дифференцируем сложную функцию
![]()
по условию
![]()
тогда
![]()
обозначим
.
Пусть ![]()
Тогда из соотношения производной для сложной функции имеем
(1.67.) |
Величину
условимся
называть комплексным углом поворота кривой g в точке
n 0 при отображении
.
Из формулы (1.64.) следует, что если
то угол поворота в точке n 0
не зависит от кривой и равен
иначе говоря, все гладкие кривые, проходящие через точку n
0 поворачиваются при отображении на один
и тот же угол, равный аргументу производной в этой точке.
3амечание 1. Единственность касательной к гладкой пространственной кривой известна из дифференциальной геометрии.
Замечание
2. В случае, если
то имеем дело с четырехмерным пространством, доказательство в котором аналогично.
Замечание 3. Постоянство коэффициента растяжения
в точке доказывается стандартным образом как и в случае z-плоскости. Он равен
.
Таким образом, здесь речь идет о подлинном отображении, конформном в трехмерном и более высокого числа измерений пространстве.
Рассмотрим теперь некоторые конкретные отображения.
А. Дробно-линейная функция
![]() | (1.68.) |
где a, b, c, a - комплексные пространственные переменные
при 
Если
,
то ![]()

существует при
и 
Уравнение однозначно разрешимо относительно n

и функция определена в пространстве (w ).
В точке
функция равна
,
а в точке , 
Таким образом, дробно-линейная функция осуществляет отображение пространства n на пространство w .
Функцию (1.65.) можно представить в виде
![]()
Рассмотрим отображение, которое является основой

где r , f , y - действительные числа.
Тогда

Если y - комплексное, то
![]()
где
![]()
Тогда и n 2 будет иметь вид
![]()
Проведем преобразования

Знаменатель ![]()
где
![]()

Таким образом,

где y - комплексное.
Итак,
если
,
то

Таким образом лучи в пространстве (n ), идущие под углами f , y , поворачиваются и проходят под углами -f , -y .
Отображение обладает свойством инверсии (рис. 34.)

Для доказательства можно рассмотреть сечения плоскостями f =const и проекцию на плоскость (z).

Рис. 34. Инверсия точек в комплексном пространстве.
В. Отображение шара в шар. Рассмотрим дробно-линейную функцию следующего вида:
![]() | (1.69.) |
где a, b - действительные числа.
Если a=z+js , то
![]()
Рассмотрим "сечения":
a) b =0, y =0, a=a1,
тогда

то есть имеем круг в соответствующем сечении;
б) при a=0, f =0, a=a2, имеем

это снова круг.
Замечание. Аналогично тому, как это сделано в [7] для плоского случая, можно показать, что подмножество дробно-линейных преобразований дающих отображение шара на себя, является множеством движений пространства Лобачевского (если шар с выколотой осью назвать пространством Лобачевского).
Проведем выкладки, связанные с этим отображением, более детально:

![]()


Распишем числитель этого выражения А


![]()
а также знаменатель B


![]()

C. Отображение верхнего полупространства на единичный шар. Функция (рис. 35)

где ![]()
отображает верхнее полупространство на внутреннюю
область, ограниченную единичной сферой, причем точка w
переходит на плоскости в точку ![]()

Рис. 35. Отображение верхнего полупространства в полное пространство
Доказательство. Достаточно показать, что всякая точка плоскости (z) переходит при указанном отображении на поверхность единичной сферы. В самом деле

В общем виде отображение записывается в виде

где a, b - любые действительные числа.
Д. Функция Жуковского.
Рассмотрим функцию
![]() | (1.70.) |
и определим области однолистности этого отображения в пространстве. Как обычно, положим
![]()
где r , f действительные числа; y - комплексное.
Предположим, что n 1 и n 2 переходят в одну точку в пространстве (w )

Таким образом, область однолистности пространства (n ) не должна содержать точек, связанных соотношением
![]()
В пространстве (n
) - это точки, лежащие внутри или вне сферы
с выколотой осью.
Исследуем отображение при соблюдении этих ограничений
![]()


Проведем преобразование комплексных частей




Применим формулу Эйлера:


Проведем последовательно сечения сферы плоскостями, параллельными плоскости (z). Это плоскости y =const. Сначала положим y =0, тогда

Это прежняя функция Жуковского в плоскости (z). На рис.36 представлено отображение, осуществляемое этой функцией. Поверхность сферы сжимается в круг с двойной границей, который по диаметру перерезает выколотая ось. Покажем, что кривые C1, C2, C3, Ci при своем отображении не имеют точек пересечения в круге радиуса R=r получим комплекс
![]()
Преобразуем его по формуле Эйлера
![]()

Рис. 36. Отображение внешнего пространства сферы в пространство круга радиуса, равного радиусу сферы толщиной.
Если R2=R1, то одновременно должны выполняться два условия:
![]()
![]()
которые вытекали бы из равенства модулей комплексов. Но это не выполнимо. Аналогичная ситуация возникает, если предположить, что F1=F2 для этих кривых.
Таким образом, отображение плоскостей, секущих сферу, является однолистным. Выколотая ось также однозначно отображается в выколотую ось js .
Окружности радиуса корня из нуля отображаются в отрезки, дважды проходимые по линии Г4 (рис. 36).
Е. Профили Жуковского в пространстве.
Рассмотрим в пространстве (n ) два касающихся изнутри в точке x=a шара (рис. 37). Функция Жуковского отображает поверхность большого шара на поверхность, напоминающую тело дельфина или фюзеляж самолета


Рис. 37. Отображение пространства, заключенного между двумя сферами, в пространственный объем типа "Капля"
Плоскость
Q=0 переводит функцию в z - плоскость, так что получаем
отображение контура
в контур С1, также лежащей в z
-плоскости.
Если рассматривать отображение плоскости, заданной углами f =0, f =p , то получим контур С. Система этих контуров и задает отображение (рис. 37).
8.10. Расчет энергии связи атомных ядер периодической таблицы элементов и их изотопов, исходя из структуры глюонных полей протона и нейтрона.
Вывод
формулы энергии связи атомных ядер ранее в главе 6 был проведен на основе модели
ядер с циклонными барионными вихрями. Возникновение циклонных вихрей соответствует
увеличению связности пространства ядерной материи. Связность пространства соответствует
периодичности заложенной в таблице элементов Д.И. Менделеева. Количество изолированных
вихрей в атомном ядре определяется соотношением
,
где Z-заряд атомного ядра, 9-10 - соответствуют
периодичности возникновения рядов в таблице элементов. Цилиндрическая
и сферическая системы координат Как и на плоскости, в пространстве положение
любой точки может быть определено тремя координатами в различных системах координат,
отличных от декартовой прямоугольной системы. Цилиндрическая и сферическая системы
координат являются обобщением для пространства полярной системы координат, которая
была подробно рассмотрена выше.
Масса протона, нейтрона, размеры атомного ядра соответствовали экспериментальным данным. Структура протона, нейтрона не рассматривалась.
Основным
условием для вывода формулы послужило замыкание
-туннелей
циклонных вихрей энергией обменного кванта или иначе полевой энергией взаимодействия
протонов и нейтронов через эти циклонные туннели. Формула дала высокую сходимость
результатов расчета с экспериментальными данными. Исследования устойчивости ядер
и расчет мод распада и их высокая сходимость с экспериментальными данными подтвердили
принятую модель ядерной материи как многосвязного пространства.
В главах 6,7,8 произведено обоснование и расчет структуры глюонного поля микрочастиц, произведен расчет масс микрочастиц и их квантовых чисел. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными.
В связи с этим, открывается возможность вывода формулы энергии связи атомных ядер через известную структуру их составляющих – протона и нейтрона.
Полевая энергия протона ( которую называем также обменным квантом, глюонным полем ) количественно связана с энергией протона нейтрона и энергией фундаментальной массы по формуле
![]()
![]()
Фундаментальные
масс
взаимодействия
на расстоянии радиуса протона и соответственно нейтрона создают глюонные поля
,
которые создают дефект масс, реализуемый в пространстве как протон и нейтрон.
Расчет ведется по приближенным формулам
|
| 10.1. |
|
| 10.2. |
Глюонные поля в главе 8 были разложены на сумму произведений единичных вихрей на весовые коэффициенты. Весовые коэффициенты были определены из кварковых композиций микрочастиц. Энергии единичных вихрей определены из системы уравнений. Подробно глава 7,8, Так что, имеем соответственно
|
| 10.3. |
|
| 10.4. |
При образовании атомного ядра как ядерной материи глюонные поля протона и нейтрона усредняются. Поэтому ядерный глюонный квант равен
|
| 10.5. |
Суммарная масса Z протонов и N нейтронов равна
![]()
В связанном состоянии в ядерной материи нуклон имеет массу
|
| 10.6. |
Таким образом, масса ядра состоящая из Z протонов и N нейтронов то есть из A нуклонов будет равна
|
| 10.7. |
где
![]()
Энергия связи атомных ядер выразится следующей формулой
|
| 10.8. |
Величина глюонного поля ядерной материи определяется по формуле 9,5. Весовые коэффициенты определены по среднему значению весовых коэффициентов глюонного поля протона и нейтрона. В силу того, что единичные глюонные поля составляющих глюонных вихрей имеют разную энергию имеем неравенство, которое является физически принципиальным
![]()
В
таблице представлен расчет энергий связей для ядер элементов периодической таблицы
элементов и их изотопов. Расчет корректировался по изменению первого весового
коэффициента в пределах
.
Колебания значений этого коэффициента нигде не вышли за пределы значений весового
коэффициента протона и нейтрона
Неопределенный интегралВекторное
произведение векторов
|