Ларин Дмитрий Евгеньевич: другие произведения.

Игра мировых констант

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Peклaмa:


 Ваша оценка:

  Мне кажется предвзятым отношение многих физиков к вопросу о гравитации и гравитонах. <...> Так что не с изучения этой недостроенной теории [Теории Всего - Д.Л.] должен начинать своё знакомство с физикой школьник. А вот начинать его с твёрдо установленных основных констант природы - скорости c и кванта ħ - не только можно, но и нужно.
  Академик РАН, доктор физ.-мат. наук, профессор Л.Б. Окунь
  
  Предваряя обширной цитатой, мы начнём обсуждение, тем не менее, не с самих мировых констант, а с замечания о том, что в современной естественной философии до сих пор не существует общепринятой интерпретации квантовой механики. Отбрасывая экзотические трактовки, от хитроумного голодвижения Дэвида Бома до вульгарных толкований неспециалистов, можно выделить две с половиной наиболее распространённых: теорию скрытых параметров, копенгагенскую интерпретацию и многомировую интерпретацию.
  Теория скрытых параметров, даже если отвлекаться от некорректности постановки рассуждений в парадоксе Эйнштейна - Подольского - Розена, не удовлетворяет современным экспериментальным данным. Уже запущены первые линии связи на квантовой запутанности, что подчёркивает принципиальную нелокальность квантовой механики.
  Многомировая и копенгагенская интерпретации квантовой механики, в принципе, предлагают одну и ту же модель коллапса волновой функции, однако предположение о расщеплении Вселенной на несчётное множество миров в каждый момент времени в большей степени принадлежит эзотерике, нежели физике. Стоит отметить, что рациональное зерно в многомировой интерпретации всё же имеется; проиллюстрируем это уравнением геометрической прогрессии expalpha*t=ГU, где alpha - средняя скорость деления Вселенной, t - время, прошедшее от Большого взрыва, ΓU - статистический вес Вселенной. Подставляя космологические данные (t~4.4*1017 с, ГU~1088), получаем alpha~2.3*1070 c-1. Иными словами, все параллельные миры есть не что иное как непрерывно рождающиеся в процессе эволюции Вселенной ячейки фазового пространства, на каждый коллапс каждой волновой функции, на каждое взаимодействие.
  Но мы говорим немного не о том. Мы говорим о нелокальности квантовой механики: идея виртуальных частиц, без которых не работает вычислительный аппарат теории поля, базируется на нарушении релятивистского соотношения между энергией и импульсом. Отсюда ясно, что виртуальные частицы, существование которых подтверждается экспериментом, обитают не в привычном нам 4-пространстве, ибо требования релятивизма являются строгими, а где-то за гранью, в каком-то из мириада гильбертовых пространств, на которые расслоено 4-пространство Минковского.
  Возьмём теперь какую-нибудь реальную частицу, например, электрон в атоме водорода. Согласно трактовке Шрёдингера электрон распределён вокруг ядра будто облако, с некоторой плотностью; однако, эксперимент утверждает, что электрон - частица точечная и что верна трактовка Борна: не электрон распределён вокруг ядра, а амплитуда вероятности его обнаружения. Но тогда мы видим, что само фазовое пространство размыто, недоопределено, разбито на кусочки объёмом (2πħ)3 каждый и может быть описано как риманово лишь приближённо. Неравенство нулю постоянной Планка влечёт за собой глубокие следствия: оно показывает, что парадоксы математики, связанные с бесконечностями, бессмысленны, ибо не имеют реализации в реальном физическом мире.
  Указанное поведение точечных, подчеркнём, частиц прямо свидетельствует, что чистые состояния системы, описываемые волновыми функциями, не подчиняясь требованию конечности скорости распространения взаимодействий, ощущают друг друга на любом расстоянии, однако лишь до тех пор, пока величина действия в системе не достигнет ħ. После чего наступает коллапс волновой функции в матрицу плотности, система проецируется на 4-пространство, при этом перестаёт существовать как система, рассыпаясь на отдельные точечные частицы. В такой трактовке время оказывается не фундаментальной величиной, а равномерно меняющимся параметром параметризации громоздкой неявной зависимости p(r), хотя и чрезвычайно удобным инструментом описания эволюции систем.
  Итак, 4-пространство является всего-навсего бустером, миром-посредником, который обязан своим существованием взаимодействиям между элементарными частицами. Это утверждение зашито и в уравнениях Эйнштейна, где кривизна 4-пространства определяется тензором энергии-импульса, и в нормировке плоской волны на дельта-функцию, при которой частица находится там, где находится, и обладает импульсом, которым обладает, - ничего более вразумительного мы о свободной частице сказать не в состоянии. А это означает, что теория пространства-времени - теория тяготения - должна быть каким-либо образом связана с механизмом взаимодействия частиц непосредственно. Во всяком случае, базовая идея о суперсимметрии оказывается плохо обоснованной, ибо гравитация - взаимодействие, обладающее уникальными, "выделенными" свойствами. (Заметим здесь, что поскольку константа гравитационного взаимодействия имеет размерность, в отличие от, например, электромагнитной, то тяготение должно переноситься массивными бозонами.)
  Если изложенные рассуждения, тесно связанные с копенгагенской интерпретацией квантовой механики, верны, то сами собой отпадают две проблемы. Отпадает проблема гравитационного давления вакуума, поскольку вакуум не существует в 4-пространстве и его гравитационная масса строго равна нулю; гравитационная масса любой частицы появляется лишь при коллапсе волновой функции. И отпадает проблема квантования пространства-времени; пространство-время оказывается существенно непрерывным и классическим, и его свойства не описываются квантовой теорией. Гипотетический гравитон в таком случае - сферическая волна тяготения, которую излучает волновая функция при своём коллапсе, привычное пространство-время - гравитационный потенциал (прямо связанный с метрическим тензором), а гравитационный заряд частицы (степень способности к возмущению частицей пространства-времени) естественным образом оказывается равным её энергии - интегралу движения, порождаемому течением времени.
  Три типа фундаментальных взаимодействий очень изящно заводятся при калибровочных преобразованиях фаз волновых функций - как инерция симметрии Вселенной. Однако общепринятая теория пространства-времени - общая теория относительности - вовсе не является калибровочной (во всяком случае, глобально калибровочной).
   Вспомним об асимптотическом поведении констант связи фундаментальных взаимодействий: 1/a=ln(E/E0), где E - передаваемая при взаимодействии энергия; для электромагнитной константы "эталонная энергия" E0 оказывается равной 1080 ГэВ, массе Вселенной ("эталоны" слабого и сильного взаимодействий малы, 10-24 эВ и 25 МэВ соответственно). По своему смыслу, "эталонная энергия" - энергия, при которой константа связи достигает бесконечности; тогда мы видим, что электромагнитное взаимодействие теряет смысл, если вся Вселенная вложится в одну-единственную частицу и, фактически, эта частица фантастической энергии и будет, собственно, Вселенной. Это может означать, что абсолютное большинство массы Вселенной имеет электромагнитное происхождение; сильная и слабая же компоненты массы много меньше в силу своего короткодействия.
  Применим те же соображения к гравитационному взаимодействию. Вычислим, сколько энергии останется от частицы единичной массы, запущенной за край Вселенной, пользуясь известным распределением гравитационного потенциала внутри однородного шара: dE=c2-MU*G/(2*RU)~c2/2.
  Введём принудительным образом вдвое больший потенциал, увеличив константу G в два раза; смысл такой замены выяснится ниже. При этом dE обратится в нуль (что согласуется с тем фактом, что радиус Шварцшильда Вселенной совпадает с её радиусом, - частица не может вырваться за пределы Вселенной), а полная энергия Вселенной (сумма динамической и гравитационной энергий) тоже с большой точностью становится равной нулю. В последнем случае формула для потенциала однородного шара содержит множитель 3/5, однако допустим, что распределение плотности во Вселенной не совсем однородное и неоднородность эта коэффициент 0,6 уменьшит до 0,5.
  Предположим теперь, что равенство строго верно и в локальных масштабах, то есть c=sqrt(-Ф)=sqrt(-2*f), где Ф - нововведённый потенциал тяготения, f - обычный ньютоновский потенциал, и посмотрим, к каким следствиям это приведёт.
  Во-первых, постоянная Планка тоже станет зависеть от распределения масс: ħ=e2/(a*sqrt(-Ф)), если наложить требование о постоянстве констант взаимодействия (что вытекает из требования сохранения зарядов - калибровочной инвариантности, делающим вообще существование взаимодействий возможным в пространстве Минковского). Тогда частота фотона, испущенного атомом водорода, будет пропорциональна: omega=me*e4/(2*ħ3*n2)=me*a2/(2*ħ*n2)~sqrt(-Ф). Вычислим величину гравитационного красного смещения при небольших изменениях гравитационного потенциала по сравнению с гравитационным потенциалом Вселенной (то есть, при условии |dФ|<<c2): domega/omega=1-sqrt(1+dФ/Ф)~dФ/(2*c2)=df/c2, что полностью согласуется с результатом, вычисленным в рамках ОТО. Заметим, что вдвое большая величина нововведённого гравитационного потенциала по сравнению с ньютоновским связана с тем, что в поле тяготения меняется не только потенциальная энергия тела, но и его масса, уменьшаясь с ростом c.
  Похоже, строгая пропорциональность между инертной и гравитационной массами сыграла злую шутку с теоретиками, позволив свести им теорию пространства-времени к чистой геометрии. ОТО просто постулирует искажение евклидовой геометрии распределением масс, но ничего не говорит о механизме такого искажения. К слову, в квантовой электродинамике аналогичным эффектом, устанавливающим связь между плотностью вакуума (пропорциональной ħ) и скоростью света служит эффект Шарнхорста; нельзя ли на этом основании сделать заключение о принципиальной возможности экранировки гравитации в микрообъёме?
  При поверхностном анализе не видно, чтобы связь между мировыми константами и тяготением где-либо противоречила ОТО. Противоречия с ОТО (ежели таковые имеют место) вряд ли должны быть заметны в космологических масштабах - ибо видимое вещество составляет лишь несколько процентов от массы Вселенной, что нивелирует изменение скорости света. (Возможно, эффект Шапиро является опровержением выдвинутой гипотезы; да и вообще, пересмотр всей современной космологии - крайне сомнительное мероприятие.) Подтверждение или опровержение зависимости скорости света от гравитационного потенциала следует искать вблизи нейтронных звёзд и кандидатов в чёрные дыры. Последние вообще существовать не должны! И в заключение отметим любопытное следствие из указанной зависимости c и ħ от гравитационного потенциала. Запишем выражение для истинного времени в поле тяготения: tau=1/c*integral(sqrt(g00)dx0)=1/c*integral(sqrt(1+2*Ф/c2)dx0)=1/c*integral(sqrt(-1)dx0)=i*x0/c=i*tau0, откуда видно, что время - величина мнимая, ненаблюдаемая, и "правильное" описание физической системы должно строиться не в понятиях пространства-времени, а в понятиях координат-импульсов.
 Ваша оценка:

РЕКЛАМА: популярное на Lit-Era.com  
  Д.Вознесенская "Право Ангела." (Любовное фэнтези) | | И.Шаман "Демон Разума" (ЛитРПГ) | | М.Эльденберт "Поющая для дракона. Книга 3" (Любовная фантастика) | | А.Чер "Победа для Гладиатора" (Романтическая проза) | | Л.Миленина "Не единственная" (Любовные романы) | | М.Боталова "Академия Невест 2" (Любовное фэнтези) | | В.Крымова "Возлюбленный на одну ночь " (Любовное фэнтези) | | Е.Кариди "Рыцарь для принцессы" (Любовное фэнтези) | | Э.Тарс "Б.О.Г. 4. Истинный мир" (ЛитРПГ) | | Д.Вознесенская "Игры Стихий" (Попаданцы в другие миры) | |
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Атрион. Влюблен и опасен" Е.Шепельский "Пропаданец" Е.Сафонова "Риджийский гамбит. Интегрировать свет" В.Карелова "Академия Истины" С.Бакшеев "Композитор" А.Медведева "Как не везет попаданкам!" Н.Сапункова "Невеста без места" И.Котова "Королевская кровь. Медвежье солнце"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"