abrod (abrod) wrote,
abrod
abrod

Category:

Квантование или введение в единую теорию поля

Ну вот я и решился. Великий почин, так сказать. И начну я пожалуй с изречения великого британского ученого Артура Стенли Эддингтона:
«Закон возрастания энтропии − второй закон термодинамики, я думаю, высшее положение среди других законов природы. Если кто-нибудь указывает вам, что ваша любимая теория вселенной находится в несоответствии с уравнениями Максвелла − тем хуже для уравнений Максвелла. Если обнаруживается, что она противоречит результатам наблюдения − ничего, экспериментаторы тоже иногда ошибаются. Но если обнаружится, что ваша теория противоречит второму началу закону термодинамики, вам не на что надеяться, вашей теории не останется ничего другого, как погибнуть в глубочайшем смирении»


Дело в том, что в начале 20 века физика в силу внутренней логики своего развития распалась на две несовместимые, я бы даже сказал антагонистические части - физику микромира и физику макромира. Антагонистические потому, что не смотря на то, что согласно современным представлениям макромир состоит из очень большого количества микромиров совершенно невозможно теоритически вывести свойства макромира из свойств микромира. Более того такой например учебник как Ландавшиц настойчиво, я бы даже сказал назойливо обосновывает базовые концепции микромира с помощью мысленных экспериментов в которых участвуют такие макроскопические субъекты! (а не объекты) как "классический объект" "наблюдатель" "интерферренционные щели", "дифракционные дырки" и шедевр - "редукция волнового пакета в результате эксперимента". Причем редуцирует волновой пакет во всей вселенной мгновенно, наплевав на скорость света, а попытки построить релятивистскую редукцию приводят к таким результатам, что правила приличия не позыволяют их критиковать в адекватных терминах. Ну, допустим, Ландавшиц стал жертвой научного атеизма, но ведь и физика "свободного мира" помимо вышеперечисленных субъектов тоже полна "демонами Максвелла", "котами Шредингера" а недавно пополнилась демоном сверхсекретного GPS, производящего сверхъестественные по точности измерения расстояний между ЦЕРНом и лабораторией нейтринной физикой в Италии. Причем все эти сверхъестественные фигуранты за исключением быть может кота Шрёдингера являются не проявлениями естественной, я бы даже сказал первобытной религиозности ученых, а агентами макромира в микромире, проявлениями необходимости привлекать свойства целого для объяснения свойств частей.
В теоретической форме это проявилось в том, что в середине прошлого века вершиной физики макромира являлась общая теория относительности Эйнштейна, а вершиной физики микромира являлась квантовая теория, в создание которой выдающийся вклад тоже внес Эйнштейн, но в 20-х -30х годах на первое место выдвинулось уравнение или вернее формализм Шредингера, согласно которому поведение объектов микромира носит вероятностный характер и описывается комплексной волновой функцией, квадрат модуля которой, согласно Максу Борну позволяет вычислить вероятность найти тот или объект микромира в той или окрестности конфигурационного пространства. Это утверждение естественно потребовало интерпретации понятий волновая функция, вероятность обнаружить, конфигурационное пространство и т.д., причем помимо интерпретаций Макса Борна, существуют интерпретации Нильса Бора-Гейзенберга, Эйнштейна-Розена, Фейнмана-Винера ну и в последнее время появились уже совсем бредовые варианты, в которых мы все оказываемся свободными духами, парящими между множеством вселенных. Причем даже не счетным множеством вселенных, а самым что ни на есть континуумом бесконечной размерности. Но в результате во все этой катавасии победил типично американский подход, получивший название «Shut up and calculate», который на русский можно перевести как «Кончай философствовать и начинай тупо вычислять формулЫ, а что они значат не имеет значения.»

Эта точка зрения победила в 60-х годах, но неизбежность ее победы Альберт Эйнштейн конечно понял сразу, как только оказался в США. И безотлагательно приступил к поискам единой теории поля, которая описала бы электромагнитное и гравитационное поле как разные компоненты одного поля, что давало возможность распространить на гравитацию формализм квантования Шредингера, неплохо зарекомендовавший себя для электромагнитного поля. Его метод состоял в том, чтобы применить для описания этого электрогравитационного поля так называемые гиперкомплексные числа или квартенионы. Это было связано с тем, что изначально формализм Шредингера представлял собой формализацию планетарной модели атома Резерфорда, модифицированную Нильсом Бором, так что длина так называемой «стационарной орбиты электрона в атоме водорода определяется тем, что длина окружности этой орбиты кратна целому числу волн де-Бройля. Собственно достижением Шредингера являлось то, что он первым заметил, что картинка, нарисована Бором, в которой целое число волн укладывалось в окружность «разрешенной» орбиты, представляет собой график реальной части собственной функции некоторого оператора действующего на некую функцию комплексного переменного, которая в силу формулы Эйлера приспособлена к описанию волновых процессов значительно лучше реальных чисел. Именно таким образом произошло объединение представлений о волновой природе вещества и процедуре квантования как решения задачи на собственные значения некоего ЛИНЕЙНОГО оператора, действующего на некую функцию комплексного переменного. Ирония состоит в том, что представление о корпускулярно-волновом дуализме, сформулированное Луи де-Бройлем в 1925 году, согласно которому кванты вещества (электроны) обладают волновыми свойствами, основывалось на теоретическом объяснении результатов эксперимента по исследованию явления фотоэффекта, за которую Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Причем в этой работе Эйнштейн постулировал квантование электромагнитного поля феноменологически, основываясь на работе Макса Планка, в которой тот ввел представление о квантах излучения, энергия которых прямо пропорциональна частоте излучения, как параметра обрезания, позволяющего устранить так называемую «ультра-фиолетовую катастрофу» - расходимость в бесспорной с точки зрения классической физики формуле Рэлея-Джинса (1900), описывающей термодинамическое равновесие излучения и черного тела..
Таким образом человеческая мысль о квантах, волнах, свете и веществе в начале 20-го века развивалась следующим образом:
Сначала (1900 г.) Макс Планк ввел представление о том, что электромагнитное излучение (свет) испускается и поглощается квантами для объяснения термодинамического равновесия этого излучения с «черным телом» - гипотетическим объектом, обладающим идеальными с точки зрения выполнения второго закона термодинамики свойствами. Затем (1905 г.) Эйнштейн в работе о фотоэффекте феноменологически ввел представление о квантово- волновом дуализме электромагнитных волн, описываемых уравнениями Максвелла, которые не только поглощаются и излучаются квантами, но и распространяясь, существуют в виде так называемых фотонов, о которых писал еще Исаак Ньютон. Опираясь на идеи Планка и Эйнштейна Нильс Бор в 1913 году построил свою «полуклассическую» теорию атома водорода, в которой он сочетал представление о классическом характере распространении электрона по орбите с представлением о квантовом характере излучения при переходе электрона с одной «разрешенной» орбиты на другую. На основе этих представлений Луи де Бройль (по всей видимости с небольшой подсказкой эффекта Рамзауэра) в 1923 году совершил интеллектуальное путешествие в обратном направлении и высказал идею о том, что корпускулярно-волновой дуализм свойственен не только излучению, но и веществу, опять таки феноменологически приписав волновые свойства частицам вещества, в частности электрону. Эта гипотеза де-Бройля позволила Шрёдингеру математически свалить все в кучу объединить представления о квантовой и волновой природе вещества в некоем математическом формализме, не поддающемся образной интерпретации (физический смысл), что собственно и заложило основы гносеологического метода «заткнись и вычисляй» и соответственно американизации научного метода.
В дальнейшем не без помощи весьма сумрачного германского гения произошел распад представления о единстве человеческой мысли, и наука сначала распалась на арийскую и еврейскую, а потом на пролетарскую, буржуазную, советскую, антисоветскую, американскую, российскую, европейскую, китайскую, и т.д. и т.п. Я еще вернусь к теме распада представления о единстве человеческой мысли в познании природы и влияния этого явления на распад научного метода, а пока назад к квартенионам.
Выдающийся вклад в теорию квартенионов внес мой научный руководитель в Нью-Йоркском университете Энгельберт Шукинг, который удостоился счастья быть учеником Эйнштейна. В связи с чем я должен заметить, что общение с этим замечательным человеком убедило меня в том, что наука как правило не передается через книжки и статьи, так как необходимым элементом является то самое рукопожатие, то есть личное общение, в ходе которого нечто передается от гения к талантливым людям, а от них всем остальным. В частности, несмотря на то, что я приехал в штаты с некой теорией квантовой электрогравитации в голове, но я не был способен сделать некий решающий шаг до тех пор пока не пообщался с Энгельбертом Шукингом и не посидел в его кабинете, читая книги которые читал Эйнштейн. К сожалению у меня на границе СССР завернули тетрадку с формулами и я ее оставил Сереже Мнацаканяну, а редкостная мерзоподлость родственников, к которым я на свою голову приехал не дала мне ее восстановить по свежим следам, до того как Америка начала бить ключом. Но именно тогда в кабинете Энгельберта Шукинга, на основе его идей, идущих явно от Эйнштейна, мне удалось найти решение ряда математических проблем, которое я впоследствии назвал методом альтернативных параметров, позволившего описать гравитационный коллапс квантовых флуктуаций плотности фотонного газа.
Надо сказать, мне придется так или иначе ссылаться на свои неопубликованные работы и даже приоткрыть некоторые результаты, которые я сейчас по всей видимости не смогу воспроизвести даже при самых благоприятных условиях, но это совершенно необходимо так как без этого я не смогу объяснить почему, с моей точки зрения, все попытки прекратить отток мозгов и восстановить советскую научную школу обречены на неудачу, если сохранять нынешнюю структуру академии наук. Кроме того я должен заметить, что в юности я считал постоянную битву за свои авторские права пустым занятием, но жизнь показала, что воровство идей это такое же воровство как и любое другое. И не только потому, что количество идей которые человек способен «сгенерировать» за свою жизнь ограничено, но и потому, что сворованные идеи неизбежно извращаются и имеют тенденцию превращаться в свою противоположность. Сворованное еще никогда никому пользы не приносило.
Так вот, все попытки Эйнштейна построить квартенионную теорию электрогравитации оказались безуспешными, так как квартенионы не коммутируют, и следовательно их нельзя использовать для построения соответствующего гамильтониана и квантово-механического формализма, что делает всю затею бессмысленной, так как именно уравнение Шредингера является аналогом уравнения Максвелла для частиц с массой покоя. Кроме того задача не поддается упрощению по размерностям, так как все эффекты ОТО, представляющие модельный интерес, требуют как минимум 3-х пространственных переменных + времени и эффекты ОТО например в приближении цилиндрической симметрии не могут существовать. То есть любая модельная задача должна быть как минимум сферически симметричной и не стационарной, что уже делает соответствующие уравнения Эйнштейна нерешабельными аналитически (если конечно не использовать метод альтернативных параметров) Старый трюк со стабилизацией решений с помощью введения в уравнения Эйнштейна космологической постоянной тоже достаточно бессмысленен, поскольку этот член радикально меняет физический смысл уравнений Эйнштейна, вместе с водой (математические трудности) выкидывая и младенца (физический смысл получаемых решений). Кроме того с моей точки зрения Эйнштейн ошибался, так как электрическое и гравитационное поля являются не разными компонентами одного и того же поля, а разными решениями одного и того же нелинейного уравнения, описывающего спонтанное нарушение симметрии. Да и метод спонтанного нарушения симметрии появился позже, хотя у самого Эйнштейна можно найти зачатки этого метода. Кроме того гравитационного поля не существует, поскольку гравитация это не поле, а, в полном соответствии с построениями самого Эйнштейна, зависимость геометрических свойств пространства-времени от наличия (или отсутствия?) материи, что порождает вопрос о термодинамическом равновесии геометрии с веществом, что делает необходимым самый радикальный пересмотр формулировки второго закона термодинамики, что уже частично было сделано при рассмотрении вопроса о температуре черных дыр.
Ввести квантования гравитации феноменологически тоже не удалось, так как оказалось невозможным построить аналог понятие кривизны для дискретных пространств. Все эти факторы сделали невозможным построение единой теории так как ее понимал Эйнштейн, а возможно, что он скрыл свои достижения, наученный горьким опытом своего участия в проекте «Манхеттен» или судьбой другого гения эпохи,. высказавшего сходные идеи и быть может равного Эйнштейну по масштабу личности – Николе Тесла.
Создается впечатление что как противопоставление так и дуализм понятий волна-квант, вещество-излучение относится не к свойствам объекта изучения, а к способу изучения этого объекта. Именно поэтому у меня и возник вопрос о разных решениях одного и того же геометро-полевого уравнения, в связи с чем я считаю нужным подвести итог принципиально разных процедур квантования , введенных физической теорией в 20-м веке.
1. Феноменологическое (введенное руками) представление о квантах поглощения и испускания излучения веществом, введенное Планком для преодоления «ультрафиолетовой катастрофы» закона термодинамического равновесия излучения и вещества.
2. Феноменологическое введение квантование излучения не только при поглощении\ испускании, но и при распространении, введенное Эйнштейном для объяснения фотоэффекта.
3. Квантование поля в результате наличия дискретного спектра в уравнении Шредингера, которое расссыпатеся при любой мало-мальски реалистичной попытки учесть неизбежно существующие нелинейности.
4. Квантование,заряда, связанное с симметрией уравнений Максвелла относительно источников электирического и магнитного полей, то есть в связи с проблемой монополя, Но об этом будет рассказано в статье посвященной собственно единой теории поля.
Tags: ЕТП
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 25 comments