Ученые из Московского политехнического университета и МФТИ представили теоретическую работу, посвященную введению дополнительных соотношений неопределенности Гейзенберга в (1+3)-мерном пространстве Минковского и в (1+4)-мерной расширенной модели пространства. Это исследование может изменить наши представления о времени, пространстве и материи. Работа опубликована в RENSIT: Radioelectronics. Nanosystems. Information Technologies.
Идея о взаимосвязи пространства и времени восходит к работам Германа Минковского, который в 1908 году предложил концепцию пространственно-временного континуума.
«Никто никогда не наблюдал, — сказал Минковский. — никакого места, кроме как в какой-то момент времени, и никакого времени, кроме как в каком-то месте». Минковский называет точку в пространстве, соответствующую данному моменту времени, «мировой точкой», а совокупность всех мировых точек кратко — «миром». Таким образом, любое тело, существующее в течение некоторого времени в пространстве, будет соответствовать определенной кривой — мировой линии.
«…Весь мир, кажется, распадается на такие мировые линии, — продолжает Минковский свою речь.— физические законы могли бы найти свое наиболее совершенное выражение, как соотношение между этими мировыми линиями».
Его работа положила начало теории относительности, в которой пространство и время рассматриваются как единое целое. В дальнейшем Вернер Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, который стал краеугольным камнем квантовой механики. Однако до сих пор оставались вопросы о том, как расширить эти концепции в более высокие размерности и как они соотносятся с другими физическими величинами, такими как масса и интервал.
Принцип неопределенности Гейзенберга — это фундаментальный принцип квантовой механики, который утверждает, что невозможно одновременно точно определить пару связанных переменных, таких как положение и импульс частицы.
В своей недавней работе российские ученые предложили ввести дополнительные соотношения неопределенности, связывающие массу и интервал в расширенной модели пространства. Это 5-мерная модель расширенного пространства (МРП), в которой к трем пространственным координатам и времени добавлен интервал как 5 координата. В этой модели соотношение между энергией, импульсом и массой оказывается частным случаем теоремы Пифагора в 5-мерном пространстве, сопряженном с координатным пространством.
Представленная в работе (1+4)D модель расширенного пространства основывается на физической гипотезе, состоящая в том, что масса (масса покоя) и сопряженная ей величина – действие (интервал) являются динамическими переменными. Величины этих переменных определяются взаимодействием полей и частиц. Модель расширенного пространства является непосредственным обобщением Специальной теории относительности (СТО).
В СТО интервал и масса покоя частиц являются инвариантами, а в МРП они могут меняться. На основе сделанных предположений в МРП построены расширенные уравнения Максвелла, которые наряду с электромагнитным взаимодействием описывают также и гравитационные эффекты, а также имеют структуру, похожую на релятивистское обобщение уравнения Шредингера в свободном от поля пространстве в форме уравнения Клейна-Гордона.
«Наше исследование подчеркивает важность дополнительных измерений в физике и показывает, что традиционные представления о массе и интервале могут быть значительно расширены. Мы надеемся, что это приведет к новым открытиям в области квантовой механики и теории поля», — рассказал Евгений Седельников, доцент кафедры общей физики МФТИ.
Новизна исследования заключается в том, что принцип неопределенности расширяется на вводимые в модели дополнительные координаты — интервал и массу, которые до сих пор рассматривались как инвариантные величины.
«Модель расширенного (1+4)D пространства была создана уже более 25 лет назад, — вспоминает доцент кафедры общей физики МФТИ Дмитрий Ципенюк. — В свое время, после выхода очередной нашей статьи, посвященной развитию различной аспектов нашей модели, я три раза ходил к академику В. Л. Гинзбургу и рассказывал ему наши работы — два раза до присуждения В. Л. Гинзбургу Нобелевской премии и один раз после. Виталий Лазаревич каждый раз внимательно, около часа выслушивал меня и каждый раз старался помочь — отводил к своим коллегам или сотрудникам для более детального изучения наших статей. Однажды, встретив меня на своем знаменитом семинаре в ФИАНЕ, Виталий Лазаревич одобрительно похлопал по плечу и сказал “а пятимерное пространство, давай”».
Если новый подход окажется правильным, то это приведет к большей геометризации физики, чем та, которая была достигнута в теории относительности Эйнштейна. Всю физику в расширенной модели пространства можно понимать как прикладную геометрию.
Комментарии (13)
Yak52
10.10.2025 06:44Это замечательно:
... Виталий Лазаревич каждый раз внимательно, около часа выслушивал меня и каждый раз старался помочь — отводил к своим коллегам или сотрудникам для более детального изучения наших статей. Однажды, встретив меня на своем знаменитом семинаре в ФИАНЕ, Виталий Лазаревич одобрительно похлопал по плечу и сказал “а пятимерное пространство, давай”»
Все таки, Виталий Лазаревич был очень тактичный человек
master_program Автор
10.10.2025 06:44В 1952-м году проходило закрытое заседание Президиума Академии Наук СССР по указанию т. Сталина И.В., которое Сталин велел провести, прочитав письмо Румера, который и придумал эту теорию, которую развивают авторы статьи (и не только они, кстати, есть научная группа физиков-теоретиков человек на 20 в Канаде, отдельные ученые в США, суммарно на планете сейчас этим занимаются человек 30 - статьи при этом публикуются в серьезных научных журналах, но, правда, основному научному сообществу представляются как что-то не заслуживающее их интереса).
Сталин поставил вопрос о том, что надо развивать материалистическую квантовую теорию гравитации, и, по его мнению, теория Румера, в отличие от теории Калуцы-Клейна (от которой собственно и произошла теория струн, ныне популярная), является куда более перспективным подходом. На том заседании присутствовали ведущие советские физики: Гинзбург Виталий Лазаревич, Румер Юрий Борисович, Померанчук Исаак (Юзик) Яковлевич, Фейнберг Евгений Львович , Ландау Лев Давидович, Смородинский Яков Абрамович, Лифшиц Евгений Михайлович, Терлецкий Яков Петрович , Марков Моисей Александрович, Широков Михаил Федорович , Фок Владимир Александрович, Соколов Арсений Александрович, Скобельцын Дмитрий Владимирович , Иваненко Дмитрий Дмитриевич , Родичев Владимир Иванович.
Материалы этого заседания были засекречены, но сейчас они раскрыты, можно ознакомиться в архивах. Открытый архив СО РАН
Я так понимаю, на увлечения авторов статьи сильно повлияло то, что теория понравилась лично Сталину. Потому что они мне писали на почту с адреса dimat777@list.ru, а также присылали ссылки на эти материалы дискуссии по 5-мерной оптике в СССР, отдельно пересылали письмо Румера Сталину, какие-то письма Сталина, и тому подобные вещи.
avshkol
10.10.2025 06:44Это интересно, что эта теория даже с подачи Сталина рассматривалась... Вот какой интерес к физике после Хиросимы и Нагасаки...
Думаю, что эту дискуссию нужно будет перепечатать, по крайней мере, интересные места. Поставлю себе в график)
avshkol
10.10.2025 06:44Прочитал. Если масса неопределена, то что происходит с энергией? Ведь любые дельта m - это гигантские выделения и поглощения энергии. Куда она девается и откуда берётся? (Закон сохранения энергии подразумеваем незыблемым).
master_program Автор
10.10.2025 06:44Ну вообще-то в современной физике энергия является неопределенной (соотношение неопределенностей энергия-время). Так что с этим нет проблем.
avshkol
10.10.2025 06:44Тут другое: получается, существует способ измерить массу электрона так, чтобы она, условно, удесятерилась?
master_program Автор
10.10.2025 06:44Ну тут прежде всего вопрос, что значит измерить массу. Вот за тонкостями такого рода лучше к авторам этих теорий обращаться.
avshkol
10.10.2025 06:44И ещё проблема размерности , попросил дипсик сформулировать:
Предложенное авторами соотношение Δm Δs ≥ h
· Δm - неопределенность массы. [Δm] = кг.
· Δs - неопределенность интервала. В стандартной СТО интервал s имеет размерность длины: [s] = м (например, из s² = (ct)² - x²).Теперь перемножим их размерности:
· [Δm Δs] = кг · м
Сравним с размерностью h:
· Требуется по смыслу соотношения неопределенностей: кг · м² / с
· Получается у авторов: кг · мВ чем проблема и как авторы пытаются ее обойти?
Проблема: Размерность кг · м не совпадает с размерностью действия кг · м² / с. Не хватает множителя [длина / время], то есть размерности скорости.
Авторы осознают эту проблему. Их выход — переопределение физического смысла координаты s.
Они заявляют, что в их (1+4)-мерной модели расширенного пространства (ESM) пятая координата s — это не просто интервал, а действие (S), деленное на некоторую константу.
Из классической механики мы знаем, что размерность действия [S] = Дж · с = кг · м² / с.
Если предположить, что их s пропорционально действию S (например, s = S / κ, где κ — некая константа), то:
· [Δs] = [S] = кг · м² / с
Тогда произведение размерностей становится:
· [Δm Δs] = кг · (кг · м² / с) = кг² · м² / с
Это снова не совпадает с [h] = кг · м² / с. Теперь произведение, наоборот, получается на размерность массы (кг) больше.
master_program Автор
10.10.2025 06:44Тут нет принципиальной проблемы, константу подобрать. В фундаментальной физике нередко, например, берут c = 1 (скорость света).
Это всё происходит от пятимерной оптики Румера. Вот тут можно почитать Rumer1956ru.pdfДействие делится на массу и скорость света. Ваша проблема решена с самого начала.
avshkol
10.10.2025 06:44Но об этом в статье ни слова. Скорость света - признаваемая константа, поэтому ее и берут равной 1. Даже если мы разделим на массу координаты, то что мы получим - это уже не координаты, верно? Учитывая, что теперь и масса покоя не постоянная, а измеряется в некотором диапазоне...
YMA
Интересно, в какой теории задействовано максимальное количество измерений? Я читал про 12... ;)