В случае с полоской, если частица массы m движется поперёк полосы с моментом pпоперёк, наблюдатель, считающий полоску линией, будет считать, что частица — это КК-партнёр с нулевым импульсом и массой M, где
Хотя в целом это верно, из этого следует, что для каждой массы M, большей m, должен существовать свой КК-партнёр. Но это не так — наш мир квантовый (см. рис. 1 предыдущей статьи). Теперь узнаем, как именно квантовая механика меняет всю картину.
Ключевая особенность квантовой физики, которая нам нужна — для квантовой «частицы», перемещающейся в измерении конечного размера, допустимы не все возможные величины pпоперёк. В более общей формулировке: квантовая механика говорит о том, что «частица», движущаяся в измерении конечного размера, может обладать лишь определёнными значениями импульса в этом направлении.
Это одно из важнейших и самых странных последствий квантовой механики! На первый взгляд это совершенно контринтуитивно, поскольку что может помешать вам задать «частице» с импульсом p небольшое ускорение, чтобы её импульс немножечко отличался от p?
Что такое квант?
Вы могли обратить внимание на то, что я начал брать слово «частица» в кавычки, поскольку в текущем контексте нам нужно отличать термин «частица», использующийся для описания электронов, мюонов, кварков, глюонов и всех остальных известных элементарных частиц, от интуитивного понятия частицы, которое мы наследуем из нашего опыта с пылью, песком, солью и гравием. Лучше будет называть такие «частицы», как электрон, фотон, Кварк и т.п., квантами, более хитрыми объектами. Эти кванты представляют собой возмущения полей, они во многом больше похожи на волны, чем на частицы. Лучший способ понять квант — представить себе волны. Это ещё один важный лингвистический момент: говоря «волна», я не имею в виду нечто вроде отдельной волны в океане, разбивающейся о берег — я имею в виду последовательность волн, со многими гребнями и впадинами.
Примером таких волн будут электромагнитные волны, к которым принадлежат и световые волны, различимые для наших глаз. Представьте, что мы взяли такую волну — например, свет лазера — и приглушаем свет, всё больше и больше. Насколько его можно приглушить? Оказывается, что в нашем квантовом мире существует самая тусклая из возможных вспышка света, которую мы зовём квантом света, или фотоном. Фотон — это волна света, чья высота волн и интенсивность — наименьшая из всех возможных. Всеми этими концепциями и названиями мы обязаны Эйнштейну, которые — несмотря на всё его известное недовольство концептуальными последствиями квантовой механики — был одним из основателей этой теории.
Нет ничего интуитивного — с моей точки зрения — в том, что световые волны состоят из квантов, поскольку ни в одном из наблюдаемых нами непосредственно процессов это не проявляется. Но наши тела, благодаря процессам, которые мы не осознаём, используют этот факт постоянно. Свет лампы кажется нашему мозгу непрерывным, но наши глаза на самом деле поглощают фотоны по одному. Более того, я своими глазами видел подтверждение того, что свет состоит из квантов — я знаю об этом не только из книг.
Мы, физики, часто называем эти кванты света «частицами света», поскольку во многих отношениях они ведут себя как частицы. Любой фотон, перемещающийся по прямой сам по себе, обладает определённой энергией и импульсом; у всех фотонов есть одно и то же значение массы (конкретно, нулевое); фотон нельзя разделить на более мелкие части; фотон можно испустить или поглотить только целиком. Эти свойства грубо соответствуют тому, что наша интуиция могла бы ожидать от таких частиц, как крупицы песка, стеклянные шарики, частички пыли и т.п.
Но слово «квант» по многим причинам лучше слова «частица», поскольку некоторые свойства квантов похожи на свойства частиц, а некоторые — на свойства волн. Хорошо известный пример волнового поведения — квант способе проходить через две двери одновременно и взаимодействовать (в том же смысле, в котором волны взаимодействуют друг с другом и гребни с впадинами взаимно уничтожают друг друга) с самим собой. А дальше мы увидим ещё один пример.
Нужно помнить, что то, что выполняется для фотона, выполняется и для всех известных «частиц». И действительно, каждая из них представляет собой тип кванта — волны минимально возможной высоты в соответствующем поле. Электрон — квант электронного поля. Кварк — квант кваркового поля. Z-частица — квант Z-поля, и так далее.
Кванты — КК-партнёры
Пора узнать то, что я обещал вам объяснить: почему волновая природа квантов подразумевает, что массы частиц КК-партнёров принимают определённыке значения, а не все возможные значения, большие массы m изначальной «частицы». Знаменитый физик Луи де Бройль, по следам первых идей Эйнштейна, впервые чётко определил, что взаимосвязь между волнами, частицами и квантами подразумевает, что для кванта существует зависимость между:
• Его импульсом (свойством, напоминающим свойства частиц),
• И его длиной волны (свойством, напоминающим свойства волн) [и опять, тут под «волной» имеется в виду последовательность волн, а длиной волны называется расстояние между гребнями волн в последовательности].
И эта зависимость выражается просто: импульс = h / длина_волны
h — знаменитая постоянная Планка, такая же фундмаентальная постоянная природы, как скорость света. Планк ввёл эту константу в 1900-м году, пытаясь разгадать одно таинственное физическое явление. Это был первый шаг по направлению к квантовой природе мира. Каждый раз, когда вы пытаетесь описать явление, в котором важную роль играет квантовая механика, появляется константа h. Во многих формулах вы можете увидеть величину ?, и это всего лишь h, делённая на 2?, поскольку эта величина чаще оказывается более удобной для упрощения формул.
Рис. 1: рассмотрим квант, двигающийся по полоске и по трубе
В некоторых случаях оказывается немного проще объяснить, что происходит с квантом, перемещающимся по трубе, чем с тем, что движется по полоске, использованной нами в предыдущих примерах. Почти всё, что работает для трубы, будет верным и для полоски. Поэтому я буду использовать их совместно.
Наилегчайший КК-партнёр
Рис. 2: три вида на волну, двигающуюся вдоль длинного измерения
Представим себе квант, путешествующий по полоске ширины W, или по трубе окружности S. Сначала представим квант, движущийся вдоль длинного измерения (длинного — значит, бесконечного, или такого длинного, что оно может быть бесконечным, насколько мы сможем судить о нём). Волна, идущая вдоль полосы или трубы может перемещаться вдоль длинного измерения в любом направлении и обладать любой длиной волны (расстоянием между двумя соседними гребнями). См. рис. 2. Такой квант может обладать любым импульсом вдоль полоски или трубы, согласно де Бройлю: импульс может быть нулевым, очень малым, малым, большим, в любом направлении, и т.п. В принципе импульс можно сделать немного больше (или немного меньше), подтолкнув квант в направлении его движения (или в обратном).
Рис. 3: два вида на волну, двигающуюся вдоль короткого измерения трубы
Теперь рассмотрим квант (т.е. «частицу»), движущийся поперёк полоски или трубы. Во-первых, он очевидно не сможет обладать длиной волны, большей, чем поперечное расстояние полоски или окружность трубы! Это легко видеть на трубе: на ней должен уместиться по меньшей мере один гребень (красный) и одна впадина (синий), которые движутся по трубе, как показано на рис. 3. Если длина волны больше S, волна не соединится сама с собой, как показано на рис. 4. Самая большая длина волны будет равняться как раз S; а единственная впадина волны должен будет располагаться ровно на противоположной от единственного гребня стороне трубы.
Рис. 4: неподходящие длины волн
Гребень и впадина волны на рис. 3 двигаются вокруг трубы, напоминая (рис. 5) обычную неквантовую частицу (тут я действительно имею в виду нечто вроде песчинки, а не кванта или «частицы»), катающуюся по трубе, но с одним важным отличием: если обычная интуитивная частица без проблем может двигаться немного быстрее или медленнее, из-за чего её импульс будет немного увеличиваться или уменьшаться, квант, соответствующий волне, не может обладать немного большим или меньшим импульсом, поскольку это соответствовало бы неприемлемой длине волны (рис. 4).
Рис. 5: волна похожа на частицу
На полоске это немного хитрее, но, как показано на рис. 6, там опять-таки может быть только один гребень у одной стенки и один у другой, и это положение со временем меняется: гребень не двигается, но уменьшается в размере и превращается во впадину, а впадина превращается в гребень. Отметим, что, в отличие от рис. 3, где гребень и впадина сохраняют размер но двигаются по трубе, гребень этой волны не двигается, а сжимается. Поэтому она называется «стоячей волной». Для похожего (но не идентичного) примера представьте себе струну гитары или скрипки. Интуитивно эта стоячая волна соответствует обычной неквантовой частице, перемещающейся вперёд и назад поперёк полоски. (Менее интуитивно, но более точно, она соответствует обычной частице, перемещающейся в обе стороны одновременно. Но этот очень странный и прикольный квантовый факт сейчас неважен.) Это показано на рис. 7.
Рис. 6: два вида на стоячую волну с наибольшей длиной волны
В обоих случаях существует наибольшая возможная длина волны (S для трубы, 2W для полоски). А это значит, что существует и наименьший возможный импульс (h/S и h/ 2 W для трубы и полоски). И, наконец, это означает, что существует наилегчайшая возможная КК-частица! С массой M, где
Заметьте, что для безмассовых частиц, m = 0, эти формулы сводятся к:
И эти последние формулы примерно правильны, если S и W очень малы, как это часто бывает в правдоподобных рассуждениях.
Рис. 7: квант стоячей волны немного напоминает частицу, двигающуюся туда-сюда
И вот мы узнали, что из-за того, что «частицы» на самом деле — это кванты, со свойствами, напоминающими свойства волн:
- У легчайшего КК-партнёра масса M достаточно сильно превосходит m,
- Поскольку в формулы для M входят 1/W и 1/S, чем меньше дополнительное измерение, тем тяжелее легчайший КК-партнёр.
- На самом деле, когда S и W становятся настолько малыми, что M сильно превосходит m (или если m изначально вообще нулевая), тогда M оказывается примерно пропорциональной 1/S или 1/W.
Отлично. Это главный момент, поэтому, пожалуйста, убедитесь, что поняли его, прежде чем продолжать. Осталось объяснить ещё кое-что:
- Почему существует множество КК-партнёров с разными массами M, M’, M”, и т.д. (где, по определению, M < M’ < M”, и т.д. )
- Почему эти массы отделяются друг от друга.
- Почему массы растут с уменьшением дополнительного измерения.
- Почему у КК-партнёров разных типов частиц, способных перемещаться в одном и том же дополнительном измерении, будут сходные массы, особенно у более тяжёлых КК-партнёров.
- Почему массы КК-партнёров дадут нам прямые сведения о форме, размере и количестве дополнительных измерений.
Из изложенного выше ответы можно довольно легко вывести.
За пределами наилегчайшего КК-партнёра
Рис. 8: волна с ближайшей к самой большой длиной волны, двигающаяся вдоль короткого измерения трубы
Почему КК-партнёров много? Просто потому, что у квантовых волн на полоске или трубе может быть много разных длин волн. На рис. 8, 9 и 10 можно увидеть волны с длиной, составляющей 1/2 или 1/3 от максимальной, соответствующие (согласно Эйнштейну и де Бройлю) квантом двойного и тройного импульса по отношению к минимальному.
Рис. 9 стоячая волна с ближайшей к самой большой длиной волны на полоске
Обобщая, можно сказать, что допустима любая длина волны, у которой будет n гребней и n впадин, где n — любое положительное целое (1, 2, 3, 4,..), чтобы длина волны равнялась S, делённой на n (или 2W, делённой на n) и волна чётко умещалась внутри круга окружностью S или внутри линии длины W. Любая другая длина волны не подходит (см. рис. 4). Соответственно, учитывая соотношение де Бройля, импульс = h / длина_волны, допускается любой импульс вида n h / S (или n h / 2 W), и для каждого значения n у нас будет КК-партнёр массы:
Это отвечает почти на все заданные вопросы, по крайней мере для случаев с трубой и полоской:
- КК-партнёров много (по одному для каждого n>0),
- Их массы хорошо отделены друг от друга (поскольку когда n меняется на 1, M меняется очень сильно),
- Их массы растут с уменьшением дополнительных измерений (поскольку последние члены в формулах становятся крупнее, когда W и S становятся меньше),
- Тяжёлые КК-партнёры разных частиц с разными массами m обладают сходными массами M, поскольку для достаточно больших n вторые члены в формулах получаются большими по сравнению с m2, что даёт массу КК-партнёра приблизительно равную M = n h / c S для трубы и n h / 2 c W для полоски, и она почти не зависит от m.
Рис. 10: волны на полоске и трубе с длиной волны в 1/3 максимальной
Остался последний вопрос: почему количество, размер и форма дополнительных измерений определяет массы КК-партнёров — и отсюда, соответственно, почему измерение масс множества КК-партнёров позволяет определить свойства дополнительных измерений, так же, как прослушивание звука музыкального инструмента позволяет в принципе определить его форму, размер и материалы, из которых он сделан?
Возьмём чрезвычайно упрощённый пример. Рассмотрим два дополнительных измерения, снова использовав наш классический судовой канал, включая (как мы делали в конце недавней статьи с примерами дополнительных измерений) и тот факт, что у канала есть глубина, поэтому мы можем представлять себе волны внутри него (волны такого типа вы можете услышать в большом помещении, или под водой в любом канале). Сечение канала (если мы разрежем его в любой точке линии, идущей вдоль длинного измерения) будет просто прямоугольником шириной W и глубиной D. Так же, как любая неквантовая частица, даже будучи неподвижной с точки зрения длинного измерения, может двигаться вдоль одного или двух дополнительных измерений (и, таким образом, иметь импульс либо по ширине, либо по глубине), так и волна будет обладать длиной волны в обоих дополнительных измерениях. Такое простое разделение волны на то, что она делает по измерению ширины и то, что она делает по измерению глубины, особым образом завязано на прямоугольность канала, и обычно не будет работать в других примерах. К примеру, как показано на рис. 11, вверху, у одной из допустимых волн будет три впадины по измерению ширины и одна по измерению глубины.
Рис. 11
Мы можем обозначить количество впадин и гребней по измерению ширины целым числом n1, а по измерению глубины — n2, и для каждого n1 и n2 (одна или обе эти величины могут быть больше нуля) у нас получится по КК-партнёру. Для безмассовых (m = 0) или почти безмассовых квантов КК-партнёры будут обладать массой
Видно, что распределение масс отличается от случая с одним дополнительным измерением, и что оно может сообщить нам как W, так и D.
Если же поперечное сечение канала будет другой формы — допустим, треугольное или полудиск, как показано на рис. 11, внизу, то мы получим другое распределение масс, отражающее точную форму треугольника или полудиска. И мы уже можем отбросить практические судовые каналы и представлять трёхмерное пространство, чьё поперечное сечение соответствует любой другой конечной двумерной форме, одной из приведённых на рис. 1 в статье о мирах с двумя пространственными измерениями: полному диску, или даже сфере или тору. Каждая из этих форм даст нам своё вид распределения масс КК-партнёров. И если дополнительных измерений будет три, или четыре, или пять… Возможно гораздо больше видов распределений.
Примеры некоторых распределений для безмассовых частиц с размерами дополнительных измерений, выбранными так, чтобы массы первых КК-партнёров были одинаковыми для каждого случая, даны на рис. 12. Очевидно, что для установления формы и размера дополнительных измерений придётся измерить массы достаточно большого количества КК-партнёров (и даже хотя бы подтвердить, что любые из новооткрытых тяжёлых частиц вообще являются КК-партнёрами), поэтому на то, чтобы понять природу любых дополнительных измерений, уйдёт время.
Рис. 12
А могут ли известные тяжёлые частицы материи быть КК-партнёрами более лёгких?
Тогда возникает очевидный дополнительный вопрос. Мы знаем, что среди известных элементарных частиц есть электрон, а также более тяжёлые его версии: мюон и тау. Есть верхний кварк, и более тяжёлые его версии — очарованный и истинный. Есть нижний кварк, и его более тяжёлые версии, странный и прелестный. Являются ли тяжёлые версии частиц КК-партнёрами лёгких?
На первый взгляд это соблазнительное предположение, но ответом на него будет твёрдое «нет». Извините. Это нисколько не тупой вопрос. Просто на него есть умный отрицательный ответ.
Мюон и тау, очарованный и истинный, странный и прелестный — все они получают свои массы благодаря полю Хиггса, а не благодаря импульсу из дополнительных измерений. Это чётко следует из детальных экспериментов. Подсказки можно найти в статье о том, что было бы, если бы поле Хиггса было нулевым. Обратите внимание — если бы поле Хиггса в среднем было нулевым, тогда электрон, мюон и тау не обладали бы массой (и каждый разбились бы на два типа частиц). Это не соответствует теории о том, что мюон и тау — КК-партнёры электрона.
Есть и множество других причин. Наиболее серьёзной из них, возможно, будет то, что из-за наличия у электрона заряда и из-за того, что он окружён электрическим полем, фотон обязан перемещаться в любом измерении, в котором перемещается электрон (хотя обратное уже неверно). Так что если у электрона есть КК-партнёры, то они должны быть и у фотона. Но из наших формул (и похожих на них более обобщённых) следует, что поскольку у фотона нет массы, а масса электрона (0,0005 ГэВ/c2) небольшая по сравнению с массой мюона (порядка 0,1 ГэВ/c2), если мюон — это КК-партнёр, то у фотона должен быть КК-партнёр сходной массы. Но такую частицу, если бы она существовала, открыли бы много лет назад. На самом деле, КК-партнёры фотонов не наблюдались в экспериментах, в которых изучались массы гораздо большие, чем масса Z-частиц — это многие сотни ГэВ/с2. Сама Z-частица тоже не может быть КК-партнёром фотона; она на него недостаточно похожа. А это значит, что и любые КК-партнёры электрона должны быть по меньшей мере настолько же тяжёлыми.
Куда двигаться дальше? К экспериментам
Мы прошли от теории (возможности дополнительных измерений, связанных с ними математики и геометрии) к предсказаниям (КК-партнёры). Следующий шаг: что нам известно о дополнительных измерениях из экспериментов? Мы пока не видели КК-партнёров в экспериментах, но можно спросить, что мы можем узнать из их отсутствия? Довольно много, как я объясню позже — вместе с описанием того, как попытки найти признаки дополнительных измерений продолжаются на Большом адронном коллайдере и в других местах.
Комментарии (57)
Dmitriy2314
09.01.2018 16:40-4Как то все спекулятивно звучит и притянуто за уши, пока с уверенностю можно сказать о существовании только одного дополнительного измерения — времени, и в этом времени пространство и все частицы наполняющие его и имеющие массу покоя, движутся со скоростью -"с" в направлении из прошлого в будущее.
VladimirFeschenko
09.01.2018 17:17Даже и не имеющие массы покоя (??) тоже движутся со скоростью «c»
Dmitriy2314
09.01.2018 17:29Главное то, что все куда то спешат со скоростью — "с", поавда одни бегут по пространству, а другие по тому измерению, что порожлает время.
VladimirFeschenko
09.01.2018 18:10+1Нет, все бегут в пространстве Минковского :)
Dmitriy2314
09.01.2018 19:19На мой взгляд, ПМ это ошибочная интерпретация ОТО, но об этом уже не сегодня и не в этой теме.
VladimirFeschenko
09.01.2018 20:09+1ПМ и ОТО — две (или четыре) большие разницы :)
Dmitriy2314
09.01.2018 20:27Да, спасибо за замечание имелось ввиду ПМ является предложенной интерпретацией пространства-времени СТО, но так как ОТО является продолжением СТО, то сути это не меняет.
Pshir
09.01.2018 18:21+1Всеми этими концепциями и названиями мы обязаны Эйнштейну, которые — несмотря на всё его известное недовольство концептуальными последствиями квантовой механики — был одним из основателей этой теории.
Концепцией и названием «квант» мы обязаны Максу Планку, а не Эйнштейну.
Pshir
09.01.2018 18:28Вопрос к разбирающимся. Насколько я понимаю, речь идёт про инертную массу. Что будет с гравитационной массой этих частиц?
VladimirFeschenko
09.01.2018 18:33Не, речь идёт просто про массу :) А уж «инерциальная» она или «гравитационная»… :)
VladimirFeschenko
09.01.2018 18:46Нету массы, только Е.
Dmitriy2314
09.01.2018 20:59Серьезно? Тогда давайте проведем эксперемент, возьмем планету Земля и нейтронную звезду где-то неподалеку, не вдаваясь в точные рассчеты, прикинем что время на НЗ идет на 20% медленее чем на земле(за 5 наших секунд там проходит 4). Теперь возьмем и проведем аннигиляцию электрон-позитрона, в результате чего и на земле и на НЗ появится 2 гамма кванта с энергией 1.02 Меv, после чего эти гамма кванты покидают НЗ, летят на землю и мы их фиксируем, но мы видем, что их энергия не
1.02 Меv, а 0,816 Меv, то есть фотоны испытали сдвиг в результати разности хода часов в разных гравитационных потенциалах(гравитационное красное смещение), и это еще даже не ЧД. Как по вашему после такого эксперемента будет разумно считать массу и энергию эквивалентом?
Sdima1357
10.01.2018 01:26Можно ведь интерпретировать и так: фотоны возле нейтронной звезды находятся в потенциальной гравитационной яме. Выйдя оттуда они потеряют энергию и соответсвенно и частоту и массу, так что по прежнему разумно считать энергию и массу эквивалентом. (Да и кстати два кванта каждый по 0.5 Mev)
Dmitriy2314
10.01.2018 03:43Гравитационная яма=временная яма, а точнее первое следствие второго.
Добавим сюда то, что закон сохранения энергии инвариантен как и скорость света, мы получим, то, что энергия тех фотнов уже изначально была меньше
Victor_koly
10.01.2018 11:48Гравитационная масса равна инерциальной. Точность в такой формулировке — около 2x10^-14 или лучше (на декабрь).
Значит в массе протона не более 18.8 мкэВ энергии движения элементарных частиц не воздействует гравитационно.
Также, с другой точки зрения, дополнительные измерения вокруг каждой частицы должны быть замкнуты в петлю. Условно говоря, не более 2x10^-14 площади «поверхности» 4-...9-мерной частицы припадает на её измерения №4-9 в такой форме, что «поток гравитонов» может улететь в эти измерения и не быть замечен в глобальных астрономических масштабах.
photino
10.01.2018 13:31Она совпадает с инертной.
Pshir
10.01.2018 14:37А как гравитационная масса в такой модели для частиц-партнёров считается?
photino
10.01.2018 15:13По аналогии с обычной четырехмерной теорией, нужно посчитать тензор энергии-импульса соответствующей моды и посмотреть, как он взаимодействует с гравитационным полем. Но нужно делать аккуратно, так как у гравитационного поля в многомерном пространстве компонент больше, чем в четырехмерном.
kauri_39
10.01.2018 15:12А не кроются ли проблемы с описанием гравитации на квантовом уровне в неверном понимании её природы? Купившись на похожесть формул Кулона и Ньютона, мы и в гравполе видим подобие э/м поля. Ищем гравитоны, обмен которыми между телами якобы вызывает их взаимное притяжение — по аналогии с обменом фотонами между зарядами. Вводим одно или несколько дополнительных пространственных измерений, чтобы с их участием в "обменном" механизме гравитации подтянуть теорию до реальности.
Но, может, у гравитации не обменный, а поглотительный механизм действия? Кванты материи/энергии поглощают кванты пространства и выводят их в пятое измерение, но — в не совсем пространственное, а в масштабное, назовём его так. Поскольку пространство у нас, согласно КТП, это энергетически плотная среда (физический вакуум), которая расширяется и раздвигает галактики по закону Хаббла, то локальное поглощение её квантов частицами материи и телами будет вызывать постоянный приток среды к телам, что и проявляется как гравполе тел.
Пятое масштабное измерение вовсе не умозрительное, а наблюдаемое. В пределах нашей Вселенной оно выражается в росте масштаба (размера) представителей каждой новой формы материи. И этот рост скачкообразный: человек, как представитель формы многоклеточных организмов, не может без инструментов разглядеть клетку, из которых состоит его организм, и не может разглядеть представителя следующей за ним формы — цивилизации, "клеточной" которой он является. Если двигаться в прошлое эволюции материи — вниз по пятому измерению, то в итоге мы придём к квантам энергии — фотонам и к квантам пространства — элементам энергетически плотной среды, стремящейся к расширению.
Дальше возникает дилемма: или мы считаем этот уровень "стенкой", точнее, "полом" будущей "комнаты" — нашей Вселенной, или "порогом" на нижний уровень масштабов. То есть считаем фотоны и сжимающие их кванты пространства разными видами вселенных предыдущего масштаба. И тогда считаем нашу Вселенную одной из многих соразмерный ей вселенных, которые расширяются навстречу друг другу, чтобы при взаимном сжатии образовать пространство более масштабной вселенной и фотоны в нём. Бесконечность масштабов вселенных — как "вниз", так и "вверх" от масштаба пространства нашей Вселенной — в этом и есть сущность 5 измерения.
Да, в него "выбрасываются" кванты пространства, поглощённые не только при создании гравполя частиц, но кванты, поглощённые при создании электромагнитного поля частиц. Только это разные механизмы поглощения, с разной избирательностью к элементам поглощаемой среды. Поэтому формулы Кулона и Ньютона похожи, но описывают разные по своему проявлению процессы.
Victor_koly
10.01.2018 17:17Бесконечность масштабов вселенных — как «вниз», так и «вверх»
Отличная идея, как для поза-позапрошлого десятилетия. Жаль, что её проверить пока не получается. Ни попасть на масштаб «вверх», ни разглядеть что-то из масштаба «вниз».
Pshir
10.01.2018 17:32Кванты материи/энергии поглощают кванты пространства и выводят их в пятое измерение, но — в не совсем пространственное, а в масштабное, назовём его так. Поскольку пространство у нас, согласно КТП, это энергетически плотная среда
Из этого следует макроскопическое нарушение закона сохранения энергии вблизи массивных тел, которое никто не наблюдает.kauri_39
11.01.2018 23:24Ваше «нарушение закона энергии вблизи массивных тел» наблюдается как гравполе этих тел и описывается как искривление ими метрики пространства.
Вы думаете, почему часы в гравполе замедляются? Потому что, если взять для очевидности атомные часы, то в вакууме с меньшей плотностью энергии снижена и частота излучаемых цезием фотонов, а она задаёт частоту кварцевого генератора в часах. То есть снижение энергии плотности среды вблизи массивных тел наблюдается, но не интерпретируется должным образом — согласно КТП. Возможно, потому, что это будет посягательством на вотчину ОТО-шных физиков и переделом рынка сбыта физ-мат услуг.
Что происходит, если в локальной области пространства — вокруг массивного тела — постоянно снижена энергетическая плотность пространства, точнее — плотность среды (физ.вакуума/эфира)? Правильно, в эту область постоянно притекает внешняя, более плотная среда. И проявляет себя как гравполе массивного тела, в частности, сообщает равное ускорение всем телам, которые свободно падают вместе с потоком среды на массивное тело. Замечено ещё Галилеем.
Хотя формально Вы правы — поглощение материей квантов пространства или квантов энергии плотной среды, являющейся пространством — это нарушение закона сохранения энергии этой среды. Но жить захочешь — будешь поглощать и выбрасывать в 5 измерение, лишь бы не давили так сильно. К тому же, Вселенная плевала на этот закон: сама расширяется с ускорением, а энергетическая плотность среды при этом не падает, пополняется за счёт масштабного 5 измерения. Физики обозвали сей феномен космологической постоянной, поругались между собой насчёт её значения (у ОТО-шников оно почти ноль, у КТП-шников — почти планковское), и объяснили массам, что это — тёмная энергия. Вот так и живём.
Dmitriy2314
12.01.2018 01:33Уже все это пережовано в комментариях ниже, а "ОТОшники".
А космологическая константа равна:
2997924583.1416562 Если поделить результат на текущий размер вселенной мы получим постоянную Хаббла.Victor_koly
12.01.2018 10:00Космологическая константа не может точно определять современное значение постоянной Хаббла. Вот когда доля темной (и прочей) материи упадет в 100 раз от текущего состояния (скажем до 0.25%), тогда «постоянная» Хаббла станет действительно постоянной.
P.S. Там не текущий размер Вселенной. Можно вводить «радиус Хаббла». Только тогда возникает вопрос — его значение чуть больше 4 млрд. св. лет. В какой системе отсчета будем измерять эти миллиарды? В условной «сопутсвующей» СО летящего из прошлого фотона?Dmitriy2314
12.01.2018 16:14Во первых зачем отвечать на "запоротый" коментарий, если там ничего не понятно, ввиду того, что знаки умножения между цифрами куда-то испарились.И вообще у меня такое чувство, что вы меня преследуете.
Dmitriy2314
10.01.2018 17:31-1Тут то вы правы, в случае с гравитацией все ищут тёмную кошку в тёмной комнате, которой там нет и быть не может, в том числе и вы. По сравнению с другими 3-мя фундаментальными взаимодействиями, ГВ это самая элементарная и понятная "сила". И так сформулируем ее:
Гравитация это — выполнение закона сохранения энергии в пространстве с неоднородным течением времени, неоднородность, которого вызванна наличием материи.Теперь рассмотрим конкретнее как это замедление времени работает для 3 основных видов энергии(масса, вакуум, фотоны):
Масса-она становится тяжелее прямо пропорционально замедлению времени, самый простой способ стать тяжелее для массы это набрать скорость, в результате чего масса переместится в точку где время течёт еще медленнее и разгонится ещё быстрее и так по наростающей пока не столкнется с поверхностью чего либо.
Энергия вакуума-пространства, в результате замедления времени оно искривляется, а точнее растягивается — его объём увеличивается. Математически этот аспект описывает ОТО.
Ну и фотоны, их длина волны уменьшается так же прямо пропорционально разнице хода часов.
Подведя итог можно заметить,
все, что происходит возле массивных тел, относительно удаленного от них наблюдателя будет иметь меньшую энергетическую ценность чем процесы происходящие в его системе отсчёта.
В свете всего этого можно сделать вывод о том, что чёрная дыра это масса с минимальной(если не нулевой) энергией покоя.Pshir
10.01.2018 17:36Масса-она становится тяжелее прямо пропорционально замедлению времени
Масса — лоренц-инвариантная величина.Victor_koly
10.01.2018 17:53Масса покоя или инвариантная масса есть ещё.
Pshir
10.01.2018 17:56Что значит, ещё? Только она и есть.
Victor_koly
10.01.2018 18:10Инвариантная масса может быть у пары частиц. Хотя да, кажется она все равно равна массе покоя.
З.Ы. Но, под парой частиц могут иметься в виду 2 фотона. В таком случае, речь идет о массе покоя той частицы (иногда — гипотетической), которая порождает своим распадом этих 2 фотона.
Dmitriy2314
10.01.2018 19:43Дядя по стой, Лоренц-инвариантность это чуть краеугольный камень всего того, что я выше написал, но есть ещё такое понятие как релятивистская масса и тут мы имеем дело именно с ней, пока тело не упадёт, нагреет поверхность, фотоны улетят и все.
Victor_koly
10.01.2018 21:20Нагреет поверхность — это в смысле от «силы трения» об окружающий газ? Это я уже где-то упоминал. Если масса уже релятивистская, значит при столкновении с любой другой массой это все разваливается на отдельные заряды (температура 500 миллионов градусов скажем у электронов). А заряды начинают излучать согласно класс. электродинамике. Естественно, поток энергии этого излучения следует представлять как фотоны определенной частоты.
З.Ы. Аналогично будет и для гипотетического «релятивистского пролета» тела через некую плотную атмосферу — тело расталкивает атомы. Если оно летит с невероятно высокой скоростью, то «абсолютно твердое тело» отталкивает электроны от атомов, либо же разгоняет их до не менее релятивистских скоростей. Если электрону дать кинетическую энергию 22 ГэВ, то он при столкновении с другим электроном (или кварком в нуклоне) сможет породить не только фотон, но и потяжелее что-то.
Pshir
10.01.2018 22:34есть ещё такое понятие как релятивистская масса
Такое понятие было 100 лет назад, когда некоторые люди почему-то очень не хотели расставаться с формулой p=mv. Но от этого, не имеющего никакого физического смысла, понятия отказались задолго до нашего с вами рождения. Насколько я знаю, даже из школьных учебников по физике его, наконец, убрали. Так зачем вы его вспоминаете?Dmitriy2314
11.01.2018 00:16-1Сорян, но вы несете ахинею в широкие массы. Релятивистское замедление и Лоренцево сокращение небось тоже убрали?
CaptainFlint
11.01.2018 00:34Игорь Иванов: Про релятивистскую массу — в последний раз
Вот несколько примеров, когда интуиция, основанная на релятивистской массе, приводит к неправильному предсказанию или к несостыковке с другими физическими утверждениями.
- Если тело движется со скоростью, очень близкой к скорости света, и его масса растет (а продольный размер сокращается), то значит, рано или поздно радиус Шварцшильда превысит размер тела и оно схлопнется в черную дыру. Разумеется, ничего подобного не происходит.
- Физики говорят, что хиггсовское поле отвечает за массу частиц (заметьте, без каких-либо эпитетов насчет массы). Получается, что чем быстрее частица движется, тем сильнее на нее действует хиггсовское поле. Это тоже неверно.
- В согласии с концепцией релятивистской массы, все фотоны тоже обладают какой-то массой. Получается, хиггсовское поле действует и на фотон? Нет конечно, фотон остается безмассовым — это важнейшее следствие хиггсовского механизма Стандартной модели.
- Физики говорят, что все электроны идентичны, и поэтому, в частности, работает принцип запрета Паули. Но как же они могут быть идентичны, если у них разные массы?
- Электрон в неподвижном атоме, в целом, неподвижен, т.е. в целом он никуда не летит. Но в согласии с квантовой механикой, он там как-то движется, причем у него там нет какой-то определенной скорости. Так какую массу мы ему будем приписывать?
Dmitriy2314
11.01.2018 02:34Радиус протона превосходит его ГР на 38 порядков, на БАК энергия протонов превосходила их энергию покоя на 4 порядка, и зачем ему лгать...
Victor_koly
11.01.2018 10:35Если говорить про разгон протона и радиус Шварцшильда, то есть 2 вопроса:
1. Хорошо, получаем блин, который в теории может иметь такую энергию (в СО определенного неподвижного наблюдателя), что выполняется условие
G*m_rel/(c^2)>r_rel, где r_rel — именно по оси движения. Для этого нам требуется разгон до кинетической энергии 3.38332963 ЭеВ.
После этого решаем предложенную мною задачку о гравитационном потенциале на поверхности упомянутого мною блина (с соотношением полуосей около 3 606 000 000:1) — в окрестности полюса на расстоянии порядка грав. радиуса массы около 3.38 ЭэВ/c^2.
2. А вот если мы точно подгоним 2 таких «блина» на столкновение (точно — это нам необходима компенсация поперечным импульсом дифракционных свойств нашей частицы-волны) — можем думать об образовании ЧД.
Pshir
11.01.2018 01:29Слушайте, что может быть проще, загляните в учебник, посмотрите, что там про это пишут.
Dmitriy2314
11.01.2018 14:37Учебники имеют свойство переписываться:).А вообще ладно, отстаньте от меня со своей РМ, в контексте предложеной мною теории гравитацию это ничего не меняет, энергия всех процессов в "гравитационном колодце" обьективно не может быть равной аналогичным процессам вне его в том числе и энергия массы покоя, и причина всему этому как раз Лоренц-инвариантность, потому как для гипотетического обитателя гравитационного колодца изолированного от внешнего мира время, и все что с ним связано идёт "нормально", с чем будет не согласен обитатель более быстрого времени.
Victor_koly
11.01.2018 15:03В гравитационном колодце у нас другой метрический тензор. Запишете легко через него преобразования Лоренца?
Что-то вроде
x_mu = g_mu_nu*u_nu*x_nu, где u_nu — компонента 4-скорости СО?Dmitriy2314
11.01.2018 16:23Так как я не могу писать коменты чаще чем раз в час отвечу здесь на 2 ваших вопроса:
По поводу протона, тут есть два варианта, стоит ли учитывать лоренцево сокращение, или нет, если мы хотим полностью превратить протон в ЧД, то видимо не стоит и нам для этого нужно увеличить энергию протона(если следовать теории "релятивистской массы") на 38 порядков, относительно его энергии покоя, но я лично не верю в возможность существования микроскпических ЧД в не зависимости от существования "РМ".
В любом случае в ближайшие пару сотен лет это экспериментально не проверяемо.
Терь по поводу гравитации и метрического тензора, не вижу в нем смысла так как я все доходчиво объяснил и без его наличия.Когда тело из точки А перемещается в точку Б где время идёт медленнее, то по ощущениям наблюдателя из точки Б тело буквально получило энергию из ниоткуда и он пытается это объяснить с помощью метрического тензора, в действительности произошло то, что можно назвать инфляцией- денег(энергии) в стране(гравитационной яме) стало больше, но в масштабах мировой экономики(вселенной) их стоимость никак не изменилось и если потратить энергию и попытаться вылететь из ГЯ, то в итоге мы получим тоже количество баксов, что и раньше, как то так вот)Victor_koly
11.01.2018 18:11Я могу раз в 5 минут:)
Получить ЧД при столкновении 2 частиц — это конечно невозможно. Я же не даром предлагал «миллиарды БАКов».
vassabi
хмм, а может такое быть, что первый КК-партнер фотона настолько массивный, что образует планковскую черную дыру?
VladimirFeschenko
Фотон — видимо нет, он совсем электромагнитный, хотя при больших энергиях — хз.
offtop: ура, новые картинки :)
Tyusha
Частицы-партнёры такой большой (планковской) массы могут жить только в дополнительных измерениях плановского радиуса. А это уже совсем другая история, где все сказанное в статье не работает.
vassabi
но, ведь с точки зрения «обычного» фотона это же будет черная дыра (с горизонтом событий и т.д.) или нет?
VladimirFeschenko
Нет, «обычный» фотон с лишними измерениями не связывается, максимум, или электрон получится, или позитрон.
vassabi
ну вот, а в последнем абзаце написано: «Так что если у электрона есть КК-партнёры, то они должны быть и у фотона.»
про фотон мне было интересно в смысле горизонта событий — сможет ли он улететь от такой частицы или упадет на нее?
или вы что-то другое имели в виду?
VladimirFeschenko
Фотон — сможет. Или нет… Не фалцифицируемо :)
Tyusha
Чёрные дыры зря демонизируют, что они всё затягивают. Это обычные тяготеющие центры 1/r^2. Чтобы планковская дыра что-то затянула, в неё надо ещё попасть, а её гравитационный радиус тоже планковский 10^-33 см. Т.е. если говорить в терминах частиц, сечение взаимодействия у неё 10^-66 см2, что на жуткие 30, Карл, порядков (!) меньше например сечения взаимодействия нейтрино с веществом, которое прописывает Землю насквозь миллион раз. Это значит, что планковская ЧД с веществом не взаимодействует, и никого никуда не затянет.
Victor_koly
ЧД планковской массы взаимодействует гравитационно и на расстоянии более 0.52 ангстрема создает силу гравитации меньше, чем планета Земля на расстоянии радиуса Земли.
Если бы создать нанодетектор, от которого сила тяжести Земли может оторвать электрон (правда ему нужно иметь заряд наверное не больше 1 ставшего свободным протона на 89 аг массы), то он может среагировать на пролет такой ЧД на расстоянии 0.52 ангстрема от этого электрона).
vassabi
То есть, в N+1 мерном пространстве — это частица, а в N-мерном — «несветящаяся» черная дыра и все нормально?
Victor_koly
Если есть кинетическая энергия — может переходить в грав. волны. Сама по себе столь малая ЧД не может излучать грав. волны. Но, если она поглотит хотя бы 1 протон — его энергия будет исторгнута за очень малое время (по формулам — меньше планковского). То есть, такую маленькую ЧД нужно очень быстро «кормить» — скажем 1 планковскую массу на 100 времен Планка, пока она не «подрастет» по площади горизонта и не станет излучать меньшую мощность.
VladimirFeschenko
… стоп… нет не получтся из фотона позитрона… :)
Энергия есть, а заряду то нету… чё там об этом Нётер говорит?