Перевели неправильно конец статьи. Если капля будет падать вверх, то тогда скейт будет возможен =)

Предисловие. В данном комментарии предложена модель Вселенной, в которой проблему антиматерии можно считать решённой: в нашей Вселенной искать антиматерию не надо.

ТЕОРИЯ ВСЕЛЕННОЙ

Основные положения теории Вселенной (вещества, антивещества, квантов)

Теория Вселенной может быть построена на следующих представлениях.

1. Исходное представление о всей Вселенной: Вселенная не ограничена её наблюдаемой областью. Она бесконечна в пространстве и во времени. Наша (наблюдаемая, видимая) часть Вселенной – это только сверхмалая пространственно-временная область с суммарным барионным зарядом одного знака. За пределами наблюдаемой пространственно-временной области Вселенной находятся вселенные, подобные нашей, но с суммарным барионным зарядом противоположных знаков. Число таких вселенных бесконечно. Суммарный барионный заряд всей Вселенной равен нулю.
2. Всё, что в действительности существует в наблюдаемой части Вселенной и за её пределами, включая все известные и ещё не открытые элементарные частицы, античастицы, кванты, физические поля, есть бесконечное, динамичное восьмимерное непрерывное дифференциально-геометрическое многообразие.
3. Четыре измерения данного восьмимерного многообразия представлены во Вселенной физически ненаблюдаемым четырёхмерным пространственно-временным континуумом.
4. Ещё четыре измерения восьмимерного многообразия представлены во Вселенной физически наблюдаемым четырёхмерным волновым континуумом, который проявляется в виде существующих во Вселенной элементарных частиц, античастиц, квантов.
5. Каждой точке четырёхмерного пространственно-временного континуума может быть поставлено в соответствие некоторое значение (релятивистской) плотности функции Лагранжа.
6. Каждой точке четырёхмерного волнового континуума может быть поставлено в соответствие некоторое значение спектра плотности функции Лагранжа.
7. Плотность функции Лагранжа и спектр плотности функции Лагранжа связаны между собой двумя кратными интегралами Фурье: 1) четырёхкратным интегральным преобразованием плотности функции Лагранжа в спектр плотности функции Лагранжа с пределами интегрирования от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность» по четырём пространственно-временным координатам и 2) четырёхкратным интегральным преобразованием спектра плотности функции Лагранжа в плотность функции Лагранжа с пределами интегрирования от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность по четырём компонентам волнового 4-вектора.

Следствия из данного подхода просто удивительны. В частности, все частицы (и античастицы), кванты могут быть представлены в виде физически наблюдаемых спектров плотности функции Лагранжа, которые имеют конечные пространственно-временные размеры, обладают массой и импульсом. Для этого нужно воспользоваться соотношениями неопределенностей: каждое из 4-х произведений среднеквадратичных отклонений компонент волнового 4-вектора от их средних значений на среднеквадратичные отклонения пространственно-временных координат от их средних значений больше или равно 1/2. Также нужно иметь в виду, что плотность функции Лагранжа принципиально не может быть определена точно ни в одной пространственно-временной точке (для такого точного определения потребовалось бы сосредоточить в этой точке информацию о распределении спектра плотности функции Лагранжа во всей бесконечной Вселенной). Аналогично, спектр плотности функции Лагранжа принципиально не может быть определён точно ни в одной точке четырёхмерного волнового континуума (для такого точного определения потребовалось бы сосредоточить в этой точке информацию о распределении плотности функции Лагранжа во всей бесконечной Вселенной). Возникающие неопределённости функции Лагранжа и спектра функции Лагранжа и есть коренная причина существования дискретно распределённого вещества и физических полей. Указанные неопределённости возникают вследствие того, что пределы интегрирования в четырёхкратных интегралах Фурье при определении плотности функции Лагранжа и спектра плотности функции Лагранжа внутри элементарных частиц, античастиц, квантов нельзя принимать бесконечными – в соответствии с выше указанной причиной. Эти пределы должны соответствовать соотношениям неопределённостей: каждое из 4-х произведений среднеквадратичных отклонений компонент волнового 4-вектора от их средних значений на среднеквадратичные отклонения пространственно-временных координат от их средних значений должно быть равно 1/2.

Уместно заметить, что исходным представлением была непрерывность 8-мерного дифференциально-геометрического многообразия, но, вместе с тем, соотношения неопределённостей требуют существования дискретно распределённого вещества, антивещества, квантов.

Динамика Вселенной

Во многих областях физической науки применяется понятие «Функция Лагранжа». Отношение функции Лагранжа для заданной физической системы к единице трёхмерного пространственного объема, занимаемого данной физической системой, называют плотностью функции Лагранжа. Плотность функции Лагранжа в общем случае зависит от четырех переменных: от времени и трёх пространственных координат. С помощью четырёхкратного интегрального преобразования Фурье она может быть представлена в виде спектра. При этом спектр плотности функции Лагранжа в общем случае будет являться функцией четырех компонент волнового вектора.

Спектр плотности функции Лагранжа может быть представлен четырехкратным интегралом Фурье от плотности функции Лагранжа по четырем пространственно-временным координатам.

Плотность функции Лагранжа может быть представлена четырёхкратным интегралом Фурье от спектра плотности функции Лагранжа по четырём компонентам волнового 4-вектора.

В теории информации два указанных преобразования называют парой. Пределы интегрирования в каждом из двух преобразований в рассматриваемой паре – от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность» (по четырем пространственно-временным координатам в первом интегральном преобразовании и по четырем компонентам волнового 4-вектора во втором интегральном преобразовании).

Попытаемся применить изложенное к Вселенной в целом (не только к наблюдаемой области), – какой бы она ни была протяжённой во времени и в пространстве, при этом имея ввиду возможность обращения времени и пространственную инверсию (в рассматриваемой паре время, пространственные координаты и компоненты волнового 4-вектора, обозначающие пределы интегрирования, могут быть и со знаком и «плюс» и со знаком «минус».

Мысленно разделим всю Вселенную на трёхмерные пространственные области воображаемой трёхмерной сеткой. Пусть число пространственных областей в сетке равно N. Устремим N к бесконечности. Тогда объём каждой пространственной области будет стремиться к нулю. Такие (нулевые) пространственные области (по сути, точки, не имеющие объёма) могут принадлежать как внутренней структуре той или иной элементарной частицы, так и находиться за пределеми внутренней структуры элементарных частиц или квантов.

В соответствии с изложенным каждой нулевой пространственной области должна соответствовать определённая плотность функции Лагранжа. Но чтобы её точно определить через спектр, нужно сначала точно определить сам спектр плотности функции Лагранжа в интервале значений пространственно-временных координат от «минус бесконечность» до «плюс» бесконечность.

Спектр плотности функции Лагранжа математически точно определяется через плотность функции Лагранжа с помощью первого преобразования Фурье с пределами интегрирования от от «минус бесконечность» до «плюс» бесконечность по четырём пространственно-временным координатам.

Таким образом, чтобы, например, в заданный момент времени точно определить плотность функции Лагранжа в какой-либо пространственной точке Вселенной, необходимо в этой точке каким-то способом в этот момент сосредоточить полную информацию о пространственно-временном распределении плотности функции Лагранжа во всей Вселенной: и в прошлом, и в будущем, и в наблюдаемой Вселенной, и за её пределами. И это относится к каждой точке Вселенной. В этом случае Вселенная оказывается переполненной информацией. Можно ли принять такую точку зрения? Если нет, то, как следствие, плотность функции Лагранжа принципиально не может быть определена точно ни в одной точке Вселенной.

Функция Лагранжа есть трёхкратный интеграл от плотности функции Лагранжа по трём пространственным координатам с заданными пределами. Если пространственные пределы ограничены, скажем, размерами протона, то функция Лагранжа для него не будет определена точно. И это принципиально. Действие для этого протона как интеграл от функции Лагранжа по времени также не будет определено точно. И тоже принципиально.

Таким образом, динамика Вселенной оказывается в целом неопределённой – в силу допущения о том, что ни в одной точке Вселенной физически невозможно сосредоточить полную информацию о распределении плотности функции Лагранжа во всей Вселенной.

Изложенное здесь в развитии (на основе четырёхкратных преобразований Фурье плотности функции Лагранжа в спектр и спектра плотности функции Лагранжа в плотность функции Лагранжа, а также четырех соотношений неопределённостей для компонент волнового вектора и пространственно-временных координат) приведут, возможно, к созданию теории Всего.

При таком подходе частицы и кванты – это спектры, а пространтство имеет восемь измерений (два подпространства по четыре измерения каждое). Одно подпространство (пространство-время) оказывается физически ненаблюдаемым, а второе (назовём его волновое) представлено физически наблюдаемыми частицами и квантами.

Соотношения неопределённостей во Вселенной

В квантовой теории соотношения неопределённостей Гейзенберга между проекциями импульса и пространственными координатами, энергией и временем играют важнейшую роль и органически связаны с принципом дополнительности Н. Бора.

В теории волн в соотношения неопределённостей вместе с пространственно-временными координатами входят не проекции импульса и энергия, а компоненты волнового 4-вектора.

Разложение плотности функции Лагранжа в спектр – это переход к волновому описанию пространственно-временного континуума. Такое описание обладает следующим свойством: вблизи некоторой заданной пространственной точки волны будут иметь одну и ту же фазу, и в результате все амплитуды волн спектра плотности функции Лагранжа сложатся, а в вдали от этой точки будут гасить друг друга из-за разнобоя в фазах. Таким образом, ненулевая плотность функции Лагранжа будет сосредоточена вблизи заданной пространственной точки. Понятие «вблизи» определяется соотношением длины волны и расстояния до заданной пространственной точки. Если это расстояние соизмеримо с длиной волны, то применимо понятие «вблизи», если нет, то волны взаимно гасят друг друга, и плотность функции Лагранжа стремиться к нулю. Оказывается, согласно теории волн размер пространственной области, в которой волны имеют примерно одинаковую фазу обратно пропорционален ширине спектра в этой области.

Точные соотношения неопределённостей для компонент волнового 4-вектора и пространственно-временных координат по теории волн можно сформулировать следующим образом: каждое из 4-х произведений ширины спектра компонент волнового 4-вектора на координаты пространственно-временной области, в которой определяется ширина спектра, больше или равны 1/2.

Например, если размер пространственной области приблизительно равен размеру, скажем, нейтрона, то из сформулированных соотношений неопределенностей можно определить интервал волновых чисел, соответствующих данному нейтрону. Из соотношений неопределённостей также следует, что с уменьшением интервала волновых чисел возрастает пространственный размер, а с уменьшением частоты увеличивается интервал времени. Действительно, возраст наблюдаемой Вселенной сейчас оценивается в 13,7 млрд. лет. Это самый большой временной интервал в наблюдаемой Вселенной. Величина, обратная возрасту наблюдаемой Вселенной, имеет размерность частоты и по величине оказывается равной постоянной Хаббла, то есть лежит в пределах 50–100 (км/с)/Мпк. Произведение постоянной Хаббла на возраст наблюдаемой Вселенной – примерно 1. Этот факт либо случайность, либо одно из подтверждений предлагаемого подхода.

В любом случае четырёхкратные преобразования Фурье, рассмотренные в сообщениях под названиями «Теория Вселенной» и «Динамика Вселенной» в сочетании с соотношениями неопределённостей между компонентами волнового 4-вектора и пространственно-временными координатами дают возможность перейти к анализу следствий.

Можно ожидать, что масса частиц и квантов, спин, электрический заряд, электромагнитное и гравитационное поля  – это физически наблюдаемые свойства спектра плотности функции Лагранжа, определённого в волновом подпространстве.

Вещество и антивещество: барионная симметрия

Предисловие В основу данной публикации положен подход, изложенный в сообщениях «Теория Вселенной», «Динамика Вселенной» и «Соотношения неопределённостей во Вселенной» (на http://quantum-tech.ru/).

Барионная асимметрия – это один из проблемных вопросов современной космологии, который до сих пор не решён удовлетворительно.

В данном сообщении будет показано, 1) что проблема барионной асимметрии может быть решена и 2) как её можно решить. Для сокращения объёма текста введём систему обозначений:

S(k0,k1,k2,k3) – спектр плотности функции Лагранжа,

L(x0,x1,x2,x3) – плотность функции Лагранжа,

k0,k1,k2,k3 – компоненты волнового 4-вектора,

x0,x1,x2,x3 – пространственно-временные координаты.

В соответствии с преобразованиями Фурье спектр S(k0,k1,k2,k3) может быть выражен через плотность функции Лагранжа L(x0,x1,x2,x3), а L(x0,x1,x2,x3), в свою очередь, через спектр S(k0,k1,k2,k3) четырёхкратными интегралами Фурье с пределами интегрирования от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность» по x0,x1,x2,x3 и k0,k1,k2,k3, соответственно.

Оба интеграла Фурье можно представить в виде следующих сумм:

S(k0,k1,k2,k3) = S ' (k0,k1,k2,k3) + S ' ' (k0,k1,k2,k3), (1)

L(x0,x1,x2,x3) = L ' (x0,x1,x2,x3) + L ' ' (x0,x1,x2,x3). (2)

В (1) и (2) пределы интегрирования разбиты на два интервала: для

S ' (k0,k1,k2,k3)

и

L ' (x0,x1,x2,x3)

от нуля до «плюс бесконечность», а для

S ' ' (k0,k1,k2,k3)

и

L ' ' (x0,x1,x2,x3)

от нуля до «минус бесконечнсть».

Проблема барионной асимметрии в данном подходе решается путём введения следующей нормировки:

S ' (k0,k1,k2,k3) – S ' ' (k0,k1,k2,k3) = 0, (3)

L ' (x0,x1,x2,x3) – L ' ' (x0,x1,x2,x3) = 0. (4)

Действительно, при обращении времени и пространственной инверсии в интегралах

S ' ' (k0,k1,k2,k3)

и

L ' ' (x0,x1,x2,x3)

составляющая плотности функции Лагранжа

L ' ' (x0,x1,x2,x3)

и соответствующий ей спектр

S ' ' (k0,k1,k2,k3)

должны определять антивещество, – исходя из предположения, что CPT-теорема верна.

Следует заметить, что нормировка (3), (4) невыполнима, если допустить, что за пределами видимой части Вселенной нет вселенных, состоящих из антивещества.

С точки зрения предлагаемого подхода наша Вселенная во всех направлениях – это полупериод волны искривлённого пространства-времени, частота которой численно равна половине постоянной Хаббла. Энергия, заключённая в этой кривизне, по-видимому, и является той причиной, вследствие которой примерно 13,7 млрд. лет назад возникло вещество в наблюдаемой Вселенной – почти одновременно в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров. И ещё. Число вселенных, состоящих из вещества и состоящих из антивещества, скорее всего, бесконечно. Наша Вселенная – одна из них.

Возникновение вселенных

В настоящее время представление о возникновении нашей Вселенной основано на открытии Хаббла и вычислениях А. Фридмана и называется Большим взрывом. С Большим взрывом связано много нерешённых в космологии проблем. Согласно сообщениям «Теория Вселенной», «Динамика Вселенной», «Соотношения неопределённостей во Вселенной», «Вещество и антивещество: барионная симметрия», опубликованным на сайте http://quantum-tech.ru/, наша Вселенная представляет собой одну из бесконечного числа вселенных, состоящих из вещества, и антивселенных, состоящих из антивещества, – в бесконечном пространстве-времени. Такой взгляд на строение Вселенной в целом требует пересмотра вопроса о возникновении нашей (наблюдаемой, видимой) Вселенной.

Проблема сингулярности была и остаётся. Самый простой способ решить эту проблему – заменить представление о возникновении нашей Вселенной из сингулярного состояния альтернативным вариантом.

Предположим, что 13,7 млрд. лет назад наша Вселенная была пустая, без вещества. Но существовала кривизна пространства-времени, плавно, волнообразно переходящая из области кривизны с одним знаком в область кривизны с противоположным знаком. Это волнообразное чередование знака кривизны простиралось бесконечно в пространстве и во времени. Но кривизна – это энергия, заключённая в пространстве-времени.

Можно предположить, что 13,7 млрд. лет назад кривизна пространства-времени в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров достигла некоторого критического значения. Энергия, заключённая в искривлённом пространстве-времени, высвободилась в виде вещества (сначала нейтронов). Этот процесс охватил одновременно всю область в радиусе 1,2 на 10 в 26 степени метров. Через короткое время (порядка в среднем 15,3 минут) нейтроны распались на протоны, электроны и нейтрино. Затем из протонов и электронов образовались атомы водорода…

Такое представление о возникновении нашей Вселенной обходится без непонятной, необъяснимой сингулярности. Вопрос о «бесплатном ланче» тоже снимается; если Вселенная в целом – волнообразное чередование кривизны пространства-времени с разными знаками, то энергия, заключённая в пространстве-времени с кривизной, и есть тот «материал», из которого образовалось вещество в нашей Вселенной. В областях пространства-времени, занятых антивеществом (антивселенные) кривизна имела противоположный знак.

Изложенное здесь представление о возникновении вселенных, в том числе и нашей, не противоречит ни одному закону физики, основано на преобразованиях Фурье и соотношениях неопределённостей компонент волнового 4-вектора и пространственно-временных координат. Кроме того, введение многомерного пространства (8 измерений, 2 по 4) представляется вполне оправданным, логичным и понятным.

Эволюция Вселенной

Данное сообщение основано на предыдущем: «Возникновение вселенных» (см. на http://quantum-tech/ в рубрике "Публикации читателей). Отметим главное в предыдущем сообщении.

"… Предположим, что 13,7 млрд. лет назад наша Вселенная была пустая, без вещества и квантов. Но существовала кривизна пространства-времени, плавно, волнообразно переходящая из области кривизны с одним знаком в область кривизны с противоположным знаком. Это волнообразное чередование знака кривизны простиралось (и простирается) бесконечно в пространстве и во времени.

Но кривизна пространства-времени – это энергия, заключённая в ней. Можно предположить, что 13,7 млрд. лет назад кривизна пространства-времени в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров достигла некоторого критического значения. Энергия, заключённая в искривлённом пространстве-времени, высвободилась в виде вещества (сначала нейтронов). Этот процесс охватил одновременно всю область расстояний в радиусе 1,2 на 10 в 26 степени метров. Через короткое время (порядка в среднем 15,3 минут) нейтроны распались на протоны, электроны и нейтрино. Затем из протонов и электронов образовались атомы водорода…".

С появлением нейтронов время и пространство обрели современный смысл. Поэтому 15,3 минуты с момента возникновения нейтронов и 15,3 минуты сейчас – это один и тот же интервал времени (одна секунда в момент возникновения нейтронов и одна секунда сейчас – это одна и та же секунда), а один метр в момент возникновения нейтронов и один метр сейчас – это один и тот же метр.

Таким образом, возникновение времени и пространства непосредственно связано с возникновением нейтронов (появились спектры, точки отсчёта расстояний, а значит, появились масштабы времени и длины). Другими словами, можно сказать, что время и пространство возникли 13,7 млрд. лет назад. Но остались физически ненаблюдаемыми (если не считать кривизны). Нейтроны возникли тоже 13,7 млрд. лет назад, но они являются спектрами плотности функции Лагранжа и поэтому физически наблюдаемы. В течение интервала времени 13,7 млрд. лет ход времени не менялся, не менялся также и масштаб расстояний.

Эволюция нашей Вселенной происходила по схеме: возникновение нейтронов одновременно в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров, вместе с ними слабого, сильного и гравитационного взаимодействий – распад нейтронов на протоны, электроны и нейтрино под воздействием слабого взаимодействия и одновременное возникновение электромагнитного взаимодействия – образование атомов водорода под воздействием электромагнитного взаимодействия – образование звёзд, планет, галактик и скоплений галактик под воздействием гравитационного взаимодействия – охлаждение планет, образование воды и атмосферы на Земле и на других планетах нашей Вселенной – возникновение жизни и цивилизаций.

Всё сказанное здесь об эволюции нашей Вселенной справедливо по отношению также и к другим вселенным и антивселенным. Похоже, число цивилизаций во всей Вселенной (а не только в нашей, видимой, наблюдаемой её части) бесконечно.

См. также сообщения на http://quantum-tech.ru в рубрике «Публикации читателей», на http://vkontakte.ru/ и на http://bor403.ya.ru/: «Теория Вселенной», «Динамика Вселенной», «Соотношения неопределённостей во Вселенной», «Вещество и антивещество: барионная асимметрия», «Возникновение вселенных».

Там же есть уравнения теории.

На http://vkontakte.ru/ и на http://bor403.ya.ru/ опубликована ещё одна статья (последняя на данный момент): «Эволюция Вселенной». Есть объяснение, почему можно обойтись без представления о сингулярном состоянии Вселенной.

PS. В современных стандартных космологических теориях «лишние измерения» стараются скрыть, пытаются как-то объяснить, почему они физически не наблюдаемы. В данном подходе всё наоборот: компактифицированные 4 измерения восьмимерного многообразия – это физически наблюдаемые элементарные частицы и кванты; их не надо скрывать. И не надо объяснять существование в теории «лишних» четырёх измерений.

Курнышев Б.С., д.т.н., проф. Ивановский государственный энергетический университет

Попытки ученых создать чисто физическую модель происхождения Вселенной основываются на трех постулатах:

1) все явления природы могут быть исчерпывающе объяснены физическими законами, выраженными в математической форме;
2) эти физические законы универсальны и не зависят от времени и места;
3) все основные законы природы просты.

Содержание предложенной теории соответствует этим постулатам.

Похоже, что ещё никто не предлагал ничего подобного.