Сегодня, ребятишки, немного о космической физике, которая работает у каждого из вас на ладошке.
Время на спутниках GPS идёт не так, как на Земле.
Спутники GPS летают на высоте около 20 200 км, движутся со скоростью примерно 3,9 км/с — почти 14 000 км/ч — и совершают оборот вокруг Земли примерно за 12 часов.
Из-за скорости спутника специальная теория относительности Эйнштейна заставляет его атомные часы отставать примерно на 7 микросекунд в сутки.
Но на такой высоте земная гравитация слабее, поэтому по общей теории относительности те же часы, наоборот, спешат примерно на 45 микросекунд в сутки.
Итого: −7 + 45 = +38 микросекунд в сутки.
Звучит смешно, пока не вспомнишь, что свет за одну микросекунду проходит почти 300 метров.
Поэтому 38 микросекунд соответствуют примерно 11,4 километра пути светового сигнала. Релятивистские эффекты приходится учитывать в самой системе GPS, иначе точная спутниковая навигация просто не работала бы.
Мне 15 и я сам учу вышмат и физику, и решил создать toy-model. Приятного и буду рад помощи в коментах.
Все мы привыкли читать посты о физике, в которых описывается то, что уже давно открыто и было до нас.Как насчет поговорить о моей собственной теории, которую вы никогда и нигде не слышали?
КТЦ - Квантовая теория циклов.
Это будет не баян и не нейросетевой бред. Теория полностью придумана мной, она научно доказуема по формулам и косвенно проверяема на нашем синхротроне.
Теория струн крутится с 11 измерениями, но что если мы споткнулись на самом базовом понятии, с которого начинается любая физика? Давайте отбросим осторожность и зайдем с с другой стороны: времени в нашей Вселенной не существует. Это иллюзия.
БЛОК 1. ИЛЛЮЗИЯ ВРЕМЕНИ И ПЕРВОРОДНЫЙ ХОЛСТ INFRASPACE
1.1. Статичный монолит
Наука утверждает, что на самом глубоком, микроскопическом уровне времени как отдельной стрелы или координаты просто нет. Наша Вселенная в своей основе - это застывший, вечный четырехмерный монолит, который "уже целиком случился". Привычное нам время - секунды, минуты, часы - это лишь иллюзия нашего восприятия. Мозг просто придумал этот счетчик, чтобы ему было проще обрабатывать сигналы из окружающего мира.
1.2. Пространство до пространства
До появления нашего привычного мира существовал полный хаос, который я назвал Infraspace. В нем не было расстояний, не было понятий лево и право, не было метров и секунд. Если проводить аналогию - это полностью выключенный монитор компьютера. На нем еще нет пикселей и координатной сетки, только глухая чернота.
1.3. Вспышка и кристаллизация
Пространство рождается динамически. Импульсом для его создания выступает мощная вспышка энергии. Я назвал эти кванты энергии Creato-photons. Пролетая через первородный хаос, эта вспышка заставляет его застывать и кристаллизоваться в стабильную, жесткую сеть. Ячейки этой сети я назвал Creatons.
1.4. Что такое время на самом деле
Creaton - это базовый, самый крошечный пиксель ткани нашего пространства. И вот здесь раскрывается суть модели: время - это эмерджентное свойство системы. Это означает, что у отдельных кирпичиков этого свойства нет, а у всей структуры целиком оно появляется. Время - это просто эмерджентный счетчик, количество пикселей пространства, которые последовательно зажигаются и фиксируются в реальности мощным энергетическим фронтом. Если пиксели перестают зажигаться - время исчезает.
Рис. 1. Стабильная трехмерная сеть Креатонов (пикселей пространства), застывшая после фазового перехода
БЛОК 2. СКРЫТАЯ МАССА И НАТЯЖЕНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ТКАНИ
2.1. Катастрофа квантовой пустоты
Современная физика сталкивается с кошмарной проблемой при попытке рассчитать энергию пустого космоса. Формулы квантовой теории предсказывают, что вакуум должен обладать колоссальной, бесконечной массой. Эта скрытая энергия должна была разорвать Вселенную в первую же секунду её существования. Но в реальности пустой космос ничего не весит. Наша модель легко решает этот парадокс через закон экранирования.
2.2. Механизм космического замка
В нашей модели Планковская масса вакуума полностью нейтрализуется внутри связанной креатонной сети. Где она хранится? Она заперта в потенциальной энергии чудовищного натяжения самой сети, работая как сжатая до абсолютного предела пружина. Логически это прямой аналог механизма конфайнмента из физики элементарных частиц, где огромная энергия поля заперта внутри системы. Благодаря этому идеальная, неповрежденная сеть креатонов макроскопически кажется нам абсолютно невесомой пустотой.
2.3. Масса как ошибка системы
Масса и гравитация в привычном нам понимании проявляются исключительно там, где в этой сети происходит дефект или локальный разрыв. Почему после разрыва появляется масса и сколько она весит? В момент, когда нить креатонной решетки лопается, колоссальная потенциальная энергия натяжения высвобождается. По закону эквивалентности Эйнштейна (E = mc^2) эта освобожденная энергия мгновенно переходит в массу. Один такой фундаментальный разрыв весит строго Планковскую массу - около 2.17 * 10^-8 килограмма.
2.4. Чудовищная Планковская жесткость
Силу, с которой края этого разрыва пытаются соединиться, можно рассчитать по строгой формуле жесткости пространства: F = c^4 / G. Постоянная G здесь равна 6.67 * 10^-11. Для простоты округлим скорость света c до красивых 300 000 км/с. На фундаментальном уровне константа c - это коэффициент пропускной способности креатонной среды, определяющий, как быстро сеть способна передавать энергию. Подставив константы, мы получим чудовищный предел силы во Вселенной: 1.21 * 10^44 Ньютонов. Гравитация планет и черных дыр - это эмерджентный отклик системы, которая пытается залечить дефект ткани под действием этой безумной Планковской силы.
БЛОК 3. МАТЕМАТИКА ПЕРЕХОДА И ГЛАВНОЕ УРАВНЕНИЕ
3.1. Язык квантовых траекторий
Чтобы описать рождение пикселей-креатонов из первородного хаоса Infraspace, нам не обойтись без высшей математики. Для этого в нашей модели используется аппарат квантовой теории поля, а именно - функциональный интеграл по траекториям. Говоря простым языком, это уравнение, которое собирает воедино все возможные варианты зарождения геометрии нашей Вселенной и выдает итоговую вероятность фазового перехода хаоса в стабильную сеть.
3.2. Анатомия главного уравнения
Математический каркас модели выглядит следующим образом: мы берем интеграл от экспоненты, внутри которой зашито действие Максвелла и детерминант метрики пространства. В знаменателе формулы стоит фундаментальная комбинация констант. Чтобы не уходить в дебри девятизначных чисел, мы округлили скорость света c до красивых 300 000 км/с, о чем честно предупреждаем читателя. Наглядно:
3.3. Роль гравитационной константы
Вторым важнейшим элементом расчетов выступает гравитационная постоянная G, которая равна 6.67 * 10^-11. Именно она отвечает за масштабы взаимодействия. Магия уравнения заключается в том, что при переходе к мнимому времени (математический прием Уик-вращения) наш интеграл перестает выдавать бесконечности, которые обычно ломают уравнения Эйнштейна, и красиво описывает точку кристаллизации сети креатонов.
3.4. Временной запрет Паули
Второе важнейшее уравнение модели вводит понятие Волевого Запрета Паули на временной координате. Это математическое правило запрещает времени двигаться назад во времени, стирая старую информацию или дублируя кадры Вселенной. Прошлое жестко запечатывается Креатонным Монолитом, превращаясь в жесткую геометрию, а фотоны могут двигаться только вперед, рождая новые пиксели пространстве.
БЛОК 4. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЛИМИТЫ И КВАНТОВЫЙ ОТСКОК ЯДРА
4.1. Избавление от деления на ноль
Главная беда уравнений Эйнштейна - это сингулярность. По старым теориям, при сжатии Вселенной вся её масса должна схлопнуться в точку с бесконечной плотностью. Математически это деление на ноль, то есть тупик. Наша модель полностью избавляет космологию от этого лага бесконечности с помощью критической плотности Креатонного Монолита.
4.2. Круговорот Креато-фотонов и Тёмной энергии
Расширение Вселенной не вечно. Прямо сейчас родительские Креато-фотоны летят сквозь хаос, кристаллизуя новые участки сети, что порождает критическое натяжение и ESBL - то есть выделение Тёмной энергии. Но этот ресурс ограничен. Когда родительские Креато-фотоны исчерпают свой энергетический потенциал, лавинообразный рост Тёмной энергии прекратится. Упругое натяжение космической ткани ослабнет, и глобальная гравитация Монолита начнет неумолимо стягивать все креатоны и фотоны обратно в одну точку.
4.3. Сверхсветовой разгон и Сверхплотное Скопление UDCC
В процессе этого тотального сжатия гравитация вместе с натянутыми петлями пространства начинает действовать как гигантская космическая праща. Накапливая колоссальную кинетическую энергию, фотоны внутри сжимающихся петель преодолевают стандартный порог в 300 000 км/с и разгоняются до сверхсветовой скорости. В финале этого гравитационного пике вся масса Вселенной спрессовывается в состояние UDCC (Сверхплотное Креатонное Скопление). Креатоны физически не могут быть сжаты плотнее своего неделимого Планковского объема. Плотность достигает предела - 5.1 * 10^96 кг/м³, и встречное квантовое давление петель мгновенно обнуляет скорость сжатия.
4.4. Пиковая мощность космической рогатки
В точке абсолютного торможения UDCC накопленная сверхсветовая энергия запускает Планковский отскок. Его мощность рассчитывается как сила натяжения нитей пространства, умноженная на скорость света. Результат поражает: 3.6 * 10^52 Ватт. Происходит Квантовая инверсия креатонного ядра. Этот фазовый переход мгновенно разбрасывает креатоны наружу, формируя пустые космические пустоты (войды) и начиная новый цикл расширения Вселенной.
БЛОК 5. ТЕОРИЯ КВАНТОВОЙ КЛАСТЕРИЗАЦИИ И РЕШЕНИЕ АНОМАЛИЙ
5.1. Онтология Тёмной энергии через разрыв петель
При расширении Вселенной на макромасштабах в пустых космических пустотах (войдах) возникает критическое Планковское натяжение нитей пространства-петель. Когда сила натяжения превышает предел 1.21 * 10^44 Ньютонов, петли локально рвутся. Этот процесс порождает ESBL (Энергетический Всплеск Разорванных Петель). Скрытая кинетическая энергия натяжения лавинообразно высвобождается и расталкивает космос наружу - это и есть то, что астрономы ошибочно зовут Тёмной энергией.
Процесс ESBL: локальный разрыв перенапряженных петель пространства. Высвобожденная энергия толкает космос наружу, а обломки застывают в виде Инертных Креатонов
5.2. Рождение Тёмной материи из космических ошмётков
Обломки и ошмётки лопнувших нитей пространства не исчезают, а застывают в вакууме в виде Инертных Креатонов. Они полностью теряют когерентность с Креато-фотонами и ослепляют. Это значит, что они теряют способность взаимодействовать со светом и проводить его, становясь абсолютно прозрачными. Однако они сохраняют свою изначальную гравитационную Планковскую массу (2.17 * 10^-8 кг на разрыв). Именно эти невидимые обломки физики и называют Тёмной материей.
5.3. Субгеометрический Креатонный Кластер "SCC"
Под действием собственной слабой гравитации Инертные Креатоны лениво стягиваются друг к другу. Так как они не имеют электромагнитных и ядерных связей, они не могут склеиться в плотный твердый шар. Они образуют Субгеометрический Креатонный Кластер (SCC), который физически устроен как пористый пластилиновый конгломерат или губка с дырками. Ошмётки пространства просто хаотично и рыхло запутаны друг в друге на уровне геометрии.
5.4. Как СКИФ поймает космическую губку
Наличие микро-пустот и каверн в этом пластилиновом кластере является идеальной ловушкой для рентгеновских фотонов СКИФа. Свет залетает в дырки губки, многократно переотражается от внутренних стенок запутавшихся нитей и вылетает обратно строго под углом 60 градусов, генерируя уловимый эхо-сигнал. Масштаб этих кластеров ограничен атомным размером - порядка 10^-11 метров - из-за баланса сил слабого реликтового отталкивания.
5.5. Квантовое туннелирование через Дуальный Креатонный Тракт DCT
Феномен туннелирования частиц сквозь непробиваемые потенциальные барьеры объясняется через механику Дуального Креатонного Тракта (DCT). Пространство представляет собой плотный креатонный медиум (среду). Когда электрон бьет в стену барьера, сама частица не пролетает сквозь кирпичи. Врубается эффект домино: квантовый импульс электрона мгновенно передается по цепочке креатонов Дуального Тракта.
5.6. Импульсная телепортация
Поскольку связи в DCT двусторонние и идеально симметричные, импульс без потерь долетает до противоположного края стены, и оттуда срывается и вылетает другой, идентичный электрон. Происходит импульсная телепортация квантового состояния посредством коллективных возбуждений самой среды.
Механика Дуального Креатонного Тракта (DCT). Импульс электрона передается по цепочке креатонов, заставляя вылететь идентичную частицу с другого конца стены
5.7. Идентичность элементарных частиц и ДНК пространства
Парадокс того, почему все электроны или кварки во Вселенной абсолютно одинаковы, как под копирку, решается через общую ДНК пространства. Элементарная частица - это не отдельный шарик, летящий в пустоте, а стабильный геометрический узор или узел, сшитый из самих Креатонов. Поскольку вся креатонная сеть нашего космологического цикла соткана единой высокоэнергетической волной Креато-фотонов, законы геометрии везде одинаковы. Узел пространства везде завязывается абсолютно идентично, гарантируя стопроцентную неразличимость частиц.
БЛОК 6. КОСМИЧЕСКАЯ СИМФОНИЯ: ФИЛОСОФСКИЙ ВЫВОД
6.1. Мы застряли в текстурах
Если наша модель верна, то привычная нам картина мира переворачивается с ног на голову. Мы привыкли считать себя гордыми обитателями огромного космоса, которые перемещаются во времени и пространстве. На деле всё гораздо прозаичнее. Времени нет. Пространство статично. А всё, что мы называем материей, планетами, звездами и нами самими - это просто локальные дефекты, шрамы и ошибки рендеринга на вечной Планковской сети.
6.2. Вечная музыка креатонов
Но в этой ошибке рендеринга есть своя пугающая красота. Подобно тому, как дефекты в кристалле полупроводника заставляют светиться экран вашего смартфона и рождают сложнейшие компьютерные миры, дефекты креатонной сети рождают нашу реальность. Наша Вселенная - это не хаотичный набор летящих осколков Большого взрыва. Это застывшая, грандиозная геометрическая симфония, где каждый из нас - всего лишь красивая лопнувшая нить в бесконечной космической ткани.
Надеюсь вам понравился этот пост и мои мысли. Я был бы рад продвижению и вашему лайку, а если не понравилось то хотелось бы послушать ваше мнение. Буду рад любому коментарию и с радостью отвечу.
Сегодня мы разберём максимально понятно вторую попытку физиков описать все. Начнём с самого начала:
ГЛАВА 1: ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕТЛЕВОЙ КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ (ПКГ)
Сразу обозначим - текст долгий, поэтому я буду сокращать всё, что можно:
ПКГ - петлевая квантовая гравитация
ОТО (и СТО) - Общая (и Специальная) теория относительности Эйнштейна
КМ - квантовая механика
ТС - теория струн
1.1 Конфликт теорий
Причина разработки и ТС, и ПКГ в том, что между КМ и ОТО произошел жесткий конфликт. На макроуровне (звезды, галактики, планеты) идеально работает Эйнштейн. На микроуровне (атомы, кварки) правит квантовая физика. Но когда мы пытаемся объединить их - например, заглянуть внутрь черной дыры или в момент Большого взрыва, где огромная масса сжата в точку - математика ломается и выдает бессмысленные бесконечности для расчётов гравитации. У этих теорий абсолютно разные суждения о мире, они - враги. Физики прозвали это "конфликтом Титанов" и уже почти век пытаются их помирить, создав Теорию всего
1.2 Фононезависимость ПКГ
У теории струн есть фундаментальная проблема - физики берут сразу готовый фон, "карту" мира (координатную сетку пространства Минковского), на которой уже происходят все события. То есть ТС - фонозависимая. Пространство там - лишь пассивная театральная сцена, а гравитоны - просто струны, летящие сквозь неё. Это напрочь противоречит ОТО, где гравитация - это и есть само пространство (его геометрия).
У ПКГ такой проблемы нет. Она - фононезависимая. Ученые начинают буквально с абсолютного ничто. В ПКГ само пространство не является контейнером для материи. Сами кванты гравитационного поля "берутся за руки" и своими связями создают ту самую ткань реальности, в которой мы живем. За пределами этой сети нет вообще ничего - нет даже пустоты, потому что физическая пустота в ПКГ - это тоже структура, сотканная из этих частиц.
1.3 Отцы-основатели: бунт против теории струн
История ПКГ началась в 1986 году, когда индийский физик Абхай Аштекар переписал очень сложные уравнения ОТО Эйнштейна в новом, более простом виде (переменные Аштекара). Оказалось, что в этой новой математике гравитация ведет себя не как искривление пространства, а как силовые линии, похожие на магнитные.
Абхай Аштекар - основатель ПКГ
Чуть позже физики Ли Смолин и Карло Ровелли подхватили эту идею. Они поняли: если эти силовые линии квантовать(это когда любое текучее, гладкое и неизменное разбивают до мельчайших возможные частицы, чтобы свойства самого вещества остались. Как если бы воду разбили на молекулы. Меньше молекулы свойства воды пропадают, а значит молекула мельчайшая частица воды), они замыкаются сами на себя, образуя микроскопические петли. Так родился полноценный лагерь ПКГ - альтернатива теории струн, которая отказалась от 11 измерений ради решения уравнений.
ГЛАВА 2: АНАТОМИЯ МИКРОМИРА. ИЗ ЧЕГО СОТКАНЫ "ПИКСЕЛИ" ВСЕЛЕННОЙ
По ОТО, сколько бы не делили "батут" пространства, он всегда будет гладким. Но в ПКГ у этого батута есть зернистость.
2.1 Масштаб Планковской величины.
Аналогия максимально простая: представьте атом водорода:
Атом водорода
И если его увеличить до размера с нашу вселённую, планковская величина будет размером с ДЕРЕВО. Настолько это глубокое погружение(10^-35). На этом уровне привычные понятия длина , направление и время просто перестают работать. Почему? А потому что понятия ломаются, на этом уровне исчезает плавность. Пространство и время превращаются в жесткую "пиксельную сеткв" Например, та же длина просто не может быть половиной планковской длины, это абсолютный элементарный "пиксель" вселенной. Время здесь прыгает по тикам, а направление теряет смысл, почему? Читайте текст и станет понятно. Сейчас если я напишу почему, вы ничего не поймёте и просто прочитаете бессмыслицу или набор букв.
2.2 Запрет на бесконечность: Кванты площади и объема
В ПКГ нельзя взять кусок пространства и делить его пополам до бесконечности. Существует жесткий физический лимит:
Квант площади: Самый маленький неделимый" лоскуток" поверхности равен примерно 10^-70 м^2
Квант объема: Самый маленький "кубик" пространства равен примерно 10^-105 м^3. Что это значит для нас? Если вы попытаетесь засунуть материю в черную дыру, вы не сможете сжать её в бесконечно малую точку (сингулярность), как предсказывал Эйнштейн. Математика ПКГ этого не позволит: когда" пиксели" объема заполнятся до предела, сжатие остановится. Пространство просто заблокирует дальнейшее деление.
Гипотетическое фото черной дыры ton-618
2.3 Эффект цифрового экрана
Как же из этих изолированных
"кубиков" собирается наш плавный мир? Аналогия максимально понятная: картинка на вашем экране кажется плавной, круглой и непрерывной. Но стоит поднести к глазам лупу, и вы увидите сетку жестких квадратных пикселей. Наш макромир - это огромная иллюзия гладкости. Мы плавно двигаем рукой сквозь комнату только потому, что наши тела состоят из триллионов атомов, которые перемещаются через квадриллионы планковских "пикселей" каждую наносекунду. Для нас это движение непрерывно, но для Вселенной это пошаговая стратегия.
Пиксельный экран
ГЛАВА 3: АРХИТЕКТУРА РЕАЛЬНОСТИ. СПИНОВЫЕ СЕТИ И СПИНОВАЯ ПЕНА
Если в прошлой главе мы выяснили, что пространство состоит из пикселей, то теперь разберем, как эти пиксели связаны между собой.
3.1 Переменные Аштекара: Гравитация как нити
Помните индийского физика Абхая Аштекара из первой главы? Он доказал, что гравитационное поле на планковском уровне - это не просто геометрия, а переплетение силовых линий. Представьте себе невидимые космические нити. В ПКГ эти нити не могут оборваться, они обязательно замыкаются сами на себя, образуя петли (отсюда и название - петлевая гравитация).
3.2 Спиновые сети (Spin Networks)
Когда миллиарды таких петель пересекаются, они образуют гигантскую паутину, которую физики называют спиновой сетью. Эту концепцию придумал знаменитый Роджер Пенроуз, а Смолин и Ровелли докрутили до ПКГ.
Как это устроено? Представьте себе математический граф - сетку из точек и линий:
Математический граф
Узлы (точки пересечения линий) — это и есть наши кванты (пиксели) объема. Это сам кусочек пространства. Ребра (линии, соединяющие точки) — это кванты площади. Они показывают, как сильно два соседних пикселя граничат друг с другом. Кульминация: Эта сеть НЕ находится внутри пространства. Эта сеть И ЕСТЬ само пространство. Вне этих линий и узлов нет абсолютно ничего - ни вакуума, ни темноты, ни координат.
3.3 Спиновая пена (Spin Foam): Откуда берется время?
Пока что мы описали статичную 3D-картинку. Но мир ведь меняется, верно? Как в ПКГ устроено время? Время здесь - это не непрерывный поток и не стрела. Время - это процесс перестройки спиновой сети. Линии сети постоянно рвутся, узлы пересобираются, исчезают и появляются заново.Каждый такой щелчок, каждая мутация сети - это минимальный «тик» вселенских часов (планковское время, 10⁻⁴³ секунды).Если мы возьмем 3D-спиновую сеть и добавим к ней эти изменения во времени, мы получим 4D-структуру. Физики поэтично назвали её спиновой пеной. Она постоянно бурлит и кипит на микроуровне.
Структура зернистости из спиновой пены
Итог главы: На самом глубоком уровне реальности нет никакого пространства и времени в привычном понимании. Есть только гигантская, бурлящая, динамическая квантовая паутина.
ГЛАВА 4:ПРОДВИНУТЫЙ УРОВЕНЬ. КВАНТОВЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И БОЛЬШОЙ ОТСКОК
Когда физики применили математику спиновой пены к экстремальным объектам Вселенной, родилось целое новое направление - Квантовая космология петель (LQC). И она перевернула наши представления о начале и конце всего.
4.1 Большой Отскок(Big Bounce) вместо Большого взрыва
Классическая ОТО говорит: 13,8 миллиарда лет назад Вселенная родилась из сингулярности - бесконечно малой точки с бесконечной плотностью. Физики не любят бесконечности, потому что в них ломаются все формулы. ПКГ решает эту проблему элегантно: помните, что пространство состоит из жестких пикселей (квантов объема)? В один пиксель нельзя запихнуть бесконечно много материи. Когда в прошлой итерации(в прошлой жизни) наша Вселенная сжималась, она дошла до критической плотности (Планковской плотности). Пиксели переполнились. В этот момент гравитация из-за квантовых эффектов превратилась из силы притяжения в силу колоссального отталкивания. Вселенная не схлопнулась в сингулярность, а сработала как сжатая до упора пружина. Произошел Большой отскок, и мир начал расширяться заново. Наша Вселенная могла перерождаться так бесконечное число раз.
4.2 Планковские звезды в сердце Черных дыр
По той же схеме ПКГ разбирается с черными дырами. Внутри них больше нет эйнштейновских сингулярности. Когда массивная звезда умирает и сжимается под действием собственной гравитации, это сжатие останавливается на планковском масштабе. Пиксели пространства снова блокируют коллапс. Вместо бесконечной точки внутри черной дыры образуется сверхплотный квантовый объект - Планковская звезда. Она крошечная (размером с атомный нуклон(нуклон это нейтрон или протон)), но весит как целое солнце(2 ×10^30(два НОНИЛИОНА кг)
Гипотетичское фото Планковской звезды
4.3 Спасение информации и Белые дыры
У Стивена Хокинга была знаменитая загадка: черные дыры испаряются, а значит, вся информация о веществах, которые в них упали, бесследно исчезает. Это нарушает законы квантовой механики (информация во Вселенной исчезать не может).ПКГ красиво спасает ситуацию через концепцию Белых дыр:
Из-за бурления спиновой пены планковская звезда внутри черной дыры испытывает мощный квантовый туннельный эффект. Черная дыра мгновенно (для самой звезды) выворачивается наизнанку и превращается в Белую дыру - объект, в который нельзя войти, но из которого всё вылетает наружу. Для внешнего наблюдателя этот процесс занимает миллиарды лет из-за замедления времени(СТО И ОТО Эйнштейна), но в итоге Белая дыра взрывается, возвращая всю застрявную информацию обратно в космос.
4.4 Патч для материи: Расширение Янга-Миллса и комбинаторное пространство
Долгое время у ПКГ была беда: она умела описывать только пустую геометрию Вселенной, где нет ни единой частицы. Струнщики из-за этого злорадствовали и все время их подкалывали. Но недавно физики выкатили мощное теоретическое дополнение: Ученые взяли уравнения Янга-Миллса (это математический каркас, на котором держится вся физика элементарных частиц, электромагнетизм и ядерные силы) и смогли "скрестить" их с петлями ПКГ. Выяснилось, что элементарные частицы (кварки и электроны) не нужно насильно заталкивать в пространство. Они сами являются особыми "узлами" и "завихрениями" внутри всё той же спиновой сети! Пространство-время переформулировали как Комбинаторное пространство. Это значит, что материя и пространство - это вообще одно и то же. Электрон - это просто специфически завязанный узелок на планковском "мониторе" Вселенной. Этот патч наконец-то наметил путь к тому, как ПКГ может стать полноценной "Теорией всего" , объединив гравитацию со всеми остальными силами природы.
ГЛАВА 5: СУРОВЫЙ РЕАЛИЗМ. КРИТИКА, ПРОБЛЕМЫ И ПОПЫТКИ ПРОВЕРКИ
ПКГ звучит как идеальная фантастика, но в научном мире у нее есть серьезные проблемы. Физики-струнщики регулярно закидывают лагерь петель жесткой критикой.
5.1 Где потерялась материя?
Главная уязвимость ПКГ в том, что она слишком увлеклась геометрией. Ученые смогли красиво квантовать само пространство и гравитацию. Но Вселенная состоит не только из пустоты. Где электроны, кварки, фотоны, Хиггсовские бозоны и остальные силы природы? В теории струн всё это рождается как мы знаем автоматически из вибрации струн. А вот в ПКГ физикам приходится "насильно" вкручивать материю внутрь спиновых сетей. Пока это получается делать с большим скрипом. ПКГ - это теория гравитации, но пока еще не "Теория всего". Но мы же знаем, что выкатили обновление? Да, но не для всех частиц, поэтому проблема актуальна.
5.2 Проблема предела континуума
Континиуум - с Латыни переводится как непрерывное.
Математически невероятно сложно доказать, как из этих бурлящих непрерывных петель в нашем макромире безошибочно собирается гладкое эйнштейновское пространство. Математика тут очень сложнейшая и требует невероятного ума , и стопроцентного ответа у ученых пока нет.
5.3 Как поймать пиксель за хвост? (Эксперименты)Построить коллайдер размером с галактику, чтобы увидеть планковский пиксель напрямую, мы не можем. Но надежда есть. Физики пытаются искать следы непрерывности пространства в космических лучах от далеких гамма-всплесков. Идея в том, что если пространство пиксельное, то фотоны сверхвысоких энергий должны лететь сквозь эти пиксели, как сквозь препятствия, слегка замедляясь. Ученые ловят эти сигналы спутниками, надеясь зафиксировать микроскопическую задержку во времени прилета разных квантов света. Например, Fermi-LAT Science - Спутник Fermi-LAT (NASA). Ищет гамма-всплески и задержки фотонов разных энергий. Если пространство дискретно(прерывно), высокоэнергетичные фотоны должны лететь чуть медленнее низкоэнергетичных (эффект дисперсии скорости света в вакууме(это гипотеза не доказана. Тоесть фотоны с более высокой энергией могут лететь слегка медленнее низкоэнергичных)). Также есть спутники MAGIC, на Канарских островах. Они ловят Гамма всплески от далеких объектов и анализирую их скорость. Если она хоть чуть чуть замедлится - теория подтвердится. Результаты пока: явного эффекта не нашли. Если найдут - ПКГ утрет нос теории струн.
Fermi-LAT Science
6 ГЛАВА: СРАВНЕНИЕ ТЕОРИЙ ВСЕГО
Итак, мы разобрали уже 2 теории всего, и сейчас пришло время их сравнить и выяснить в чем же разница?
6.1 Что у них общего
Цель: объединить гравитацию с квантовой механикой. Уровень: обе работают на планковском масштабе (10⁻³⁵ м). Противник: бесконечности, которые появляются в расчётах чёрных дыр и Большого взрыва. Статус: ни та, ни другая пока не подтверждена экспериментом. Обе - математически красивые гипотезы.
6.2 В чём главное различие
Теория струн и петлевая квантовая гравитация подходят к одной и той же проблеме с разных сторон:
Теория струн утверждает, что на самом глубоком уровне реальности всё состоит из одномерных струн. Эти струны колеблются, и каждая вибрация порождает определённую частицу. Гравитон, электрон, фотон - всё это просто разные ноты на одной струне. Для работы этой теории нужно десять или даже одиннадцать измерений, и она опирается на заранее заданную сцену - пространство-время Минковского. То есть пространство существует как пассивный фон, а струны просто движутся сквозь него.
Петлевая квантовая гравитация идёт другим путём. Она не требует дополнительных измерений - ей хватает привычных трёх пространственных и одного временного. И она не берёт готовое пространство как данность. Вместо этого пространство возникает само - из переплетения квантовых нитей, которые физики называют спиновыми сетями. Нет никакого фона. Нет никакой сцены. Есть только сама сеть, которая и есть реальность.
Разница проявляется и в том, как эти теории объясняют происхождение частиц. В теории струн все частицы рождаются автоматически - они просто разные колебания струн. В петлевой гравитации с этим сложнее. Теория отлично описывает само пространство и гравитацию, но материю - электроны, кварки, фотоны - приходится вкручивать в сеть искусственно, и получается это пока с большим трудом.
Что касается сингулярностей, здесь петлевая гравитация предлагает радикальное решение. Вместо бесконечной точки в центре чёрной дыры или в момент Большого взрыва она говорит о физическом пределе. Когда плотность достигает планковского уровня, пиксели пространства переполняются, и гравитация превращается в отталкивание. Это порождает Большой отскок вместо Большого взрыва и планковскую звезду вместо сингулярности. Теория струн пока не даёт такого чёткого ответа на эти вопросы.
И наконец, экспериментальная проверка. Теория струн предсказывает суперсимметрию - у каждой частицы есть суперпартнёр. Но Большой адронный коллайдер не нашёл их, и это стало серьёзным ударом. Петлевая гравитация делает другое предсказание: если пространство дискретно, то фотоны сверхвысоких энергий должны слегка замедляться, пролетая сквозь планковские пиксели. Учёные ищут эту задержку в космических лучах и гамма-всплесках.
Так что же выбрать? Никто не знает. Теория струн красивее и шире - она объясняет всё сразу. Петлевая гравитация честнее и радикальнее - она не придумывает лишних измерений и переписывает само понятие пространства. Возможно, они описывают одну и ту же реальность с разных сторон. Возможно, истина где-то посередине. А может быть, мы просто ещё не доросли до ответа.
6.3 Так кто же прав?
Пока никто. Мы не знаем, это две теории, экспериментально не доказаные. Поэтому на сегодняшний день эти две теории - просто красивые математические попытки описать всё.
6.4 Итоги
Физика - это поиск. Даже самые гениальные умы спорят. Мы не знаем, как устроена реальность на самом глубоком уровне, и это нормально. Теория струн и петлевая квантовая гравитация - это две попытки заглянуть за горизонт. Каждая красива по-своему. Возможно, мы никогда не узнаем ответ. Но сам процесс поиска - уже величайшее достижение человечества. То, что мы такие маленькие достигли столь много, невероятно.
Этот пост был написан от руки, нейросеть использовалась для исправления логических ошибок чтобы вам было подано только точная информация. Спасибо за внимание! Буду очень рад, если вы оцените мои старания и другие работы. Для самых умных: то, что вы пишите что это нейросеть, не делает вас умными, а наоборот показывает ваш недостаток внимания.
1. Главная проблема физики: две теории, которые не дружат
В современной физике есть два столпа, на которых держится всё наше понимание мира:
Общая теория относительности (Эйнштейн) описывает гравитацию, космос, чёрные дыры, искривление пространства-времени.
Квантовая механика описывает всё остальное (атомы, частицы, свет, электромагнетизм) .
Проблема в том, что эти две теории не работают вместе. Попробуй применить квантовую механику к гравитации, а математика ломается. Попробуй описать атом через теорию относительности, тоже ерунда. И самая популярная попытка обьяснить это теория струн.
Хронология развития теории струн
1968, итальянский физик Габриэле Венециано случайно(почти) находит формулу, описывающую поведение сильного взаимодействия между частицами. Он знает, что это просто математика и подумал что случайность. Позже выяснится, что эта формула описывает колебания струн. Это считается годом рождения теории струн.
Габриэле Венециано - основатель теории струн
1970, Йоитиро Намбу, Хольгер Нильсен и Леонард Сасскинд интерпретируют формулу Венециано как описание одномерных струн. Появляется идея, что адроны (протоны, нейтроны) это не точечные частицы, а колеблющиеся струны.
1974, Джоэл Шерк и Джон Шварц показывают, что теория струн предсказывает частицу с нулевой массой и спином 2 - гравитон. Это переводит теорию из разряда "модели адронов" в теорию квантовой гравитации.
1984, Майкл Грин и Джон Шварц доказывают, что теория струн математически самосогласованна и не содержит бесконечностей (аномалий), (сокращает(сокращает до нуля) их количество в SO(32) и E8×E8) которые убивали другие теории гравитации. Это запускает первую суперструнную революцию.
1985, появляются 5 версий теории струн. Все они требуют 10 измерений и суперсимметрии. Позже выяснится, что все они - частные случаи одной общей теории.
1995, Эдвард Виттен объединяет все 5 версий в одну - М-теорию. Она требует 11 измерений. Струны становятся 2D-мембранами (бранами). Это вторая суперструнная революция.
Эдвард Виттен - основатель М-теории
1997, Хуан Малдасена предлагает AdS/CFT-соответствие (голографический принцип). Он показывает, что квантовая гравитация в 5D-пространстве эквивалентна квантовой теории поля на его 4D-границе. Это даёт мощный математический инструмент для расчётов.
2000-е, настоящее время, теория струн остаётся математически красивой, но экспериментально не подтверждённой гипотезой. БАК(Большой Адронный Коллайдер, простыми словами ускоритель частиц) не нашёл суперсимметрии. Поиски продолжаются.
2. Что такое теория струн простыми словами
Идея звучит почти как фантастика, но не она. вместо того чтобы считать элементарные частицы (электроны, кварки, фотоны) точечными объектами, теория струн предлагает считать их крошечными замкнутыми струнами. Как крошечные резинки, которые колеблется, каждая по своему.
Разные частоты колебаний, это как не странно разные частицы. Одна частота электрон, другая кварк, третья фотон. Всё это просто разные ноты на одной струне.
Если эта идея верна, то все частицы и силы - просто проявления одного и того же объекта. Это и есть "теория всего" .
3. Почему теория струн - это не фантастика, а математика
В отличие от эзотерических учений, теория струн это строгая математическая модель. Она основана на уравнениях, которые работают и предсказывают результаты. Она не говорит "энергия вселенной" или "космический разум". Она говорит: "вот формула, вот следствия, вот как это влияет на расчёты".
Да, мы не можем проверить это в эксперименте - пока технологии не позволяют. Но это не магия. Это раздел теоретической физики, в котором одни из самых умных людей на планете пытаются описать реальность.
4. Проклятие дополнительных измерений
Математика теории струн требует дополнительных измерений. Не 4 (как мы привыкли), а 10 в суперструнной теории и 11 в М-теории.
Эти измерения не такие, как наши три привычных. Они свёрнуты, как будто пространство скручено в трубочку на микроскопическом уровне(плансковская длина: 10^-35 м) . Как напиимер смотришь на садовый шланг, издалека он кажется линией. Но приблизившись, ты видишь, что это трёхмерный объект. Дополнительные измерения теории струн тоже "свёрнуты", мы их не видим, потому что они слишком малы.
4.1 Калибровочная симметрия
Это способ, которым теория струн "следит" за собой. В физике это правило, которое говорит: "Если ты изменишь систему отсчёта или как-то иначе преобразуешь поля, уравнения не должны меняться" . В теории струн калибровочные симметрии — это ограничения на типы струн и их поведение. Они убирают лишние математические состояния, которые не имеют физического смысла. Простыми словами: это" фильтр" , который оставляет только те колебания струн, которые могут существовать в реальности.
4.2 Группы Ли и алгебры Ли
Группа Ли это математический объект, который описывает непрерывные преобразования. Простыми словами: это способ поворачивать, сдвигать или иначе преобразовывать систему, не меняя её сути. Например, вращение сферы это группа Ли SO(3). Сдвиг по плоскости тоже группа Ли.
В физике группы Ли используются, чтобы описпть симметрии - правила, которые говорят: "Если ты сделаешь вот это преобразование, законы физики не изменятся" . Как обычный поворот круга. Ты повернул его на 90 градусов, а он не изменился.
Каждая группа Ли задаёт тип взаимодействия и набор частиц, которые могут существовать. В теории струн группы Ли появляются как калибровочные симметрии - они определяют, какие струны могут колебаться, а какие нет.
Что означают буквы и цифры:
SO(n) группа вращений в n-мерном пространстве(обычные вращения в n количестве пространств) . SO(32) используется в теории струн типа I, тоесть вращения в 32-мерном пространстве
SU(n) группа унитарных преобразований
SU(3) описывает сильное взаимодействие, например кварки.
SU(2) слабое(радиоактивный распад)
U(1) фазовые повороты. Входит в Стандартную модель как часть электрослабого взаимодействия(электромагнетизм(фотоны, свет)
E8 самая сложная исключительная группа Ли, размерность 248. Используется в гетеротической теории E8×E8, представь, что неё есть 248 генераторов, "осей вращения". В абстрактности.
Алгебры Ли это касательное пространство к группе Ли в окрестности единицы. Если группа описывает конечные преобразования, то алгебра описывает бесконечно малые движения. Например, алгебра su(3) - это набор матриц, которые порождают группу SU(3). В струнах алгебры Ли определяют спектр частиц и их взаимодействия. Опять же пример кому не понятно: тот же круг вращают, но уже на ничтожно малых величинах, алгебра объясняет имееено эти малые величины
4.3 Суперсимметрия
Это связь между двумя классами частиц: бозонами (переносчики взаимодействий) и фермионами (материя). Суперсимметрия утверждает, что у каждой частицы есть "суперпартнёр" с другой статистикой. Например, у электрона (фермиона) есть суперпартнёр - "селектрон" (бозон). Тоесть допустим два человека не могут стоят в одной точке как электрон(запрет Паули - два электрона немогут быть в одном состоянии. А есть призрак, который может пройти через человека и встать на ту же точку. И этот призрак это селектрон, который может накапливается в одном месте и быть кандидатом на тёмную материю. Кандидат на тёмную материю это ряд частиц избранные из всех, которые подходят на описание тёмной материи. Нг важно иметь ввиду что это просто сравнение, не относится к их свойствам, а служит объяснением их различия. Бозоны имеют свойство скапливатся в едином состоянии(закон Бозе-Энштейна)
Почему это важно для теории струн? Потому что без суперсимметрии струны предсказывают частицы с массой, которой не существует в природе (тахионы). Суперсимметрия убирает эти нестабильные состояния. Экспериментально суперсимметрия не подтверждена. БАК пока не нашёл суперпартнёров, а это значит, что либо они слишком тяжёлые, либо теории струн без суперсимметрии - тупиковые или у БАКа просто не хватает мощностей для этого.
Тессеракт(гиперкуб)
4.4 Компактификация Калаби–Яу
Это способ "свернуть" дополнительные измерения так, чтобы они не мешали на макроуровне. Это как с тем же шлангом. Смотрите вроде 1д объект, но у него есть диаметр - скрытое измерение. Калаби-Яу примерно также, но сложнее.
4.4.1 Пространства Калаби-Яу - это шестимерные многообразия (при 10 измерениях) или семимерные (при 11). Они имеют сложную, почти фрактальную структуру. Их форма определяет, какие частицы и взвимодействия будут существовать в нашем мире. Если форма одна, будет одна физика. Если другая - совсем другая вселенная. Сейчас таких форм по оценкам ученых более 10^500 степени, и мы не знаем, какая из них соответствует нашей реальности. Это называют проблемой ландшафта.
4.4.2 Голономия это свойство многообразия, которое описывает, как меняется вектор при параллельном переносе по замкнутому контуру. Тоесть изменение вектора движения по замкнутому пути. В теории струн голономия определяет, сколько суперсимметрии сохраняется после компактификации. Два основных типа: голономия SU(3) для пространств Калаби–Яу и голономия G2 для семимерных пространств в М-теории.
4.4.3 G2-многообразия это семимерные компактные многообразия с голономией G2. Они используются в М-теории для сворачивания до четырёх измерений. Они изучены хуже, чем пространства Калаби–Яу, и их свойства пока остаются открытой областью исследований. Это нужет чтобы убрать из лишнюю суперсимметрию оставив 1
4.4.4 Спин 7 (spin(7))
Spin (7) — это голономия, которая появляется в восьмимерных пространствах. Она используется в некоторых экзотических версиях теории струн (например, в F-теории, 12-мерной теории, которая редко упоминается).
Чем она отличается от других? В отличие от SU(3) и G2, она не оставляет суперсимметрии. Это значит, что модели с голономией Spin (7) менее реалистичны для описания нашего мира, потому что мы ожидаем найти хоть какие-то следы суперсимметрии в экспериментах.
Spin (7) это редкий и сложный случай, который пока остаётся математической абстракцией
4.4.5 принцип Кайлера(Kähler )
Пространства Калаби-Яу — это пример так называемых кэлеровых многообразий. Кэлерова структура — это способ измерить расстояния и углы на этих сложных фигурах. Она определяет, какие частицы будут лёгкими, а какие тяжёлыми. Если немного изменить кэлерову структуру — изменится масса электрона и всех остальных частиц. Это одна из причин, почему мы не можем предсказать массы частиц с ходу: мы не знаем точную форму этих свёрнутых измерений.
4.5 Дуальности
Это когда две совершенно разные теории описывают одно и то же явление с разных точек зрения. В теории струн есть T-дуальность (связывает малые и большие расстояния) и S-дуальность (связывает сильное и слабое взаимодействие). Это означает, что теория струн самосогласованна на всех уровнях - она не просто "одна теория" , а семейство теорий, которые переходят друг в друга. Например, в одной теории частица кажется точкой, а в другой струной, но математически это одно и то же.
4.6 голографический принцип (AdS/CFT-соответствие)
Голографический принцип утверждает: вся информация внутри трёхмерного объёма может быть описана на его двухмерной границе. В теории струн это реализовано в рамках AdS/CFT-соответствия. Пррстыми словами: сложная квантовая гравитация внутри пространства эквивалентна простой квантовой теории поля на его границе. Это позволило физикам решать задачи, которые ранее были недоступны.
4.7 Браны
Это объекты высшей размерности. Если струна 1D, то брана может быть 2D, 3D и выше. В струнах есть D-браны, на которых заканчиваются открытые струны, и M-браны (M2 и M5) в М-теории. Ключевая идея создания: гравитоны это замкнутые струны, которые могут отрываться от браны. Именно поэтому гравитация слабее других сил она утекает в другие измерения.
Пример долго думал но может будет понятен
Представь, что ты — жук, который живёт на поверхности листа бумаги. Ты можешь ползать только по этому листу — вперёд, назад, влево, вправо. Для тебя бумага — это 2D-мир.
Теперь представь, что лист бумаги — это брана (поверхность). На ней живут открытые струны — они прикреплены к бумаге и не могут её покинуть. Это как если бы жук был приклеен к листу.
Но есть ещё замкнутые струны — они не привязаны к бумаге. Они могут оторваться от листа и улететь в пространство над ним. Это как если бы жук мог выпрыгнуть с листа и полететь.
Виды бран
4.8 Модули — настройки реальности
Модули это скалярные поля, которые определяют форму и размер компактных измерений. Основные модули:
Дилатон задаёт константу связи (силу всех взаимодействий).(константа это неизменное, const)
Аксион связан с фазами, влияет на свойства частиц.
Модули формы определяют, как именно свернуты дополнительные измерения.
От ожидаемых значений этих полей зависит вся низкоэнергетическая физика, которую мы наблюдаем: массы частиц, константы связи и даже число поколений фермионов. Проблема в том, что теория не предсказывает эти значения. Они могут быть любыми - отсюда возникает проблема ландшафта. Тоесть она практически не проверяема, так как наша вселенная одна из 10^500(по оценкам учёных)
5. Гравитон и объединение всех сил
Одна из самых крутых и интересных вещей в теории струн - она включает гравитацию. В стандартной модели (которая описывает всё, кроме гравитации) гравитации нет места. А в теории струн появляется гравитон, частица-переносчик гравитации, которая возникает как одно из колебаний замкнутой струны, которая может отрываться от браны. Именно это объясняет, почему гравитация такая слабая - она утекает в другие измерения.
Это значит, что все четыре взаимодействия (гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое) могут быть объяснены единым образом.
Перед фундаментальные частицами я бы хотел добавить про спины и что это такое:
Спин это фундаментальное свойство частиц, которое можно представить как их собственный момент импульса. Он измеряется в долях постоянной Планка и бывает двух типов: целым у бозонов и полуцелым у фермион ов.
У бозонов — фотона, глюона, W- и Z-бозонов, бозона Хиггса и гипотетического гравитона — спин целый. Например, у бозона Хиггса спин равен 0, у фотона и глюона — 1, у гипотетического гравитона — 2
У фермионов — электронов, кварков, нейтрино — спин полуцелый(1/2). У всех этих частиц он равен одной второй. Существуют также гипотетические фермионы со спиной 3/2, но они пока не обнаружены.
Спин определяет, как частицы ведут себя в коллективе. Бозоны с целым спином могут находиться в одном и том же состоянии и собираться вместе. Именно поэтому свет можно сфокусировать в лазерный пуяок, а гелий становится сверхтекучим при низких температурах. Фермионы с полуцелым спином не могут занимать одно и то же состояние. На каждое квантовое состояние может приходиться только одна частица. Именно благодаря этому правилу, которое называется запретом Паули, электроны не падают на ядра атомов, а материя остаётся твёрдой.
В теории струн спин частицы определяется типом колебания струны. Разные колебания дают разные частицы с разными спинами. Гравитон, например, возникает как колебание замкнутой струны со спином 2, фотон — со спином 1, а бозон Хиггса — со спином 0.
6. Фундаментальные частицы (стандартная модель + гипотетические)
Фундаментальные частицы стандартной модели
Фермионы (материя, спин 1/2) — 12 штук
Кварки (6):
Верхний u (up) +2/3
Нижний d (down) −1/3
Очарованный c (charm) +2/3
Странный s (strange) −1/3
Истинный t (top) +2/3
Прелестный b (bottom/beaut y) −1/3
Лептоны (6):
Электрон e −1
Электронное нейтрино νₑ 0
Мюон μ −1
Мюонное нейтрино ν_μ 0
Тау-лептон τ −1
Тау-нейтрино ν_τ 0
Бозоны (переносчики взаимодействий, целый спин) - 5(13)
γ (фотон) - электромагнетизм
g (глюон) - сильное взаимодействие(8 цветовых состояний)
W⁺, W⁻, Z⁰ - слабое взаимодействие, W⁺ и W⁻ отличаются зарядом. Это античастицы.
H (бозон Хиггса) - масса
Гипотетические частицы
Гравитон - переносчик гравитации, предсказывается в теории струн.
Теория струн не имеет ни одного экспериментального подтверждения. Её не проверили в ускорителях, не нашли её следов в космосе. Это чистая математика, которая пока не подтверждена реальностью. Это как иметь красивую теорию, которая объясняет всё - но не даёт возможности сказать: "А вот это можно проверить" . Поэтому многие физики считают, что теория струн - это не физтка, а математическая философия.
8. Почему это важно знать
Теория струн - это край современной науки. Это не эзотерика, не "энергия вселенной" , не "секретные знания". Это честная попытка человечества понять устройство мира, даже если мир устроен сложнее, чем мы можем себе представить.
Если теория струн верна - значит, наша реальность гораздо глубже, чем мы привыкли думать. Если она ошибочна - значит, придётся искать дальше.
И в этом и есть настоящая физика: не знать, но искать.
Итог
Теория струн это не ответ. Это вопрос, заданный на языке математики. И пока мы не сможем проверить его, это остаётся самой красивой гипотезой человечества. Не верой. Не магией. Поиском.
Специально для тех, кто любит придираться к словам: этот пост - для широкой аудитории, а не для защиты диссертации. Если вы нашли неточность, напишите, я поправлю. Если вы хотите просто показать, что вы умнее проходите мимо. И если вам понравилось, я был бы рад продвижению.
Из источников брал цифры, символы, фото. Остальное написано от руки и надеюсь оцените старания.
Для оценки читаемости поста была применена ИИ. Скрин
1 скрин с объективно оценкой в новом чате
2 скрин
Я сделал все честно и показал вам весь процесс. Надеюсь, теперь не будет вопросов.
UPD:
На картинке 4.3 изображён эннеракт. Девятимерный куб, спасибо комментатору за поправку.
Конец XIX века. В физике царит уверенность, граничащая со скукой. Механика Ньютона работает как швейцарские часы. Электродинамика Максвелла изящна и прекрасна. Лорд Кельвин, говорят, даже заявил, что все главные открытия уже сделаны, а на долю молодых учёных осталось лишь уточнять шестые знаки после запятой. Идиллия.
Была только одна мелкая неувязка, которая не давала покоя самым дотошным. Свет - это волна. Со звуком всё понятно: он распространяется в воздухе, в воде, в металле. А в чём распространяется свет в космическом вакууме? Значит, должна быть какая-то особая, невидимая и всепроникающая среда. Ну значит, есть - светоносный эфир. Почему бы и нет?
В существовании эфира никто не сомневался. Это как с воздухом: мы его не видим, но он точно есть. Вопрос стоял не "существует ли эфир?", а "как его поймать за яйца и измерить его свойства?". И вот два американских физика, Альберт Майкельсон и Эдвард Морли, решили, что они знают как.
Охота на ветер, которого не было
Логика была проста и железобетонная. Земля летит вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Если эфир - это неподвижный "океан", в котором движутся планеты, то наша Земля должна ощущать мощный "эфирный ветер" прямо в лицо. А раз так, то луч света, пущенный по направлению движения Земли, и луч, пущенный перпендикулярно, будут двигаться с РАЗНОЙ скоростью. Останется только замерить эту разницу.
Майкельсон любил упарываться точными измерениями. Он собрал для этого дела прибор с достаточной чувствительностью - интерферометр. Штуковина была настолько точной, что могла уловить смещение в доли микрона. Чтобы городские вибрации от карет не испортили опыт, установку водрузили на массивную каменную плиту и… пустили плавать в огромной чаше с ртутью. Идэально.
Схема проста: луч света делился на два, один летел "по ветру", второй - "поперёк". Отразившись от зеркал, они встречались на экране, создавая картинку из тёмных и светлых полос - интерференционную картину. Если повернуть всю эту громоздкую конструкцию на 90 градусов, "эфирный ветер" должен был замедлить один луч и ускорить другой. Полосы на экране - дёрнутся. По расчётам, смещение должно было составить аж 0,4 полосы.
Значит, собрали. Повернули. Посмотрели. И… ничего. Абсолютно. Смещения не было. Эфирный ветер дул с нулевой скоростью во все стороны одновременно.
Физика встала на уши
Результат был настолько неожиданным, что его тут же окрестили "отрицательным", а сам эксперимент - "величайшим провалом". Физики, вложившие всю душу в эфир, отказывались верить своим глазам. Голандец Лоренц, кстати, попытался спасти ситуацию, предположив, что эфирный ветер "сжимает" саму установку ровно настолько, чтобы скомпенсировать эффект. Звучало как попытка подогнать реальность под теорию. Но других идей просто не было.
Научное сообщество вошло в ступор. Эфир, невидимая основа мироздания, не подтверждался, но признать, что его НЕТ, казалось немыслимым. Без него рушилась вся стройная картина мира. Что же тогда колеблется, когда летит свет?
Молодой клерк, который просто принял факт
Пока мэтры бились в поисках спасения эфира, один 26-летний патентный эксперт из Берна, мало кому известный Альберт Эйнштейн, спокойно посмотрел на ситуацию и пожал плечами. В 1905 году он опубликовал статью "К электродинамике движущихся тел", в которой не было ни сложных гипотез, ни подгонок.
Он просто сказал: "Ребята, а давайте примем результат эксперимента как данность", ну, или как-то так. Скорость света в вакууме - это константа. Она одинакова для всех, независимо от того, как быстро вы летите и в какую сторону. Точка?
И этот простой постулат позже перевернул всё. Из него, как из ящика Пандоры, посыпались "невозможные" вещи: время может замедляться, предметы - сжиматься в направлении движения, а масса и энергия - это, по сути, одно и то же (да-да, та самая E=mc²). Эфир в этой новой картине мира стал просто не нужен. Его не опровергли - его перестали замечать. В отличие от некоторых современных псевдо-ученых креационистов.
Провал полезен?
Казалось бы, какое нам сегодня дело до споров столетней давности? Самое прямое. Потому что без "провального" эксперимента Майкельсона-Морли у нас не было бы ни теории относительности, ни спутниковой навигации. Серьёзно. Спутники GPS движутся на огромной скорости и находятся в более слабом гравитационном поле, чем мы с вами. Из-за этого время на них идет немного иначе. Если не вводить поправки, следующие прямиком из СТО Эйнштейна, то уже через сутки ваш навигатор врал" бы на десятки километров.
Так что каждый раз, когда вы едете по делам и спокойно полагаетесь на синюю точку на карте, вы лично подтверждаете: самый гениальный провал в истории физики продолжает работать.
Эфирная теория под запретом на научном или официальном уровне.
У эфирное теории (гравитации) есть маленький "недостаток". Она хоть и объясняет ВСЁ (и даже то что не может Т.О. Эйнштейна объяснить), но у нее нет простой "подачи", "картинки", "обёртки" для массового читателя (покупателя), например как в магазине для товара нужна красивая броская упаковка, если нужно чтоб он хорошо продавался.
Эйнштейн, как известно, взял за основу своей теории эфирную теорию (он сам это прямо пишет в своих работах), и значит, все формулы вывел на основе существования эфира, или "не пустого энергетического поля (пространства)". Но, не создав саму модель эфира, или какой-никакой "механики" гравитации, вытекающей из свойств эфира, Эйнштейн заменил эфир и вместе с ним все неизученные свойства материи и взаимодействий, на вполне простую, достаточно красивую и "почти понятную" модель-"обёртку", "упаковав" все свои выводы и формулы в модель "кривого пространства-времени", да еще и с "приложением-картинкой" в виде провисшей под весом тяжелого шара простыни. Кто тут скажет, что простынь-пространство не прогнулась, не искривилась? Мало кто. Кто скажет что король - голый? Мало кто. Разве что, несколько смелых учёных-физиков, и какая-то часть общества, имеющая аналитическое или критическое мышление, и не боящаяся его высказывать.
В результате такой подмены понятий, теория Эйнштейна, хоть и при правильных (но не всегда и не везде) формулах, не отвечает на следующие вопросы (а эфир же - отвечает, просто и логично):
- не объясняет расширение Вселенной (эфир же расширяется почти априори, так как эфир это энергия, не имеющая “замка”, то есть связывающих сил, которые бы удерживали кластер эфира от “расширения” (раздувания как воздушный резиновый шарик)
- не объясняет гравитацию (модель “кривого” пространства - "простыни с шаром на ней" не есть объяснение, так как не приведена (искомая) причина искривления. Это просто картинка "для верующих", ставшая уже "иконой" Теории Относительности Эйнштейна)
- не объясняет тёмную материю и тёмную энергию (эфир - “объясняет”, так как это всё и есть эфир)
- не объясняет наличие гало “массы” у галактик (и не видит этого “гало” вообще у всех тел)
- не объясняет эффект замедления времени (как и с гравитацией, “объясняется” - снова “искривлением”, без причин. Просто - верить? “Математика же”! “Числа всё объясняют” (примерно такие есть выражения у сторонников Т.О.)
- постоянство скорости света определено как постулат, а не как известный и понятный природный факт (распространение волн в среде), который надо дальше изучать и правильно применять
- не даёт объяснения природе распространения света (ЭМВ), не связывает никаким механизмом пространство и составляющие и наполняющие его колебания
- не даёт объяснения эффекту наличия при некоторых условиях скорости, большей скорости света, создав для устранения этого факта неуклюжую “обманку” - так называемое “кажущееся сокращение длины” объекта при больших скоростях. Вообще, в точных науках, слова “кажется” - как минимум, странно звучит, если говорить дипломатично или без сарказма.
- не даёт своего объяснения гравитационному линзированию, и другим явлениям, которые концепция эфира (или по-другому - не пустого энергетического пространства) -легко и просто объясняет и даже без формул, просто логикой и накопленным научным опытом.
- не даёт объединения теории гравитации с квантовыми механизмами, не объединяет макро-и микро -процессы. Эфир с квантовой теорией - согласуется, и взаимодействуют на квантовом уровне.
Итак, Т,О, Эйнштейна, основана на теории эфира, и показывает, или предсказывает далеко не все явления, обнаруженные или открытые за более 100 лет, многого не объясняет и не приближается к объяснению.
Слова самого Эйнштейна: “теория (Т.О,) нуждается в доработке”. “Доработка” может вылиться в полное переосмысление или даже отказ от неё. И похоже, что все к этому движемся. Например, понятие “пустого пространства” начинает заменяться энергетическим “полем Хиггса”. Это - по сути, сдача “позиций”. Уже можно сказать что это и есть эфир (почти).
Дальше, с годами, можно ожидать что поле “Хиггса” обладает массой, и состоит оно из квантов-кластеров с массой и упругостью. Что они, эти кластеры - “гравитоны-ньютонии-амеры и т.д.”, могут возбуждаться от квантовых и атомных процессов и переносить возбуждение из атома в среду эфира, создавая таким образом электромагнитную волну, скорость которой определяется не скоростью движения атома, а только условиями среды.
Далее, “обнаружится”, что каждый кластер-гравитон обладает не связанной ни с чем энергией (или почти не связанной), поэтому от расширяется, выдавливая “наружу” всё вокруг себя - и соседние такие же “кластеры-ячейки”, и не далеко находящиеся частицы вещества.
Дальше - еще проще. Причина гравитации, и всех связанных с ней “парадоксальных явлений” будет видна и понятна всем, и даже школьникам, как например понятно почему корабли в волнительном море “притягиваются”, или дым от костра даже при ветре может тянуться к человеку если он рядом.
Резюме.
Теория Эфира, в отличие от Теории Относительности (Специальной и Общей), не обладает нужной “продающей картинкой”, “рекламным образом”, коротко и просто объясняющими суть теории, по этой причине и “проиграла” в конкурентной “борьбе” с ней. Такая задача в Теории Эфира и не ставилась, так как она к науке не имеет отношения.
Могут быть и другие причины, например кому-то “наверху” показалось, что “такие” знания очень упростят людям понимание основ Мира и Природы, и значит, это будет шагом в сторону от Бога, а значит и уменьшит их власть. Но это лишь предположения, без цели найти причину среди массы возможных.
