Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов

Предлагается проективная парадигма строения материи и Вселенной, в которой Субстанцией Мироздания служит внутреннее пространство, обладающее формой самого общего проективного пространства.

Цель работы

Целью работы является изложение новой концепции строения материального мира, в которой основополагающей структурой является внутреннее пространство, имеющее форму комплексного проективного СР³-пространства.

Содержание работы

В первой части рассматривается связь внутреннего СР³-пространства с физическим пространством-временем и фундаментальными взаимодействиями.

Во второй части рассмотрены основные проблемы микромира: строение частиц материи и квантов действия, происхождение массы, заряда, спина.

В третьей части рассмотрены главные проблемы космологии: расширение Вселенной, барионная асимметрия, всемирное тяготение и темная энергия.

Работа является прямым продолжением [1].

I. Физический смысл внутреннего пространства

Согласно Стандартной модели, в каждой точке пространства-времени существуют 3 внутренние пространства, группы преобразований которых оставляют инвариантными уравнения электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий. Эти группы носят наименование «группы калибровочной симметрии» и имеют вид U(1), SU(2), SU(3).

Однако, Стандартная модель оставляет открытыми вопросы:

1. каков физический смысл внутренних пространств?

2. какой вид имеют носители фундаментальных взаимодействий?

Для получения ответов на эти вопросы, указанные 3 пространства следует объединить в единое внутреннее пространство и выяснить его физическую сущность.

Попытки объединения предпринимались неоднократно и получили наименование «Великое объединение», однако не привели к позитивным результатам. В данной работе предлагается геометрический подход к Великому объединению.

Суть данного подхода. Вводится единое внутреннее пространство в форме СР³-пространства и утверждается, что его одномерные и двумерные подпространства выполняют функцию внутренних пространств Стандартной модели. Более того, именно из прямых линий и плоскостей внутреннего СР³-пространства формируются носители, посредством которых осуществляются фундаментальные взаимодействия.

Данный подход позволяет решить 2 задачи:

1. объединить фундаментальные взаимодействия, включая всемирное тяготение,

2. выявить связь между внутренним СР³-пространством и пространством-временем.

Начнем со 2^ой задачи и покажем, что существование и свойства пространства-времени являются следствием существования и свойств внутреннего пространства.

В процессе эволюции во внутреннем СР³-пространстве выделились вещественное подпространство RР³ и бесконечно удаленные элементы. В результате, СР³-пространство преобразовалось в вещественно-комплексное, аффинно-проективное ^RС_АР³-пространство: это пространство отличается тем, что в нем имеются не только комплексные, но и вещественные элементы, а группа преобразований является не проективной, а аффинной.

Вещественное аффинно-проективное R_АР³-пространство описывается с помощью 4-х однородных аффинных вещественных координат х⁰ : х¹ : х² : х³. Данные координаты представляют собой временную (х⁰) и три пространственные (х¹, х², х³) координаты: пространство-время образовано множеством значений однородных аффинных координат, описывающих внутреннее R_АР³-пространство.

Понимание пространства-времени, как производного от внутреннего R_АР³-пространства, объясняет размерность и все остальные свойства пространства-времени:

1) существование эталонов измерения,

2) наличие псевдоевклидовой метрики,

3) существование инерциального движения,

4) направленность изменений временной координаты.

1) Наличие эталонов измерения пространства и времени является следствием аффинных свойств пространства-времени, которые, в свою очередь, обусловлены аффинными свойствами координат, из которых сформировано пространство-время.

2) Метрика обусловлена наличием в R_АР³-пространстве инвариантной поверхности, которая носит наименование «Абсолют». Во внутреннем пространстве Абсолютом является S²-сфера (х¹/х⁰)² + (х²/х⁰)² + (х³/х⁰)² = с², здесь с – скорость света. В 4-мерном аффинном пространстве это уравнение имеет вид (с*х⁰)² - (х¹)² - (х²)² - (х³)² = 0: данное уравнение задает псевдоевклидову метрику.

Примечание. Вывод о том, что пространство-время обладает псевдоевклидовой метрикой, составляет основное содержание Специальной Теории Относительности: СТО – непосредственное следствие проективной парадигмы Мироздания.

3) Однородные координаты определены с точностью до произвольного множителя: четверки чисел можно умножать на одно и то же число. Это означает, что временная и пространственные координаты частиц, находящихся в фиксированных точках внутреннего пространства, способны претерпевать пропорциональные изменения.

Данные изменения означают прямолинейное и равномерное движение частиц материи: существование инерциального движения является следствием аффинно-проективной природы внутреннего пространства.

4) R_АР³-пространство содержит бесконечно удаленную плоскость, описываемую уравнением х⁰ = 0. В группе аффинных преобразований отсутствуют преобразования, переводящие конечные точки в бесконечные, поэтому частицы материи не способны пересечь плоскость х⁰ = 0, из чего следует невозможность переходов между областями пространства-времени х⁰ > 0 и х⁰ < 0, что означает необратимость времени.

Вернемся к 1^ой задаче. Покажем, что вещественные (RP¹) и комплексные (СP¹) прямые СР³-пространства могут служить не только внутренними пространствами, но и носителями электромагнитного и электрослабого взаимодействий.

1. Электромагнитное взаимодействие.

Вещественная RP¹-прямая имеет форму окружности. Группа вращений окружности изоморфна U(1), поэтому RP¹-прямая также способна выполнять функцию внутреннего пространства электромагнитного взаимодействия. Более того, из RP¹-прямых могут формироваться носители электромагнитного взаимодействия.

Имеется 2 вида электромагнитного взаимодействия: стационарное, носителями которого служат виртуальные фотоны, и переменное, которое осуществляется реальными фотонами. Покажем, что оба вида фотонов образуются RP¹-прямыми.

1) Как любая окружность, RP¹-прямая может вращаться: направление вращения задает ориентацию RP¹-прямой. Отличие аффинно-проективной R_АP¹-прямой в том, что при пересечении выделенной бесконечно удаленной точки, направление вращения меняется на противоположное (поскольку бесконечно удаленная плоскость имеет топологию односторонней сферы). Это означает, что по обе стороны от бесконечно удаленной точки R_АP¹-прямая вращается либо на бесконечность, либо от бесконечности.

Если прямая пересекает еще одну одностороннюю сферу, то происходит еще одна инверсия, и обе полуокружности R_АP¹-прямая начинают вращаться одинаково: либо от сферы к бесконечности, либо от бесконечности к сфере. Именно такую ориентацию имеют электрические силовые линии (+) и (-) зарядов: электрические силовые линии – это R_АP¹-прямые внутреннего пространства, а электрические заряды образованы связками R_АP¹-прямых, центр которых совмещен с центром односторонней сферы.

Благодаря непрерывному вращению R_АP¹-прямых, между каждой парой зарядов происходит постоянный обмен отрезками силовых линий:

а) в случае разноименных зарядов обмен происходит по кратчайшему расстоянию, которое соединяют заряды,

б) в случае одноименных зарядов обмен осуществляется вдоль отрезков, которые включают бесконечно удаленную точку.

В обоих случаях заряды притягиваются, однако в первом случае притяжение происходит по кратчайшему расстоянию, а во втором случае – через бесконечность, что в конечной области пространства проявляется, как отталкивание. Таким образом, кулоновское взаимодействие порождается обменом отрезками вращающихся R_АP¹-прямых: отрезки R_АP¹-прямых выполняют функцию виртуальных фотонов.

Примечание. Виртуальные фотоны, осуществляющие кулоновское притяжение и отталкивание, имеют одну и ту же природу.

2) При ускоренном движении зарядов, отдельные R_АP¹-прямые отрываются от керна частицы и «стягиваются» к бесконечно удаленной точке. Однако, на их пути расположен Абсолют, поэтому R_АP¹-прямые наматываются на Абсолют и приобретают форму спиралей: эти спирали представляют собой фотоны.

Таким образом, фотоны имеют форму сферических спиралей, образованных R_АP¹-прямыми на Абсолюте внутреннего пространства.

Данная модель объясняет все свойства, которыми обладают фотоны:

1. скорость фотонов равна скорости света, поскольку спираль намотана на сферу, радиус которой равен скорости света,

2. направление распространения фотона определяется отрезком, который соединяет центр спирали с бесконечно удаленной точкой R_АP¹-прямой,

3. каждый фотон порождает электромагнитную волну: волна создается вращающимся «хвостом» спирали,

4. величина волнового вектора фотона и, соответственно, длина электромагнитной волны определяются шагом спирали,

5. круговая поляризация и спин фотона создаются сложением крутящих моментов 2-х половинок R_АP¹-прямой.

Отличие фотона от частицы материи: фотон образован не связкой прямых, а всего одной R_АP¹-прямой, и керном служит Абсолют внутреннего пространства.

2. Электрослабое взаимодействие.

Если R_АР¹-прямая является носителем электромагнитного взаимодействия, то естественно предположить, что С_АР¹-прямая является носителем электрослабого взаимодействия. Размерность группы преобразований С_АР¹-прямой равна k = 4. Вычитая размерность (k = 1) группы преобразований R_АР¹-прямой, получаем размерность оставшейся части группы преобразований С_АР¹-прямой: k = (4 - 1) = 3.

Данная группа, по крайней мере, локально имеет структуру группы SU(2), поэтому группа преобразований С_АР¹-прямой может быть представлена в виде калибровочной группы электрослабого взаимодействия: С_АР¹ ~ R_АР¹ × SU(2).

Сильное и гравитационное взаимодействия будут рассмотрены во II и III разделах.

II. Частицы и кванты

Во внутреннем пространстве (как в любом другом) имеются 2 типа простейших элементов: 1) замкнутые поверхности, 2) связки прямых.

Все объекты материального мира строятся из этих 2-х элементов: частицы материи получаются в результате соединения замкнутые поверхности и связки прямых, а кванты действия образуются из отдельных R_АP¹-прямых, выделенных из связок прямых.

1. Частицы материи.

Каждая частица материи образуется, когда замкнутая поверхность и связка прямых внутреннего пространства совмещаются своими центрами. Когда замкнутая поверхность вставляется в центр связки, все составляющие связку прямые пересекают поверхность и в точках пересечения происходит соединение, в результате чего образуется единый объект – частица материи. Замкнутая поверхность выполняет функцию жесткого керна, а связка прямых наделяет частицы массой, зарядом и спином.

1.1. Вид замкнутой поверхности определяет тип частицы.

Имеется 2 больших класса замкнутых поверхностей: класс односторонних и класс двусторонних поверхностей. Поверхности первого класса служат кернами частиц обычной материи, а поверхности второго класса – кернами частиц темной материи.

Итак, разделение частиц материи на обычную и темную материю определяется принадлежностью керна к классу односторонних или двусторонних поверхностей.

Деление частиц обычной материи на лептоны и адроны определяется видом замкнутой односторонней поверхности:

1. лептоны образованы на основе односторонних сфер и торов,

2. адроны образованы на основе одностороннего трилистника (поверхности Боя).

Односторонние сферы служат центральными кернами электронов и позитронов, а односторонние торы – кернами нейтрино и антинейтрино.

Примечание. Данная модель объясняет спиральность нейтрино, не используя релятивистски неинвариантное (ошибочное) определение спиральности, как проекции спина на вектор импульса. Нейтрино обладает спиральностью, поскольку R_АP¹-прямые связки «навиваются» на односторонний тор в виде спирали: различие между нейтрино и антинейтрино обусловлено тем, является эта спираль левой или правой.

Поверхность Боя содержит 3 неразрывно связанных лепестка, на основе которых формируются кварки. Связки прямых распределяются по трем лепесткам равномерно, поэтому минимальный заряд кварков равен 1/3. Второе возможное значение кваркового заряда (2/3) получается, когда на лепесток переходит доля связки, предназначенная другому лепестку: модель объясняет разбиение всех кварков на «нижние» и «верхние».

Находит объяснение наиболее сложная проблема физики адронов («проблема тысячелетия») – конфайнмент кварков: кварки не могут находиться в свободном состоянии, поскольку лепестки не могут быть отделены от поверхности Боя.

Примечание. При отрыве от поверхности Боя, лепесток принимает форму односторонней сферы, на основе которой образуются заряженные лептоны: свободных кварков не существует, т.к. не существует отделенных от поверхности Боя лепестков.

Таким образом, кварки не являются первичными (элементарными) частицами: кварки – это вторичные объекты, образующиеся в результате распределения связок прямых по лепесткам поверхности Боя в процессе образования адронов.

Первичными являются сами адроны, геометрическая структура которых делает необходимым существование кварков.

Примечание 1. Кварки всех 6^ти ароматов образуются из одних и тех лепестков поверхности Боя и различаются величиной связанной с данным лепестком доли связки (1/3 или 2/3), а также расположением прямых, составляющих эту долю, в 3-связном (СР³\S²)-пространстве, что обуславливает наличие 3-х семейств частиц материи.

Примечание 2. Квантовое число «цвет» и «цветовой заряд» не требуются: 3 одинаковые кварка могут находиться в 3-х различных лепестках поверхности Боя, не нарушая принцип Паули, а лепестки входят в состав поверхности Боя в силу ее геометрических свойств (для этого не требуются какие-либо взаимодействия).

Примечание 3. Группа преобразований поверхности Боя имеет размерность k = 8, что совпадает с размерностью группы SU(3), – именно по этой причине группа SU(3) может рассматриваться в качестве калибровочной группы сильного взаимодействия.

Данное строение адронов позволяет предложить принципиально новое понимание механизма сильного взаимодействия.

Во-первых, отпадает необходимость в цветовом взаимодействии. Поскольку кварки не являются самостоятельными частицами, их не требуется «удерживать» внутри адронов: каждый кварк формируется внутри «своего» лепестка поверхности Боя.

Во-вторых, сильное взаимодействие между адронами сводится к кулоновскому взаимодействию кварков, сближенных на предельно малое расстояние. Заряды кварков располагаются в вершинах лепестков, поэтому, когда адроны сближаются своими вершинами, расстояние между зарядами уменьшается до сотых долей Фм: на таком расстоянии энергия кулоновского взаимодействия зарядов кварков достигает единиц Мэв.

Таким образом, сильное взаимодействие между адронами представляет собой кулоновское взаимодействие кварковых зарядов контактирующих адронов.

Примечание. Для осуществления межадронного взаимодействия важно, что кварковые заряды удерживаются в вершинах лепестков силами неэлектромагнитной природы. Каждый адрон можно рассматривать как диполь, содержащий 2 (мезоны) или 3 (барионы) заряженных центра: адроны взаимодействуют, как обычные диполи.

1.2. Связки прямых наделяют частицы физическими свойствами.

Каждая R_АP¹-прямая обладает тремя свойствами: натяжение, вращение, кручение. Данные 3 свойства порождают массу, заряд, спин: а) масса создается натяжением, б) электрический заряд – вращением, в) спин – кручением R_АP¹-прямых.

а) Натяжение связок R_АP¹-прямых объясняет все 3 свойства массы: 1) мера инертности, 2) мера внутренней энергии, 3) величина гравитационного заряда.

1) при любой попытке сместить керн частицы из центра связки натянутых прямых, множество всех прямых связки создает силу, противоположную внешней силе: суммарная сила натяжения всех прямых связки представляет собой силу инерции,

2) внутренняя энергия – это энергия натянутых R_АP¹-прямых связки,

3) всемирное тяготение представляет собой множество градиентов натяжения, создаваемых всеми R_АP¹-прямыми связок на поверхности центрального керна каждой частицы материи: эти градиенты ориентированы в направлении всех остальных частиц, что проявляется в виде притяжения данной частицы ко всем остальным частицам.

б) Вращение составляющих связку R_АP¹-прямых осуществляется в одном из 2-х направлений: либо от керна, либо на керн. Одинаковое направление вращения достигается благодаря двукратному изменению направления вращения, которое происходит на одностороннем керне частицы и на бесконечно удаленной плоскости. Данное вращение является причиной существования (+) и (-) зарядов.

в) Спин представляет собой бесконечное множество моментов количества движения во всех направлениях пространства. Данные моменты порождаются крутящими моментами всех R_АP¹-прямых связки, входящей в состав каждой частицы материи.

Примечание. Кручение является неотъемлемым свойством проективной прямой.

Крутящие моменты обоих половинок R_АP¹-прямой ориентированы либо от керна частицы, либо – на керн, поэтому в каждом направлении спиновый момент количества движения имеет 2 проекции: проекция спина вдоль данного направления создается одной половинкой R_АP¹-прямой, а в противоположном направлении – другой половинкой.

2. Кванты действия.

Квант действия формируется одной R_АP¹-прямой, выделенной из связки прямых. Когда прямая отделяется от керна, концы 2-х половинок этой прямой накладываются, и их крутящие моменты уничтожают друг друга (аннигилируют). В результате, R_АP¹-прямая исчезает, и вместо нее образуется новый объект с размерностью момента количества движения: этот объект представляет собой квант действия (ℏ).

Данная модель позволяет наиболее прямым путем установить соотношение между квантом действия и спином (s) частиц материи. Квант действия создается крутящим моментом всей R_АP¹-прямой, а спин частицы материи – крутящим моментом половинки R_АP¹-прямой, поэтому s = (1/2)ℏ.

III. Космологические проблемы

В космологии имеется 3 наиболее крупные проблемы:

1) причина расширения Вселенной,

2) механизм образования барионной асимметрии,

3) природа всемирного тяготения и темной энергии.

1) Рождение материи произошло во внутреннем пространстве, которое имеет физический смысл обобщенного пространства скоростей. Поэтому каждая частица при рождении имела значение скорости, отличное от скорости любой другой частицы, и, соответственно, между каждой парой частиц имелось ненулевое значение скорости.

Это означает, что все частицы удалялись друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между точками пространства скоростей, в которых они родились. В результате, распределение скоростей всех частиц материи, из которых образовались галактики, приобрело вид, описываемый законом Хаббла.

2) Барионная асимметрия возникла на горячей стадии эволюции Вселенной, когда протекали многочисленные реакции с участием адронов: состояние «огненного шара» в большей степени походило на жидкость, чем на газ.

Поверхность Боя не обладает пространственной четностью, а распределение кварковых зарядов не однородно. Отсутствие Р-четности и С-четности означает, что адроны не обладают и СР-четностью. Нарушение СР-симметрии в каждой отдельной реакции было чрезвычайно мало, однако количество реакций было настолько большим, что к окончанию горячей стадии возникла наблюдаемая барионная асимметрия.

3) Физической причиной всемирного тяготения является натяжение связок прямых, входящих в состав всех частиц материи. При наложении связок любой пары частиц, натяжение R_АP¹-прямых на отрезках, которые непосредственно соединяют данную пару, превышает натяжение отрезков, которые соединяют частицы через бесконечно удаленные точки (бесконечно удаленная плоскость «стравливает» часть натяжения). Вследствие этого, на керне каждой частицы образуются градиенты натяжения R_АP¹-прямых, которые направлены ко всем остальным частицам Вселенной: множество всех таких градиентов составляет эффект всемирного тяготения.

Примечание. Натяжение R_АP¹-прямых приводит к искривлению внутреннего пространства, которое, в свою очередь, порождает искривление пространства-времени: основная идея ОТО является прямым следствием проективной картины Вселенной.

Все R_АP¹-прямые, входящие в состав частиц материи, пересекают Абсолют, что приводит к дополнительному «стравливанию» натяжения R_АP¹-прямых. Для объектов небольшой массы эффект «стравливания» пренебрежимо мал по сравнению с гравитационным притяжением, однако для очень больших масс, каковыми являются массы галактик, эффект становится сравнимым с тяготением: силы тяготения существенно ослабляются, что приводит к ускоренному разбеганию галактик.

Заключение

В данной работе излагаются основные положения проективной концепции строения Вселенной. Ключевое утверждение: существует внутреннее пространство, обладающее формой СР³-пространства.

Все элементы материального мира: частицы материи, носители взаимодействий, кванты действия и даже само пространство-время образовались из небольшого числа элементов внутреннего СР³-пространства.

Согласно проективной парадигме Мироздания, масса, заряд, спин порождаются одним и тем же элементом внутреннего пространства – связкой прямых: данный вывод имеет существенное значение для унификации физической картины мира.

Спин и заряд формируются благодаря односторонним кернам частиц обычной материи, – поэтому частицы темной материи не обладают ни спином, ни зарядом.

Кванты действия и кванты света также имеют единую природу: оба вида квантов формируются R_АP¹-прямыми, выделенными из связок, входящих в состав частиц материи.

СР³-пространство можно представить в 2-х эквивалентных вещественных формах:

1) 7-мерная сфера ^*S⁷, у которой отождествлены точки больших кругов,

2) 6-мерный шар ^*D⁶ с отождествленными диаметрально противоположными точками поверхности.

Данные 3 эквивалентные представления (СР³, ^*S⁷, ^*D⁶) фундамента Мироздания, из элементов которого родились, сформировались и продолжают существовать все объекты материального мира, можно рассматривать, как ипостаси Троицы.

Примечание 1. Сама Троица «скрывается» за еще более общим проективным пространством, каковым является бесконечномерное кватернионное НР^∞-пространство.

Примечание 2. Бесконечномерное комплексное СР^∞-пространство выполняет функцию носителя сознания при работе квантового компьютера мозга [2].

Выводы

1. Пространство-время образовано множеством значений однородных аффинных координат внутреннего аффинно-проективного пространства.

2. Частицы материи образуются в результате соединения замкнутых поверхностей и связок прямых внутреннего пространства.

3. Частицы обычной материи образованы на основе односторонних поверхностей, а частицы темной материи – на основе двусторонних поверхностей.

4. Полный спектр частиц обычной материи формируется из 3-х простейших видов односторонних поверхностей: односторонних сфер, торов и трилистников.

5. Кванты света и кванты действия образуются аффинно-проективными прямыми, выделенными из связок прямых, входящих в состав частиц материи.

6. Всемирное тяготение и темная энергия порождаются натяжением связок прямых, осуществляемым кернами частиц и Абсолютом внутреннего пространства.

7. Вселенная расширяется, поскольку материя родилась во внутреннем пространстве, имеющем физический смысл обобщенного пространства скоростей.

8. Барионная асимметрия появилась в результате чрезвычайно большого числа реакций с участием адронов и отсутствия у адронов строгой СР-симметрии.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Внутреннее СР³-пространство // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28029, 19.08.2022

2. В.А. Шашлов, Тайна Сознания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27038, 16.03.2021

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]