НОВЫЕ ТЕОРИИ 10100100010011011  
  101001000100110111001
  • Происхождение человека: эволюция или инволюция?
  • Сложнее космоса: бездонная глубина единой теории поля.
  • Американский канал Discovery пропагандирует Организмику.
  • Ссылка на лингвистическую работу Андрея Тюняева появилась в Президентской библиотеке.
  • Внезапно ожившие гиганты.


  • Полный список статей

    Сложнее космоса: бездонная глубина единой теории поля

    Марина Ветрова. 17.08.2014 г.

    Проекты:

    Ещё в самом начале 20-го века учёные задумались над построением единой теории поля – такой теории, которая позволила бы максимально полно описать окружающий нас мир. Этой проблеме отдали большую часть своей жизни А. Эйнштейн, В. Гейзенберг [1] и другие выдающиеся мыслители физики. В наши дни попытки построить единую теорию поля продолжаются. Но вот уже прошло более 100 лет, а единая теория поля по-прежнему не создана.

    Поговорить об этой проблеме мы решили с президентом Академии фундаментальных наук, академиком РАЕН Андреем Александровичем Тюняевым. Андрей Александрович в соавторстве с доктором физико-математических наук Василием Васильевичем Дикусаром разработал теорию физического вакуума. Соответствующая монография «Вакуум: концепция, строение, свойства» под редакцией члена-корреспондента РАН Ю.А. Флёрова вышла в свет в издательстве Вычислительного центра им. А.А. Дородницына Российской академии наук в конце 2013 года [2].

    – Андрей Александрович, почему столько физиков и математиков не могут решить одну насущную задачу? Что в ней такого – не решаемого?

    – Любая задача не решается только по одной причине: учёные не знают, как её решить. Это включает в себя и отсутствие необходимого математического аппарата, и несовершенство методов решения, и даже непонимание сути поставленной задачи. Последнее особенно важно. Чтобы понять всю сложность проблемы, достаточно посетить джунгли Африки или леса Юго-Восточной Азии, откуда в мир приходят президенты мировых держав и лидеры компьютерных технологий, и спросить местных аборигенов: почему они всё ещё не решили задачу построения единой теории поля?

    – Нестыковка уровня развития с уровнем поставленной задачи – это политика. Мало ли кого завтра в Белый дом приведут. Это же не значит, что он сможет решить все поставленные перед ним задачи. Но почему не могут решить те, кто, вроде бы, по своему уровню эволюции уже может это сделать?

    – Вы правильно заметили: политика. Но политика – часть науки и часть того знания, которое влияет, в том числе, и на решение задачи построения единой теории поля. И это первая и самая главная причина отсутствия решения. Я лично не против, когда осуществляется мощное финансирование астрономов и космологов из Тринидада. И я уважаю право финансистов и политиков так изыскано развлекаться. Но такие развлечения не продвинут человечество в решении задачи построения единой теории поля. Нужен соответствующий эволюционный уровень. Не факт, что он есть хотя бы у кого-то на Земле.

    – В чём состоят проблемы этого уровня?

    – В том, что человечество пока никак не может понять суть даже тех обычных явлений, которые нас окружают повседневно – масса, расстояние, время, электрический заряд и так далее. Нет ни одной теории, которая смогла бы объяснить хотя бы одну из названных категорий. Да, мы построили множество машин и научились использовать окружающие физические явления. Но мы их до сих пор не понимаем. И, когда очередной исследователь приступает к решению задачи построения единой теории поля, он ВСЕГДА наступает на одни и те же грабли непонимания природы физических явлений.

    – Каких?

    – Давайте процитируем Гейзенберга. Он, когда рассматривал постановку задачи построения единой теории поля, всерьёз рассуждал о силах – центробежных, инерционны, гравитационных и всяких других. Он, рассматривая общую теорию относительности в качестве отправной, считал, что «в общей теории относительности величина центробежных сил получается непосредственно». А по отношению к гравитации, Гейзенберг считал, что «гравитационное поле находилось в центре единой теории поля Эйнштейна», подразумевая, что оно должно войти и в конечный вариант единой теории поля. Он также утверждал, что «поведение измерительных стержней и часов подвергалось бы влиянию такого гравитационного поля», что само по себе уже говорит о незнании природы расстояния, гравитации и времени. Поэтому для 1970 года Гейзенберг сделал вполне правильное заключение: «При современном состоянии физики мы еще далеки от полного решения всех этих проблем» [1].

    – Это было пятьдесят лет тому назад. А в настоящее время что-нибудь изменилось в понимании проблемы?

    – Не изменилось. И об этом говорит тот факт, что исследователи, пытающие построить единую теорию поля, снова идут по тем же граблям и соревнуются лишь в том, как затратить меньшее количество страниц, но получить некую гениальную формулу, подобную знаменитой формуле для скорости света. Современные работы, если их можно таковыми назвать, умещаются в одном десятке страниц.

    – Хорошо. Но вам-то удалось решить эту проблему?

    – Пока только частично. Но уже можно сказать, что работа эта очень большая по объёму: более 800 страниц математического текста. Сколько будет к концу работы – не знаю. Это статистика страниц, и она показывает, насколько трудна поставленная задача.

    – А теперь давайте перейдём непосредственно к моментам Единой теории поля, которые вы можете озвучить нашим читателям.

    – С удовольствием. Итак, построение единой теории поля – перенормируемая задача. Это значит, что по мере приближения к её решению, необходимо несколько раз менять условие самой задачи. В нашем случае так и случилось: пришлось пересматривать «почти готовую» теорию сначала девять раз, потом ещё восемь, а потом ещё несколько десятков раз. И каждый раз приходилось вносить глобальные изменения. Причём они касались самого начала Единой теории поля. Кратко опишу основные этапы уже состоявшейся перенормировки.

    Как я уже сказал, всякий раз, когда учёный приступает к созданию единой теории поля, он оценивает степень своего владения математическим аппаратом и широту собственного научного кругозора. Как только учёный понимает, что он готов к решению такой задачи, он, собственно, и приступает к её решению. Это ПЕРВЫЙ ШАГ. Он заключается в том, что учёный берёт твёрдо установленные в физике зависимости – законов (законы Ньютона, закон Кулона и т.п.) и на их основе путём разнообразных математических манипуляций пытается построить НОВОЕ здание Единой теории поля. Итог такого подхода известен – единая теория поля не создана. Имён на этом пути задействовано огромное множество, но причину неудачи понимают немногие.

    – Но это и понятно: бери лучшее и строй новое. Что здесь не так?

    – «Не так» открывается постепенно и только тому, кто отважился шагнуть дальше. Те, кто понимает причину поражения на первом шаге, делают ВТОРОЙ ШАГ. Они подвергают сомнению фундаментальные законы и пытаются изучить такие варианты этих законов, которые допускали бы некоторые изменения в их работе. Но вместо физических законов в этом случае необходимо найти новые точки опоры для создаваемой теории. Этими точками оказался подход к реальному миру как к совокупности некоторых физических пространств.

    – Сделал ли уже кто-нибудь этот шаг?

    – Да. К таким учёным, в частности относится команда исследователей, которая разработала теорию относительности. В этой теории пространство-время представлено единым континуумом, который может подвергаться внутреннему воздействию со стороны сопрягаемого компонента (скорость течения времени зависит от скорости движения аппарата) и внешнему воздействию со стороны гравитирующих масс и иных полей.

    В другом варианте такого подхода реализована квантовая теория. В ней понятие непрерывности заменено понятием квантованности, и все явления в результате этого предстают набором дискретных состояний. Несмотря на определённые удачи теории относительности и квантовой теории, они всё-таки не привели к созданию единой теории поля. Этот путь отмечен именами выдающихся физиков. Причина неудачи для многих из них так и осталась не познанной. В частности, Альберт Эйнштейн после теории относительности всю оставшуюся жизнь посвятил созданию единой теории поля, но так и не продвинулся больше ни на шаг.

    – А есть он – этот шаг? Может, его и нет вовсе?

    – Если бы мы не сделали этот шаг, то мог бы сказать, что его сделать не возможно. Но в нашем случае произошло следующее. Мы приступили к теоретическим исследованиям такого плана, разрабатывая Периодическую систему элементарных частиц [3]. Эту работу можно приобрести в виде отдельной монографии, а можно прочитать цикл работ, опубликованных в Трудах ИСА РАН [4]. В Периодической системе множество элементарных частиц мы представили, как совокупность трёх физических пространств – m (масса электрона), J (спин), e (заряд электрона). В этом трёхмерном пространстве мы и построили Периодическую систему.

    – Но это же частная задача. Какое отношение она имеет к обсуждаемой проблеме?

    – Решение этой, частной по отношению к единой теории поля, задачи позволило нам сделать ТРЕТИЙ ШАГ в сторону её создания. Он заключается в том, что под сомнение был поставлен «общепринятый» или «устоявшийся» набор физических пространств, на которых выстраивается теория. Например, теория относительности построена на пространствах x, y, z (три оси метрического пространства), t (время), c (скорость света). Релятивисты допустили, что пространство и время могут меняться, а скорость света постоянна, но сам набор этих пространств в их теории такой же. Квантовая теория сформировалась на других физических величинах – m (масса), e (заряд электрона), h (постоянная Планка), G (гравитационная постоянная). Остались также задействованными и время t, и пространство xyz.

    – Насколько я знаю, формированием новой базы пространств занимался Планк? То есть после этого шага должен был бы уже виден успех?

    – Несмотря на ощутимые успехи в отдельных теоретических сегментах, споры об «основных» физических пространствах продолжают идти, причём, пока без достижения консенсуса. Нами в этом разрезе на пространстве mJe создана теория физического вакуума [2], в основе которой лежит сложно организованное физическое пространство mJe. Однако и на этом шаге единую теорию поля создать оказалось невозможно. Имена учёных, которые продолжают поиски «правильных» физических пространств, известны в мировом масштабе. В основном, это современные физики, хотя до сих пор пользуются и разработками Планка (планковская длина, планковское время, планковский заряд и т.д.).

    Для совершения ЧЕТВЁРТОГО ШАГА нам пришлось поставить под сомнение сам подход – выявление «правильных» физических пространств, необходимых и достаточных для описания объективной реальности. При решении этого сомнения оказалось, что познание объективной реальности не зависит от выбранных физических пространств. Напротив, механизм изучения реальности сводится к тому, что в эту ещё не изученную реальность вводится некий набор зарядов, дающих в сумме ноль, и эти заряды, контактируя с реальностью, выстраиваются так, что дают все известные физические пространства.

    – Какими должны быть выбранные пространства?

    – Эти пространства можно выбрать любыми. От выбора будет зависеть только форма представления объективной реальности через выбранные физические пространства. Объединяя возможности всех четырёх шагов, уже можно получить теорию, превосходящую по своим возможностям и теорию относительности, и квантовую теорию, и другие современные теории. Можно даже получить упрощённый вариант единой теории поля, который будет весьма точно соответствовать окружающей действительности. В своём исследовании именно на этом шаге мы хотели остановиться, считая, что Единая теория поля создана.

    Однако последовал ПЯТЫЙ ШАГ. Он заключается в том, что мы поставили под сомнение реальность части окружающей нас объективной реальности. Из этого получилось, что только часть физических пространств являются действительными, а другая часть физических пространств является мнимыми. Всё пространство является комплексным. К действительным пространствам на этом этапе мы отнесли только пространство расстояний, а к мнимым пространствам оказались отнесены пространство массы, пространство времени и пространство электрического заряда.

    То есть сформировалось комплексное пространство (расстояние-время-масса-заряд), для которого применима математика кватернионов. Из кватернионного анализа автоматически получились результаты, демонстрирующие поведение физических тел, соответствующее «законам» физики, и другие «традиционные» результаты. Такой вариант теории тоже можно считать законченным вариантом Единой теории поля. Он позволяет рассчитывать все взаимодействия.

    – Интересно, а что принципиальное ещё можно подвергнуть сомнению или изучению?

    – Оказался сделанным и ШЕСТОЙ ШАГ. Мы поставили под сомнение геометрию применяемых физических пространств. Ведь, исходя из кватернионного счисления, только действительная часть кватерниона (расстояние) может быть отображена в реальности, а мнимая часть является вектором, который в реальности провести (начертить) нельзя. Как, допустим, время – мы не можем этот вектор начертить на листе бумаги, нам нужно специальное пространство и специальный механизм (циферблат и часы) для отображения пространства времени.

    – И к чему же Вас привели исследования геометрии пространств?

    – Оказалось, что, исходя из анализа геометрии используемых физических пространств, разные пространства имеют разную геометрию, а не прямолинейное воплощение, как постулировалось ранее. В частности, оказалось, что прямолинейного движения не существует в принципе, а всё движение происходит только по круговым или, в отдельных случаях, по эллиптическим траекториям. Только траектории с малой кривизной и только на небольшом участке воспринимаются наблюдателем, как прямолинейное движение. Отсюда стала понятна суть фактора Лоренца, применяемого в теории относительности, а также кажущаяся недостижимость массивным телом скорости света.

    – Но Криволинейность движения противоречит законам Ньютона!

    – Противоречит. Точнее, показывает, что законы Ньютона не являются законами. Они, кстати, противоречат и началам термодинамики. А по мере углубления в единую теорию поля, стало ясно, что законы Ньютона вообще не являются законами, даже по определению. Но это не главное. Главное, что единая теория поля, законченная на шестом шаге, в состоянии описать не только все взаимодействия, но также и геометрию этих взаимодействий, а также геометрию других пространств. Эта версия единой теории поля позволила бы понять, что движение тела по постоянной орбите является состоянием покоя для этого тела, то есть Луна не притягивается к Земле, а находится в состоянии покоя относительно точки, которая входит в состав Земли. Эта версия Единой теории поля позволила доказать и объяснить принцип Маха (19 в.) – каждое тело имеет множество масс, и все эти массы связаны друг с другом.

    – Погодите немного. Насчёт движения Луны. И притяжения. Здесь тоже есть что-то новое?

    – Есть. Главное, как ч уже сказал, на этом шаге состоялось понимание того, что нет никакой гравитации, а то, что мы принимаем за гравитацию, является нашим ошибочным восприятием совершенно других явлений природы. В частности, притяжение планет – это фикция, и на самом деле Земля не крутится вокруг Солнца. Это подробно объяснено в одной из моих публикаций [5], и это в состоянии понять ученик 8-го класса. Просто мы привыкли считать, что крутится.

    – Хорошо. А вот Вы сказали насчёт множества масс…

    – Действительно, когда получилось создать концепцию природы массы, то стало отчётливо видно, что у любого тела существует бесконечное количество масса. Они взаимно вложены друг в друга, как матрёшки. При соответствующем объяснении и это можно легко понять. Главное, что принцип существования множества масс у одного тела оказался уже известен. Как я уже сказал, его открыл ещё в 19-м веке учёный по фамилии Мах – принцип Маха. Тот самый, чьё имя звучит в определении сверхзвуковых скоростей, например, «скорость три Маха».

    – Странно. Если принцип Маха был открыт в позапрошлом веке, то почему его не учитывали при построении единой теории поля?

    – Потому что не было единого понимания природы массы. Учёные знали об этом принципе. Эксперименты показывали, что этот принцип работает. Но почему – никто понять не мог. Но идём дальше. СЕДЬМОЙ ШАГ состоялся потому, что мы подвергли анализу механизм пересечения физических пространств. Оказалось, что седьмая версия единой теории поля может быть построена на сумме попарных пересечений физических пространств комплексного пространства (расстояние-время-масса-заряд). Сформированная таким образом система из шестнадцати уравнений в частных производных второго порядка в состоянии описать практически любые процессы и явления, а также автоматически приводит к уже известным фундаментальным волновым уравнениям.

    Седьмая версия единой теории поля привела также к таким решениям, как уравнения Максвелла, теорема Гельмгольца и аналогичные. Весь комплекс таких решений позволил взглянуть на объективную реальность, как на совокупность вихревых и потенциальных образований, а также отказаться от «традиционных» представлений о силе и энергии в пользу используемых в наши дни скалярного и векторного потенциалов.

    – Даже не верится, что существует последующая глубина. Или физика, в самом деле, бездонна?

    – Сомневаюсь, что кто-то когда-нибудь достигнет дна физики. Итак, ВОСЬМОЙ ШАГ заключается в том, что мы подвергли анализу математический аппарат. Оказалось, что в его распоряжении всего две возможности: 1) представление числа и 2) набор операторов. Представление числа развивается в направлении скаляр-вектор-тензор, или действительное-комплексное-гиперкомплексное число и приводит к увеличению возможностей описания в пределах одного физического пространства. Операторы позволяют производить математические операции над числами, представленными определённым образом.

    – Ну, сегодня столько открыто всевозможных математических действий, что прямо пруд пруди…

    – Наоборот. Система математических возможностей оказалась весьма скудной – все известные операторы в итоге сводятся к одному действию: вычислению проекции одной физической величины на другую. Например, скорость – это проекция пути на ось времени. Или электрический ток – это проекция электрического заряда на ось времени. Даже тригонометрические функции оказались выражениями для вычисления проекции. А также понятие производной и все дифференциальные операторы тоже свелись к вычислению проекции.

    Обратная величина – интеграл – построена заменой деления умножением, или суммой. Единая теория поля восьмой версии предписывает: 1) необходимо найти все проекции исследуемого явления на известные, выбранные или неизвестные физические оси, после чего 2) интегрировать разрозненные проекции в один единый образ. Для восьмой версии Единой теории поля практически нет неразрешимых задач, кроме последней финальной задачи – принципа построения элемента материи. Но после восьмого шага были исчерпаны все возможности физики и математики.

    – Если возможности исчерпаны, то, значит, есть готовый вариант единой теории поля?

    – Нам тоже сначала так показалось. Но – ДЕВЯТЫЙ ШАГ оказался очередным «последним» шагом: мы подвергли сомнению существо операций деления и умножения. И это оказалась совсем не такая уж элементарная проблема. Её смысл в следующем. Мы привыкли, производя деление одного числа на другое, фактически вычислять проекцию первого числа на второе. При этом автоматически наш разум полагает, что угол между этими числами прямой. Вспомните таблицу умножения: десять столбцов по десять строк. Или тензорное счисление: строки и столбцы. Или векторное счисление: строки в столбце и так далее.

    Этот автоматический подход выработался изначально, на самой первой стадии возникновения математики и физики – поэтому он практически не осознаваем. Из-за такого автоматического подхода выражение для умножения или деления в общем виде записываются неправильно. Нельзя просто разделить число «А» на число «В», необходимо указать между ними угол. Это отчётливо видно из операции с векторами: векторное произведение векторов имеет дополнительный множитель – синус угла между векторами, а скалярное произведение тех же векторов имеет дополнительный множитель – косинус угла между векторами.

    – И что дали такие углублённые исследования структуры математических действий?

    – Отсюда стало ясно, что для целей единой теории поля угол между числителем и знаменателем становится математически и физически значимым. Однако в обычных условиях угол входит в процедуру деления как «единица» (например, в виде тангенса). Но в условиях деформации физических пространств этот угол приобретает самостоятельную роль – он начинает показывать изменение расположения физических осей, претерпевших сжатие или расширение. Это обеспечивает возможности расчётов физических явлений и взаимодействий в деформированных областях любого физического пространства (например, в чёрной дыре).

    – Дайте-ка, угадаю: на мой взгляд, уже не осталось явлений, суть которых можно было бы пересмотреть?

    – Да. В одном из промежуточных вариантов данной работы в этом месте была запись: «После этих ДЕВЯТИ ШАГОВ Единая теория поля сформирована в максимально возможной комплектации (версии). Представляем её вашему вниманию». Однако после написания очередного варианта данной книги, когда уже, казалось, что никаких перенормировок выдумать не возможно, всё-таки возникли мысли, которые должны быть размещены в самом начале монографии.

    – Какие?

    – Эти мысли касаются ещё четырёх основных шагов: ДЕСЯТЫЙ ШАГ – структура и принципиальная схема работы операций «сложение» или «вычитание» и «умножение» или «деление»; ОДИННАДЦАТЫЙ ШАГ – смысл одномерной оси и многомерных пространств; ДВЕНАДЦАТЫЙ ШАГ – число; ТРИНАДЦАТЫЙ ШАГ – понятие единого целого, или единицы и т.д.

    – А это – всё?

    – И это – не всё! Следующие шаги, а их было проделано ещё около десятка, просто перечислю: геометрия одномерного пространства, геометрия математических действий, природа и геометрия однородности, структура физических законов, смысл и геометрия производной, геометрия многомерных пространств и ещё куча много чего. Если первые шаги многим будут понятны, то последние даже не стоит описывать – там всё очень не просто.

    – А итог есть? Хотя бы промежуточный.

    – Итог есть. Есть 800 страниц работы. И есть практически готовая концепция Единой теории поля. Для специалистов она очень простая, но объёмная. Удалось сформулировать концепцию массы, концепцию времени, концепцию электрического заряда. Стало ясно, что, как я уже сказал, законы Ньютона не являются законами. И другие законы физики – это вовсе не законы. Законы – совсем другое по своей природе явление.

    – Раз всё уже почти готово, то почему тогда не публикуете?

    – Дело в том, что оказалось, что все названные выше шаги понимания представляют собой только треть проблемы. После их осознания раскрылась такая бездна, которая показала, что именно воспринимаем мы под видом притяжения, каким образом осуществляется взаимодействие, что такое состояние покоя и что вообще представляет собой окружающий нас мир.

    Литература:

    1. В. Гейзенберг, Теория единого поля. Organizmica. – 2014. – Май, № 5 (133) по Эйнштейновский сборник 1969-1970. М.: Наука, 1970. 91 – 98 стр.
    2. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Вакуум: концепция, строение, свойства // Отв. редактор член-корр. РАН Ю.А. Флёров. ФГБУН Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. 2013.
    3. Тюняев А.А., Периодическая система элементарных частиц // Организмика - фундаментальная основа всех наук. Том III. Физика / Под редакцией д. ф.-м. н., профессора, академика РАЕН О. А. Хачатуряна. – М.: Спутник +. – 2009.
    4. Тюняев А.А., Дикусар В.В. Кванты основных физических взаимодействий Периодической системы элементарных частиц // «Динамика неоднородных систем» / Труды ИСА РАН. – 2010. – № 49 (1). – С. 103 – 108.
    5. Тюняев А.А., Земля не крутится вокруг Солнца (Единая теория поля). Organizmica. – 2014. – Январь, № 1 (129).

    на начало