admin / 22.04.2018
.
.
Единая теория поля -это физическая теория, задачей которой является единое описание всех элементарных частиц (или хотя бы группы частиц), выведение свойств этих частиц, законов их движения, их взаимных превращений из неких универсальных законов, описывающих единую "первоматерию", различные состояния которой и соответствуют различным частицам.
Первым примером Единой теории поля была попытка Х. А. Лоренца объяснить всю инерцию электрона (т. е. вывести значение его массы) на основе классической электродинамики. Сам электрон выступал при этом в роли "сгустка" электромагнитного поля, так что управляющие его движением законы в конечном итоге должны были сводиться к законам, описывающим это поле. Последовательное проведение этой программы оказалось невозможным, но сама попытка "примирить" дискретное (электрон рассматривался как материальная точка) и непрерывное (электромагнитное поле), попытка единого описания разных фундаментальных видов материи возобновлялась и в более позднее время.
Развитие квантовых представлений показало, что задача состоит не в том, чтобы "примирить" частицы и поля, дискретное и непрерывное. Любые "частицы" и "поля" имеют двойственную природу, объединяя в себе как свойства корпускул, так и свойства волн. Однако при этом каждый из видов "волно-частиц" обладает своими индивидуальными свойствами, своими специфическими законами движения. У электрона эти законы другие, чем, например, у нейтрино или фотона. Открытие каждой новой "элементарной частицы" рассматривается в современной теории как обнаружение нового типа материи. По мере того как открывались новые частицы (а поскольку все частицы имеют и волновые свойства, можно сказать: новые типы полей), всё настоятельнее становилась потребность понять, почему их так много (сейчас уже более двухсот), объяснить их свойства и расшифровать, наконец, что означает само слово "элементарная" применительно к частице. Снова — уже на более высоком уровне — появились попытки единого описания материи.
Большую стимулирующую роль сыграла в этом отношении общая теория относительности А.Эйнштейна. В этой теории и законы тяготения, и уравнения движения притягивающихся масс получаются как следствие общих законов, определяющих гравитационное поле. Общая теория относительности связывает гравитацию с геометрическими свойствами пространства-времени. В некоторых работах делались попытки более широкой «геометризации» теории, т. е. вводились такие гипотезы, касающиеся геометрии, которые позволили бы включить в рассмотрение и электромагнитные поля, а также учесть квантовые эффекты. Такой «геометрический» подход очень привлекателен, но пока в этом направлении существенно продвинутся не удалось.
Совершенно новый подход — его можно назвать модельным — ведёт своё начало от работ Л. де Бройля по нейтринной теории света. В этих работах предполагается, что фотоны — кванты света — представляют собой пары "слившихся" нейтрино (отсюда название — "теория слияния"). Нейтрино не имеет электрического заряда, его масса покоя равна нулю и спин равен 1/2 (в единицах постоянной Планка).
Сливаясь, два нейтрино могут образовать нейтральную частицу с нулевой массой и спином 1, т. е. с характеристиками фотона.
Нейтринная теория света, хотя и не свободная от недостатков, была первой в ряду моделей составных частиц. Среди них — модель Э. Ферми и Ян Чженьнина, рассматривающая p-мезон как связанное состояние нуклона и антинуклона, модель Сёити Саката (Япония), М. А. Маркова и Л. Б. Окуня, в которой все сильно взаимодействующие частицы строились из трёх фундаментальных частиц, и др.
Особенное распространение в последние годы получила модель кварков, предложенная впервые (1964) М. Гелл-Маном и Г. Цвейгом. Согласно этой модели, все сильно взаимодействующие частицы (мезоны, барионы, резонансные частицы) состоят из особых "субчастиц" с дробными электрическими зарядами — из кварков трёх типов, а также соответствующих античастиц (антикварков). Эта модель, оказавшаяся весьма плодотворной для систематики элементарных частиц и объяснившая ряд тонких эффектов, связанных с массами частиц, их магнитными моментами, и некоторые др. экспериментальные факты, резко снижает число претендентов на звание "истинно элементарных" частиц и, следовательно, в известной мере решает задачу единого описания материи. Однако теория ещё далека от необходимой ясности, равно как и эксперименту надлежит ответить на ряд кардинальных вопросов. Достаточно сказать, что кварки в свободном состоянии ещё не обнаружены и не исключено, что это невозможно в принципе. В этом случае кварковая модель потеряет свой смысл как составная модель.
Ещё до создания кварковой модели В. Гейзенберг (1957) начал развивать теорию, в которой за основу принимается универсальное единое поле, описываемое величинами, которые в математике называются спинорами; поэтому теория получила название единой нелинейной спинорной теории. В отличие от описанной выше теории слияния это фундаментальное, описывающее "материю в целом" поле не связывается непосредственно ни с какой реальной частицей. Второе существенное отличие основного уравнения теории Гейзенберга — нелинейность, отражающая взаимодействия фундаментального поля с самим собой. Математически это выражается в появлении в уравнении движения членов, пропорциональных не самой, описывающей поле величине, а отличной от единицы её степени. Как и в общей теории относительности, благодаря этой нелинейности уравнения движения реальных частиц должны получаться из основного уравнения. Из этого же уравнения должны вытекать значения масс, электрических зарядов, спинов и др. характеристик частиц.
Математическое исследование уравнения Гейзенберга представляет собой трудную задачу, которую пока удалось решить лишь в довольно грубом приближении. Более того, до сих пор ещё не доказана самосогласованность процедуры устранения бесконечностей в теории Гейзенберга. Вместе с тем количественные результаты, полученные в этой теории, кажутся обнадёживающими и общая программа нелинейной Единой теории поля продолжает считаться перспективной.
Таким образом, Единая теория поля ещё не построена. Однако неразрывная связь между всеми частицами, универсальная взаимная превращаемость частиц, всё более явственно проявляющиеся черты единства материи заставляют искать пути перехода от современной квантовой теории поля, ограничивающейся констатацией многообразия форм материи, к единой теории, которая призвана это многообразие объяснить.
Больщое влияние на развитие Теоирии единого поля оказала Теория тяготения Эйнштейна.
Какова же основная идея этой теории?
Для того чтобы имитировать, например, сферическое поле тяготения Земли, нужны ускоренные системы с различным направлением ускорения в различных точках. Наблюдатели в разных системах, установив между собой связь, обнаружат, что они движутся ускоренно друг относительно друга, и тем самым установят отсутствие истинного поля тяготения. Таким образом, истинное поле тяготения не сводится просто к введению ускоренной системы отсчёта в обычном пространстве, или, говоря точнее, в пространстве-времени специальной теории относительности. Однако Эйнштейн показал, что если, исходя из принципа эквивалентности, потребовать, чтобы истинное гравитационное поле было эквивалентно локальным соответствующим образом ускоренным в каждой точке системам отсчёта, то в любой конечной области пространство-время окажется искривленным — неевклидовым. Это означает, что в трёхмерном пространстве геометрия, вообще говоря, будет неевклидовой (сумма углов треугольника не равна p, отношение длины окружности к радиусу не равно 2p и т.д.), а время в разных точках будет течь по-разному. Таким образом, согласно теории тяготения Эйнштейна, истинное гравитационное поле является не чем иным, как проявлением искривления (отличия геометрии от евклидовой) четырёхмерного пространства-времени.
Следует подчеркнуть, что создание теории тяготения Эйнштейна стало возможным только после открытия неевклидовой геометрии русским математиком Н. И. Лобачевским, венгерским математиком Я.
Содержание
Больяй, немецкими математиками К. Гауссом и Б. Риманом.
В отсутствие тяготения движение тела по инерции в пространстве-времени специальной теории относительности изображается прямой линией, или, на математическом языке, экстремальной (геодезической) линией. Идея Эйнштейна, основанная на принципе эквивалентности и составляющая основу теории тяготения, заключается в том, что и в поле тяготения все тела движутся по геодезическим линиям в пространстве-времени, которое, однако, искривлено, и, следовательно, геодезические линии уже не прямые.
Массы, создающие поле тяготения, искривляют пространство-время. Тела, которые движутся в искривленном пространстве-времени, и в этом случае движутся по одним и тем же геодезическим линиям независимо от массы или состава тела. Наблюдатель воспринимает это движение как движение по искривленным траекториям в трёхмерном пространстве с переменной скоростью. Но с самого начала в теории Эйнштейна заложено, что искривление траектории, закон изменения скорости — это свойства пространства-времени, свойства геодезических линий в этом пространстве-времени, а следовательно, ускорение любых различных тел должно быть одинаково и, значит, отношение тяжёлой массы к инертной [от которого зависит ускорение тела в заданном поле тяготения, см. формулу (6)] одинаково для всех тел, и эти массы неотличимы. Таким образом, поле тяготения, по Эйнштейну, есть отклонение свойств пространства-времени от свойств плоского (не искривлённого) многообразия специальной теории относительности.
Вторая важная идея, лежащая в основе теории Эйнштейна, — утверждение, что тяготение, то есть искривление пространства-времени, определяется не только массой вещества, слагающего тело, но и всеми видами энергии, присутствующими в системе. Эта идея явилась обобщением на случай теории тяготения принципа эквивалентности массы (m) и энергии (Е) специальной теории относительности, выражающейся формулой Е = mс2. Согласно этой идее, тяготение зависит не только от распределения масс в пространстве, но и от их движения, от давления и натяжений, имеющихся в телах, от электромагнитного поля и всех др. физических полей.
Желательно смотреть с разрешением 1280 Х 800
«Техника-молодежи», 1990, №10, с. 16-18.
Сканировал Игорь Степикин
Трибуна смелых гипотез
![]() «Пенистая» структура Вселенной |
Оба тела ни с того ни с сего устремляются в одном направлении, а в противоположном при этом ничто не движется. Но вспомним, что одна-то из масс отрицательна! А ведь это означает, что и импульс ее, независимо от скорости, имеет знак «минус»: (—M)V, и тогда суммарный импульс системы двух тел по-прежнему остается нулевым!
Виктор Бабинцев
Вы, может быть,посмеетесь, но за примером универсального магнита далеко ходить не надо. Берем, значит, ярко-желтый, зеленый или красный пластмассовый корпус от шариковой ручки или фломастера, энергично трем его о шерстяную ткань с лавсанчиком и подносим к мелким частицам самых различных твердых веществ. Должен оговориться сразу: мне не удалось найти такое вещество, частички которого бы не притягивались к такому, как говорят, наэлектризованному телу. И тут важно отметить, что, например, свинцовая крошка тяготеет к нашей ручке заметно сильнее, чем медная, и гораздо сильнее, чем алюминиевая. Отсюда вывод: сила притяжения различных простых веществ в нашем опыте прямо пропорциональна атомным массам. Это очень важный момент. Кроме того, к ручке тяготеют листья растений и мелкие живые организмы, например, всем известный "мотыль", используемый рыбаками в качестве наживки. Причем, "малинка" ползает по корпусу ручки вверх тармашками как ни в чем не бывало.
Вообще-то, считается, что сила взаимного тяготения в этом домашнем опыте прямо пропорциональна величине разноименных электрических зарядов — ручки и "подопытных" тел. Однако все тела в обычном состоянии электрически нейтральны. Следовательно, дело тут не в электричестве.
Гравитационная физика отрицает существование в природе каких бы то ни было электрических зарядов (Кстати, это уже сейчас — в 2010г — доказано на Большом адронном коллайдере). В ней все физические явления, обусловленные синхронностью движения ядерных спутников в атомах тела и сложением гравитационных моментов большого числа синхронных и возбужденных атомов, только по привычке и из практических соображений называются магнитными, электромагнитными и электрическими. Натирая пластиковый корпус ручки о ткань, мы на некоторое время получаем относительно постоянный полимерный магнит, обладающий "полимагнитными" свойствами. В действительности мы посредством трения возбуждаем и синхронизируем атомы различных химических элементов, входящих в состав корпуса ручки, и в итоге получаем несколько различных постоянных магнитов в одном сложном веществе.
Действительно, постоянный ферромагнетик сильно взаимодействует только с железными предметами. При этом возбужденные и синхронные атомы магнита возбуждают и синхронизируют такие же атомы железа, например, железного гвоздя, который в это время сам становится магнитом.
Магнит и гвоздь движутся друг к другу суммарным движением своих синхронных атомов, а не натяжением силовых линий и не посредством какого-то особого "магнитного" поля. Причина сильного взаимодействия синхронных атомов магнита и гвоздя может быть объяснена совпадением частот гравитационных моментов одинаковых атомов того и другого. Одним словом, все дело в частоте. А "полимагнит" — это многочастотный или "широкополосный" магнит. С таким магнитом взаимодействуют даже молекулы воздуха. Это зачастую сопровождается потрескиванием и видимыми "электрическими разрядами" или "искрами".
И еще, магнитные свойства тела не зависят от количества какого-то особого вещества, а зависят от количества возбужденных и синхронных атомов намагниченного тела. Поэтому любой постоянный магнит можно легко размагнитить. Например, если фурнитурный магнитик, извлеченный из держателя мебельной дверки, немного подогреть на газовой плитке и капнуть на него воду, то он полностью размагнитится. Но, если такой магнитик снова нагреть и положить на него действующий магнит, он, охлаждаясь в таком "подчиненном" положении, вернет или даже улучшит все свои "магические" свойства. (Этот "нежный" способ размагничивания и намагничивания постоянных магнитов, как и несколько оригинальных способов получения электричества, мне тоже подсказала гравитационная теория атома.)
А теперь представим себе на полу орбитальной станции полимерную плиту. По набору химических элементов и их количественному соотношению вещество плиты примерно соответствует наличию таковых и в теле человека. Уверен, если удастся возбудить и синхронизировать атомы в различных группах химических элементов такой плиты, человек "примагнитится" к ней — точно так же, как подпрыгнула и притянулась к корпусу нашей ручки личинка комара-долгунца под народным названием "мотыль" или "малинка".
Возбудить и синхронизировать все атомы "универсального магнита" можно только посредством того, что можно назвать "электрическим током в полимерах". Эффективные способы получения сильных "полимерных токов" пока являются тайной. Пока. Впрочем, если медную проволоку в обмотке ротора обычного генератора тока заменить на особую полимерную нить… то уже может кое-что получиться.
Вот простой опыт. К эбонитовой чашке уравновешенных рычажных весов подносим снизу обычный фурнитурный магнитик.
Равновесие весов при этом не нарушается. Мы объясняем это тем, что магниты с изоляторами не взаимодействуют. Берём весы с медными чашечками. Результат опыта остаётся тем же. А теперь, поднеся магнитик к чашечке, начинаем его плавно опускать. Чашечка весов – будь она медная или эбонитовая – следует за подвижным магнитом, словно приклеенная. Заменяем магнитик на плотный предмет и при аналогичных манипуляциях «приклеивание» к нему чашки весов не наблюдаем. Вот так просто мы можем наблюдать явление взаимодействия подвижных постоянных магнитов с различными плотными телами. Вопрос: в чём принципиальное отличие гравитационного взаимодействия от эл. магнитного?
"О гравитационной природе молний и "электричества": http://www.proza.ru/2017/10/13/700
© Copyright: Виктор Бабинцев, 2009
Свидетельство о публикации №209012200019
Список читателей / Версия для печати / Разместить анонс / Заявить о нарушении
Другие произведения автора Виктор Бабинцев
Рецензии
Написать рецензию
Виктор, спасибо, очень познавательная статья.
Только вчера сынишка сам сделал такой вывод, что наша Земля, притягивая более мелкие тела (в том числе и нас), действует как огромный магнит, поэтому мы с неё не улетаем. Плюс атмосфера также имеет свой немалый вес. И чем больше масса планеты, тем сильнее притяжение.
И действительно, в масштабах космоса гравитация действует подобно электромагнитному полю в более малых масштабах, только её интенсивность зависит прежде всего от массы тел, а не от атомных масс веществ при электромагнитном взаимодействии. Но в обоих случаях интенсивность притяжения также зависит от расстояния между телами.
Спасибо и удачи Вам!
С уважением,
Анна Филимонова 26.01.2017 11:21 Заявить о нарушении
+ добавить замечания
Большое спасибо, Анна!
А сынишке сколько лет?
Виктор Бабинцев 26.01.2017 11:57 Заявить о нарушении
Ему семь лет, и всё интересно)
Анна Филимонова 26.01.2017 11:58 Заявить о нарушении
+ добавить замечания
На это произведение написано 8 рецензий, здесь отображается последняя, остальные — в полном списке.
Написать рецензию Написать личное сообщение Другие произведения автора Виктор Бабинцев
FILED UNDER : IT