Предложен единый взгляд на внутреннее и физическое пространства. Обнаруженное единство этих пространств используется для решения наиболее существенных проблем микро, макро и мегамира: строения материи и механизма взаимодействий, рождения Вселенной и природы квантов.

Постановка проблем

1. Пространство известно человечеству с незапамятных времен. Более 2-х тысяч лет назад все наработанные к тому времени математические знания о пространстве были систематизированы Евклидом. Разработанная Евклидом математическая модель пространства получила название «евклидова геометрия».

110-120 лет назад был сделан еще один важнейший шаг в понимании физического пространства: Лоренцем, Пуанкаре, Эйнштейном и «примкнувшим к ним» Минковским было установлено, что пространство неразрывно связано со временем, тайны которого человечество также разгадывало испокон веков. Данная связь настолько тесная, что пространство и время объединяются в пространство-время, имеющее отличную от евклидовой геометрию, которая получила название «псевдоевклидова геометрия».

Примечание. В дальнейшем, под физическим пространством будем понимать именно пространство-время.

Однако за прошедшие века и тысячелетия природа физического пространства так и осталась неразгаданной: до сих пор неизвестно: «Откуда берутся пространство и время?» и «Каким образом формируются все свойства пространства-времени?».

2. Внутреннее пространство имеет гораздо более короткую историю: данное понятие появилось всего (50-60) лет назад, и до сих пор отсутствуют сколько-нибудь проработанные гипотезы о его физическом смысле (Википедия обходит молчанием даже сам термин «внутреннее пространство»). На данный момент внутреннее пространство рассматривается как чисто математическая конструкция: как слои расслоенного пространства, базой которого служит физическое пространство (пространство-время). Вводится несколько (абстрактных) расслоенных пространств, и геометрия слоев выбирается такой, чтобы локальное нарушение симметрии групп преобразований этих слоев приводило к уравнениям, которые описывают известные взаимодействия. Стандартная модель вводит 3 типа внутренних пространств, геометрия которых определяется группами симметрий U(1), SU(2), SU(3): нарушение симметрии этих 3-х пространств приводит к электромагнитному, слабому и сильному взаимодействиям.

Примечание. Гравитационное взаимодействие в Стандартной модели не рассматривается. Природа гравитации, как искривления внутреннего пространства, рассмотрена автором в работах [1,2].

Однако вопрос: «Каков механизм нарушения симметрии внутренних пространств?» даже не ставится. Это и не мудрено, поскольку отсутствует понимание, «Каков физический смысл самого внутреннего пространства?».

Цель работы

Целью работы является единое описание физического и внутреннего пространств в рамках проективной картины Мироздания, и на основе этого изложить новое понимание наиболее важных физических категорий и понятий.

Содержание работы

I раздел посвящен рассмотрению природы внутреннего и физического пространств, а также основных видов симметрий, которыми наделены эти пространства,

во II разделе рассматривается, каким образом внутреннее пространство обуславливает существование и свойства частиц и взаимодействий,

в III разделе показана роль внутреннего пространства в строении Вселенной, и микромира, включая происхождение материи и квантов, строение атомов и ядер.

Для лучшего понимания данной работы желательно предварительно ознакомиться с «Системой всей Физики» [2].

I. Пространство-время, как проявление внутреннего пространства

Исходный постулат: существует Субстанция, атрибутом которой является внутреннее пространство в форме кватернионного проективного пространства (НР³).

С данной точки зрения, внутреннее пространство представляет собой наиболее фундаментальный вид материи и движения. Данный вид подобен темной энергии, однако существует «вне» пространства и «до» времени. Более того, именно данный вид материи-движения обуславливает существование пространства-времени. Покажем, каким образом физическое пространство и все его свойства порождаются внутренним пространством.

На первой стадии эволюции внутреннего пространства произошло выделение бесконечно удаленной плоскости (раздел III). Это означает, что одна (произвольная!) плоскость стала отличаться от всех остальных. Результатом явилось сужение группы проективных преобразований до группы аффинных преобразований, вследствие чего внутреннее пространство стало аффинно-проективным.

Примечание. Можно считать наоборот: произошло спонтанное нарушение симметрии, выразившееся в сужении группы проективных преобразований внутреннего пространства до аффинной группы, что привело к выделению указанной плоскости и преобразованию проективного пространства в аффинно-проективное пространство.

Следствием данного превращения явилось преобразование (общих) однородных проективных координат х⁰, х¹, х², х³ в однородные аффинные координаты х⁰, х¹, х², х³, отличающиеся тем, что бесконечно удаленная плоскость описывается уравнением х⁰ = 0, а все конечные точки представляются в виде v¹ = х¹/х⁰, v² = х²/х⁰, v³ = х³/х⁰.

Вид этих соотношений прямо указывает, что координаты х⁰, х¹, х², х³ могут быть отождествлены с временной и пространственными координатами, а конечные точки внутреннего пространства имеют размерность скорости.

На основании этого можно сделать вывод, что внутреннее пространство имеет физический смысл обобщенного пространства скоростей.

Примечание. Внутреннее пространство описывает наиболее общий вид Движения, как атрибута Субстанции.

Получение свойств пространства-времени из свойств внутреннего пространства скоростей многократно обсуждалось автором в работах на сайте «Академия Тринитаризма». Повторим предельно кратко эти выводы.

Пространство-время «строится» (формируется) на основе координат х⁰, х¹, х², х³, которые описывают внутреннее пространство: пространство-время – это множество значений, которые принимают координаты внутреннего пространства.

1. Аффинные свойства пространства-времени являются следствием наличия аффинных свойств у внутреннего пространства. Аффинные свойства включают в себя линейность и возможность перенесения любого отрезка параллельно самому себе. Именно возможность такого перенесения позволяет проводить измерение пространственных и временных интервалов с помощью отрезков, выбранных в качестве эталонов длины и времени. Аффинность пространства-времени характеризует однородность пространства и равномерность течения времени.

Примечание. Равномерность течения времени не произвольное соглашение, как полагал Пуанкаре, а следствие аффинности внутреннего пространства.

2. Размерность пространства-времени обусловлена тем, что количество однородных координат внутреннего пространства равно n = 4. Разбиение на 3-мерное пространство и одномерное время проистекает из того, что координаты х¹, х², х³ и х⁰ различным образом входят в формулы для конечных точек внутреннего пространства: х¹, х², х³ расположены в числителе, а х⁰ – в знаменателе.

3. Особые свойства времени: направленность и необратимость являются следствием того, что бесконечно удаленные точки аффинно-проективного пространства недостижимы. В пространстве-времени уравнение бесконечно удаленной плоскости х⁰ = 0 внутреннего пространства описывает 3-мерную гиперплоскость, которая вследствие своей недостижимости разделяет пространство-время на 2 несвязанные области: х⁰ > 0 и х⁰ < 0. Между этими областями не существует непрерывного пути: из точек, расположенных в непосредственной близости от гиперплоскости х⁰ = 0 (из моментов времени «настоящее»), непрерывное перемещение возможно только в сторону возрастания абсолютной величины х⁰: в области х⁰ > 0 – в сторону возрастания х⁰, а в области х⁰ < 0 – в сторону убывания х⁰.

4. Метрические свойства пространства-времени порождаются Абсолютом внутреннего пространства, который возникает на одной из стадий эволюции внутреннего пространства (раздел III). Абсолют имеет вид сферы (х⁰)² - (х¹)² - (х²)² - (х³)² = 0. В 4-мерном аффинном пространстве это уравнение является уравнением (инвариантного) конуса и задает псевдоевклидову метрику пространства-времени.

Данная модель взаимосвязи физического и внутреннего пространства действительно объясняет все свойства, которыми обладает пространство-время.

В рамках модели находит объяснение природа всех 3-х видов физических симметрий: 1. непрерывных, 2. дискретных, 3. калибровочных.

1. С непрерывными симметриями еще 100 лет назад «разобралась» Эмми Нётер: всем 10 видам непрерывных симметрий 4-мерного псевдоевклидова пространства-времени соответствует сохранение 10 физических величин: энергии, 3-х импульсов, 3-х моментов импульса и 3-х лоренцевых бустов.

2. Физический смысл дискретных симметрий остается загадкой: почему инверсия пространства (Р-операция) и обращение времени (Т-операция) связаны с изменением знака электрического заряда (С-операцией)?

Примечание. Инверсия пространства обычно заменяется зеркальным отражением, а под обращением времени понимается инверсия движения. При этом остается совершенно непонятным, как эти 2 «внешние» операции (отражение в зеркале и изменение всех скоростей на противоположные направления) влияют на такую внутреннюю характеристику частиц, как знак электрического заряда.

Отсутствие ответа на данный вопрос напрямую связано с тем, что неизвестна физическая природа самого электрического заряда. Проективная модель раскрывает эту природу: электрические заряды формируются связками ориентированных вещественных проективных прямых (RР¹), скрепленных замкнутыми односторонними поверхностями, расположенными в центре этих связок.

Примечание. Данная конструкция, включающая в себя центральную поверхность и соединенную с ней связку прямых присуща всем частицам материи (раздел II).

Знак заряда определяется ориентацией RР¹-прямых внутреннего пространства, поэтому С-операция представляет собой изменение ориентации RР¹-прямых. Это же самое изменение может быть осуществлено путем совместного изменения всех 4-х координат х⁰, х¹, х², х³ внутреннего пространства. В пространстве-времени данная инверсия внутреннего пространства описывается как РТ-операция. Это означает, что последовательное осуществление С-операции и РТ-операции приводит к тождественному преобразованию, что и составляет содержание СРТ-теоремы.

Примечание. С-операция и РТ-операция – это «активный» и «пассивный» взгляд на одну и ту же операцию изменения ориентации прямых внутреннего пространства. Данная операция является инволюцией, поэтому ее двукратное осуществление является тождественным преобразованием (возвращает систему в исходное состояние).

3. В Стандартной модели вопрос о механизме калибровочных симметрий остается открытым: каким образом нарушение симметрии абстрактных внутренних пространств порождает реальные взаимодействия в пространстве-времени?

Согласно проективной модели, оба пространства: физическое и внутреннее являются реальными и, более того, имеют общие координаты. Именно по этой причине любые изменения внутреннего пространства неизбежно приводят к изменениям в физическом пространстве: в пространстве-времени возникают реальные силы, которые соответствуют тому или иному виду взаимодействий.

Примечание. В отличие от внутренних пространств Стандартной модели, вводимое в данной работе внутреннее пространство имеет реальное физическое существование и обладает гораздо более богатой структурой: группы U(1), SU(2), SU(3) являются весьма частными случаями группы преобразований НР³-пространства.

Итак, непрерывные симметрии характеризуют пространство-время, дискретные симметрии – внутреннее пространство, а калибровочные симметрии отражают взаимосвязь физического и внутреннего пространств.

II. Частицы и взаимодействия

Одна из главных ошибок современной физики заключается в том, что частицы (фермионы) и взаимодействия вводятся отдельно друг от друга, после чего тратятся неимоверные усилия для того, чтобы установить, каким образом они связаны друг с другом. Проективная модель избегает указанного «раздвоения», изначально рассматривая частицы и взаимодействия как проявления единого физического объекта.

Данный физический объект будем именовать «частица материи». Он включает в себя 2 элемента внутреннего пространства: замкнутую поверхность и связку прямых. Каждая частица материи образуется, когда центр связки совмещается с центром замкнутой поверхности: поверхность выполняет функцию жесткого кора частицы, а связки прямых осуществляют все взаимодействия между частицами.

И поверхность, и связка принадлежат внутреннему пространству, поэтому частицы материи, строго говоря, являются принадлежностью внутреннего пространства. Однако координаты внутреннего пространства служат координатами физического пространства, поэтому частицы материи проявляются также как объекты пространства-времени.

Оба составляющих частицы материи элементов имеют не только вещественные, но также комплексные и кватернионные координаты. Соответственно, должно существовать 3 фундаментальных взаимодействия, которые порождаются связками вещественных (RР¹), комплексных (СР¹) и кватернионных (НР¹) прямых.

Опишем кратко классификацию всех частиц материи и взаимодействий в рамках изложенной модели (более подробное рассмотрение имеется в предшествующих работах).

1. Частицы

Прежде всего, находит объяснение существование 2-х типов частиц материи: обычной и «темной» материи. Центральными корами частиц обычной материи являются односторонние поверхности, тогда как частицы темной материи образованы на основе двусторонних поверхностей.

В случае частиц обычной материи все RР¹-прямые связки могут иметь одинаковую ориентацию относительно центрального кора: либо от кора, либо на кор (поскольку, проходя через одностороннюю поверхность, прямые изменяют свою ориентацию). Это означает, что внутри центрального кора может образоваться выделенная точка (фокус) из которой ориентированные RР¹-прямые, выполняющие функцию электрических силовых линий, либо выходят, либо входят: эти фокусы и представляют электрические заряды.

Примечание. В Стандартной модели существование электрических зарядов и тот факт, что эти заряды могут быть 2-х типов, постулируются.

Напротив, в тех случаях, когда центральным кором являются двусторонние поверхности, указанного фокусирования электрических силовых линий не происходит (поскольку при прохождении двусторонней поверхности прямые не изменяют ориентацию), и частицы оказываются не заряженными (электрически нейтральными). Данные частицы естественно отождествить с частицами темной материи.

Конкретный вид частиц зависит от вида поверхности, которая выполняет функцию центрального кора. Количество различных видов замкнутых 2-мерных поверхностей бесконечно, однако в природе реализуются частицы, образованные на основе простейших видов. В случае частиц темной материи, это – обычные сфера и тор. В случае частиц обычной материи, это – односторонние сфера и тор, поверхности Боя и Штейнера.

Примечание. Поверхности Боя и Штейнера получаются из односторонней сферы путем выделения в этой сфере 3-х и 6-ти неразрывно связанных друг с другом лепестков, каждый из которых аналогичен по своим свойствам односторонней сфере.

Все известные типы частиц материи соотносятся с указанными типами поверхностей следующим образом:

1. на основе односторонней сферы образуются заряженные лептоны (электроны и позитроны различаются ориентацией связок RР¹-прямых); в случае электронов все прямые связки ориентированы на сферу, а у позитронов ориентация противоположная,

2. на основе одностороннего тора образуются незаряженные лептоны (нейтрино и антинейтрино различаются ориентацией связок RР¹-прямых на отрезке, заключенном внутри тора); внешние отрезки прямых связки становятся неориентированными, благодаря чему нейтрино и антинейтрино являются электрически нейтральными,

3. на основе поверхности Боя образуются адроны: если связки прямых распределяются по двум лепесткам, то частицы являются мезонами, а в случае распределения связок по всем трем лепесткам – барионами,

4. на основе поверхности Штейнера образуются экзотические адроны, которые могут содержать 4, 5 или 6 «субкварков».

Согласно данной модели, кварки – это лепестки поверхности Боя, соединенные с той или иной долей полной связки проективных прямых. Поскольку количество лепестков равно трем, эта доля должна быть кратной 1/3. Тем самым, находит объяснение существование нижних и верхних кварков, обладающих зарядами q = ±1/3, ±2/3.

Существование кварков второго и третьего семейств, также как и наличие второго и третьего семейств лептонов, обусловлено тем, что на одной из стадий эволюции (раздел III) внутреннее пространство принимает форму СР³\СР¹-пространства, которое является 3-связным. Существование 3-х семейств частиц материи обусловлено тем, что входящие в состав частиц связки прямых могут располагаться во внутреннем пространстве тремя различными способами («пройти» по трем разным путям).

Модель объясняет полный спектр элементарных частиц материи: наличие 6^-ти заряженных и 6^-ти нейтральных лептонов, 6^-ти нижних и 6^-ти верхних кварков.

Вместе с тем, модель уточняет понимание кварков, как элементарных частиц материи. В отличие от лептонов, кварки не имеют самостоятельного существования: строго говоря, кварки не являются элементарными частицами, а существуют только как неотъемлемые составные части адронов. Тем самым «автоматически» решается проблема конфайнмента: кварки не могут существовать отдельно от адронов, поскольку таким свойством не обладают лепестки поверхности Боя.

2. Взаимодействия.

Все взаимодействия осуществляются посредством связывающих каждую пару элементарных частиц проективных прямых. Каждый из 3-х видов проективных прямых: RР¹, СР¹, НР¹ порождает свой набор фундаментальных взаимодействий.

1. Вещественные проективные прямые служат носителями 3-х взаимодействий: гравитационного, электромагнитного и обменного. Данные взаимодействия обусловлены наличием у RР¹-прямых 3-х свойств: натяжения, вращения и кручения.

1.1. Натяжение RР¹-прямых формирует инертные свойства частиц и создает массу. При изменении частицей положения во внутреннем пространстве, т.е. при изменении скорости (когда частица приобретает ускорение), натяжение той части прямых связки, которые ориентированы в противоположном направлении, увеличивается, вследствие чего возникают силы, стремящиеся возвратить частицу в исходное положение во внутреннем пространстве. Это обуславливает наличие у частиц инертных свойств.

Еще одним следствием наличия у RР¹-прямых связки натяжения является наличие у частиц энергии покоя: энергия покоя обусловлена натяжением всех составляющих связку прямых. Поскольку энергия покоя и масса имеют общую физическую причину, эти величины должны быть пропорциональны, что выражается формулой Е₀ = mс².

1.2. Вращение RР¹-прямых приводит к тому, что центральные коры частиц непрерывно обмениваются отрезками этих прямых (выполняющих функцию виртуальных фотонов), что обуславливает электромагнитное взаимодействие. Это означает, что группой симметрии электромагнитного взаимодействия служит группа RР¹ ~ U(1).

Примечание. Стандартная модель не объясняет, почему электромагнитное взаимодействие обладает именно такой группой симметрии.

1.3. Кручение RР¹-прямых порождает спин: собственный момент количества движения частиц обусловлен моментом кручения RР¹-прямых, входящих в состав связок. Данная модель объясняет, почему частицы материи обладают спином сразу во всех направлениях пространства. В каком бы направлении пространства ни была выбрана ось, относительно которой измеряется спиновый момент количества движения частицы, в этом направлении обязательно располагается одна из прямых связки данной частицы: кручение данной прямой и создает спин частицы в данном направлении. Обменное взаимодействие является результатом наложения связок RР¹-прямых, закрученных либо в одном и том же, либо в противоположных направлениях.

2. Группа симметрии комплексных проективных прямых имеет вид СР¹ ~ SL(2) ~ U(1)хSU(2). Поскольку группа U(1) «отвечает» за электромагнитное взаимодействие, то должно существовать взаимодействие, описываемое группой SU(2). Это слабое взаимодействие: проективная модель обосновывает необходимость существования слабого взаимодействия и указывает его группу симметрии. Более того, становится понятно, почему слабое и электромагнитное взаимодействие образуют единое электрослабое взаимодействие: их общим носителем являются СР¹-прямые.

Примечание. В Стандартной модели вид групп симметрий электрослабого и слабого взаимодействий является одним из главных постулатов.

3. Кватернионные проективные прямые осуществляют нелокальное взаимодействие. Причина, по которой нелокальное взаимодействие осуществляется «поверх» пространства-времени, заключается в том, что НР¹-прямые имеют форму 4-мерной сферы S⁴ в 5-мерном пространстве: связь между запутанными частицами осуществляется через 5-е измерение внутреннего пространства.

4. Проективная модель взаимодействий исключает сильное взаимодействие из числа фундаментальных взаимодействий. Это объясняется следующим образом.

4.1. Для удержания кварков внутри адронов не требуется привлекать какие-либо взаимодействия: совместное существование кварков в адронах является прямым следствием геометрической структуры поверхности Боя, а именно, наличия у этой поверхности лепестков, на основе которых формируются кварки.

4.2. Сильное взаимодействие между адронами, удерживающее, в частности, нуклоны в атомных ядрах, сводится к кулоновскому взаимодействию кварковых зарядов, собранных в небольшие области, размер которых на 1-2 порядка меньше размера нуклонов. Благодаря столь тесному сближению кварковых зарядов, интенсивность их кулоновского взаимодействия достигает величины порядка нескольких Мэв, которая требуется для соединения нуклонов в атомные ядра.

III. Вселенная и кванты

Проблема взаимосвязи Вселенной и микромира занимала философов с древних времен. Однако только в последние десятилетия появились реальные физические основания для того, чтобы осуществить синтез этих, казалось бы, очень далеких друг от друга, областей знания. Появился даже особый раздел физики: «космомикрофизика». Цель данного раздела – уточнить некоторые положения космомикрофизики.

Примечание. Кто захочет ознакомиться с видением автором космомикрофизики 8-летней давности и, заодно, посмотреть на автора «вживую», могут открыть видео доклада: «Космомикрофизика в комплексном проективном пространстве», сделанного в Институте Исследования Проблем Времени при МГУ 6 октября 2009 года [3].

1. Вселенная

Рождение Вселенной явилось результатом эволюции атрибута Субстанции в виде внутреннего пространства и включало в себя 3 основные стадии.

1. Первая стадия заключалась в нарушении симметрии внутреннего пространства: группа проективных преобразований сузилась до группы аффинных преобразований (при этом внутреннее пространство сохранило все свои элементы). В результате, проективное пространство стало аффинно-проективным, естественными координатами которого являются однородные аффинные координаты х⁰, х¹, х², х³. Эти координаты (без учета свойства однородности) и представляют собой временную и пространственные координаты, на основе которых строятся понятия «время» и «пространство».

Таким образом, результатом первой стадией космологической эволюции является рождение пространства и времени (физическое пространство можно рассматривать как «разомкнутое» внутреннее пространство). Время – это множество всех значений, которые могут принимать временная координата, пространство – это множество всех значений, которые могут принимать пространственные координаты, а сами эти координаты имеют смысл координат внутреннего пространства.

2. На второй стадии происходит еще одно сужение группы преобразований внутреннего пространства, в результате чего внутри НР³-пространства выделяется СР³-пространство. Размерности СР³-пространства (n = 6) и выделенной на первой стадии НР²-плоскости (n = 8) в сумме составляют n = 6 + 8 = 14. Это на 2 единицы превышает размерность НР³-пространства (n = 12), поэтому данные 2 объекта обязательно должны иметь 2-мерную область пересечения: этой общей областью является СР¹-прямая.

Это означает, что СР³-пространство рождается с выделенной СР¹-прямой, т.е. в виде СР³\СР¹-пространства. Поскольку СР³\СР¹-пространство является 3-связным, то из каждой точки СР³\СР¹-пространства можно попасть в ту же самую точку по трем гомотопически различным (не стягиваемым друг к другу) путям. Каждый из этих путей порождает свое семейство частиц: связки прямых частиц каждого из 3-х семейств, проходят через одну из 3-х компонент связности СР³\СР¹-пространства. Существование 3-х семейств частиц материи обусловлено 3-связностью СР³\СР¹-пространства.

3. На третьей стадии произошло образование RР³-пространства, как результат дополнительного сужения группы преобразований внутреннего пространства. «Рождение» RР³-пространства произошло с одной (внутренней) стороны выделенной СР¹-прямой: эта прямая, имеющая форму обычной S²-сферы, «надевается» на RР³-пространство, проникает внутрь и образует внутри RР³-пространства инвариантный объект. В теории проективного мероопределения данный объект носит название «Абсолют»: именно вид Абсолюта определяет метрические свойства пространства. В частности, Абсолют в форме S²-сферы определяет в своей внутренней области гиперболическую метрику, т.е. в этой области имеет место геометрия Лобачевского.

При проникновении Абсолюта во внутреннее пространство, произошло его «сотрясение», что привело к «вскипанию» и образованию множества «пузырьков» в виде замкнутых двумерных поверхностей (как в перегретой жидкости). Далее эти «пузырьки» соединились со связками прямых, в центре которых они оказались, что привело к образованию частиц материи. Поскольку частицы материи рождаются во внутренней области Абсолюта, пространство скоростей частиц материи должно обладать геометрией Лобачевского (данный вывод является одним из главных результатов СТО).

Данная космологическая модель успешно решает проблемы плоскостности и горизонта. Вместе с тем, модель дает принципиально новое объяснение эффекта расширения Вселенной.

Причина расширения Вселенной состоит в том, что рождение материи произошло не в физическом, а во внутреннем пространстве. Каждая родившаяся частица материи занимала свое место во внутреннем пространстве скоростей, т.е. имела значение скорости, отличное от значения скорости любой другой частицы. Это означает, что с «точки зрения» каждой частицы (принятой за начало отсчета), все остальные частицы удалялись от данной частицы, и это распределение скоростей было сферически симметричным. В этом распределении имелись неоднородности, положившие начало объединению частиц в галактики, после образования которых указанное распределение скоростей, в среднем, сохранилось для галактик, что явилось причиной закона Хаббла.

Примечание. Открытое 20 лет назад ускоренное расширение Вселенной, вероятно, обусловлено тем, что Абсолют внутреннего пространства скоростей постепенно уменьшается в размерах, что интерпретируется как уменьшение скорости света.

В данной космологической модели находит объяснение барионная асимметрия Вселенной: барионная асимметрия обусловлена отсутствием у нуклонов СР-симметрии.

Примечание. Этот факт прямо следует из модели нуклонов на основе поверхности Боя: эта поверхность не имеет зеркальной симметрии, и заряд распределен по лепесткам поверхности Боя не равномерно. Совокупность этих 2-х обстоятельств приводит к тому, что у нуклонов отсутствует не только Р-симметрия, но и СР-симметрия.

Отсутствие СР-симметрии означает, что во всех «зеркальных» ядерных реакциях с участием нуклонов, в которых начальные продукты реакции отличаются лишь знаком заряда, количество образующихся в этих реакциях нуклонов и антинуклонов несколько различно. Степень такого различия весьма невелика (экспериментально она пока не обнаружена), однако, за счет чрезвычайно большого числа реакций, в которых участвуют нуклоны на горячей стадии, достигается наблюдаемая величина барионной асимметрии.

Примечание. Данный механизм образования барионной асимметрии не требует постулирования существования неизвестной частицы (Х), распадающейся с нарушением барионного числа. Из 3-х условий Сахарова действительно необходимым является лишь нарушение СР-симметрии: важно, чтобы симметрия нарушалась для самих нуклонов.

Основное достоинство предлагаемой космологической модели по сравнению со Стандартной космологической моделью заключается в том, что не требуется постулировать существование какого-либо взрыва: ни Большого (начинающегося с сингулярности), ни «инфляционного» (начинающегося с объекта планковских размеров, заполненного скалярным полем, обладающим отрицательным давлением).

Примечание. Инфляционная модель не отвечает на вопросы, откуда берется пространство-время, и каким образом в пространстве-времени возникает скалярное поле с отрицательным давлением (инфлатон). Гипотеза, что инфлатон появляется случайным (хаотическим) образом, может удовлетворить лишь ее авторов.

2. Кванты

Основная проблема квантовой физики заключается в выяснении природы квантования: почему основные физические величины: действие, момент количества движения, энергия и импульс (последние 2 величины – при фиксированных значениях частоты и волнового вектора) изменяются дискретными порциями, величина которых пропорциональна постоянной Планка. Проективная модель дает следующий ответ на этот вопрос: все виды квантов обусловлены кручением RР¹-прямых, входящих в состав связок, являющихся непременной частью каждой частицы материи.

Собственный (спиновый) момент количества движения является прямым следствием того, что RР¹-прямые обладают кручением. В аффинно-проективном пространстве RР¹-прямые состоят из 2-х половинок: одна половинка – это отрезок от центрального кора до бесконечно удаленной точки в одном направлении и аналогичный отрезок до той же самой бесконечно удаленной точки в противоположном направлении. Каждая из этих половинок обладает моментом кручения, и эти моменты ориентированы в противоположных направлениях, компенсируя друг друга. Однако когда частица попадает во внешнее поле, та половинка RР¹-прямой, которая ориентирована по направлению этого поля, оказывается выделенной и создает спин данной частицы.

Данная модель возникновения спина объясняет, почему спин существует сразу во всех направлениях пространства. Причина в том, что связка прямых заполняет полный телесный угол. Какое бы направление ни было избрано для измерения спина, в этом направлении обязательно лежит одна из прямых связки: кручение этой прямой и порождает спиновый момент количества движения в данном направлении.

Примечание. Общепринятое утверждение, что спин не имеет наглядного представления, не соответствует действительности.

Величину спинового момента количества движения, порождаемого одной половинкой RР¹-прямой, положим равной s = 1/2 (это соответствует выбору системы единиц, в которой постоянная Планка ħ = 1).

В данной модели совпадение размерностей спинового момента и постоянной Планка вовсе не является случайным (как в Стандартной модели): существование кванта действия является прямым следствием наличия у частиц спинового момента. Квант действия численно равен удвоенной величине спинового момента ħ = 2*s = 1, и образуется, когда энергия, заключенная в кручении 2-х половиной RР¹-прямой, «получает выход» в физическое пространство в виде кванта энергии-импульса, распространяющегося в определенном направлении пространства.

Квант действия заполняет определенный временной (Δt) и пространственный (Δх) интервалы. Величины энергии (ΔЕ) и импульса (Δр), порождаемые данным квантом, представляют собой плотности кванта действия, распределенного внутри этих интервалов: ħ ~ ΔЕ*Δt и ħ ~ Δр*Δх. Подставляя в эти формулы соотношения между периодом времени и круговой частотой (ω), а также между величиной пространственного интервала и волновым вектором (k), получаем известные формулы для квантов энергии и импульса: Е ~ ħω и р ~ ħk.

Таким образом, все типы квантов действительно имеют в своей основе кручение RР¹-прямых, входящих в состав каждой частицы материи.

Атомы и ядра.

Проективная модель строения материи предлагает новые модели строения атомов и ядер.

Ядра образуются не за счет «остаточного» сильного взаимодействия между кварками, а вследствие кулоновского притяжения кварковых зарядов, сближенных на расстояние, которое в несколько десятков раз меньше размеров самих нуклонов. При столь тесном сближении, все кварковые заряды оказываются сосредоточенными в небольших по объему областях, которые расположены в строго определенных местах ядерной конструкции. Эти области являются теми «скрепами» (узлами), которые объединяют нуклоны в атомных ядрах.

Примечание 1. Для всех ядер тип ядерной конструкции (ядерного каркаса) один и тот же: различие между ядрами заключается лишь в расположении нуклонов внутри данного каркаса и в количестве кварковых зарядов, находящихся в каждом из его узлах.

Примечание 2. Зная распределение электрических зарядов по объему каждого ядра, можно вычислить его электрический и магнитный моменты. В следующей работе автор надеется завершить эти вычисления для всех ядер до ¹⁶О включительно.

Атомы образуются, когда электроны приобретают орбитальное вращение вокруг ядер. Однако это вращение осуществляется во внутреннем СР³-пространстве: каждый электрон вращается в определенной СР²-плоскости этого пространства. Геометрическим местом точек, равноотстоящих от фиксированной точки при вращении в СР²-плоскости, является 3-мерная сфера S³ (СР²-плоскость – это 4-мерное вещественное пространство).

Примечание. Вывод о том, что атом водорода обладает симметрией S³-сферы, получен В.А. Фоком еще в 1935 году.

Заключение

Основная идея данной работы предельно проста. В Стандартной модели внутреннее пространство вводится для получения взаимодействий. Почему бы не ввести более общее внутреннее пространство, позволяющее получать сразу все взаимодействия (это является основной целью Великого Объединения), и придать этому пространству онтологический смысл: считать его физической реальностью.

Проективная модель так и поступает: вводится внутреннее НР³-пространство, прямые линии которого выполняют функцию носителей взаимодействий.

Более того, это реальное внутреннее пространство можно считать тем «материалом» из которого формируется материя и пространство-время. В результате получится сущность, которая «отвечает» за существование и свойства всех 3-х основных категорий физики: и пространства-времени, и материи, и взаимодействий.

В проективной модели внутреннее НР³-пространство выполняет триединую функцию: служит носителем пространства-времени, материи, взаимодействий.

Примечание. Данная программа имеет общие области пересечения с теорией струн. Нужно лишь отождествить дополнительные измерения, которые вводит теория струн, с измерениями внутреннего пространства, и признать, что все 4 измерения физического пространства также имеют своим источником внутреннее пространство, а материя построена из бран и струн, принадлежащих внутреннему пространств.

Таким образом, внутреннее пространство – это гораздо более богатая структура, нежели полагает Стандартная модель.

В работе предлагается новый взгляд на проблему взаимосвязи физического и внутреннего пространств: оба эти пространства являются физической реальностью, причем внутреннее пространство даже «более реально», поскольку лежит в основе физического пространства. В первой части исходя из данной концепции, получены все свойства, которыми обладает пространство-время.

Во второй части работы показано, что все частицы материи и взаимодействия являются следствием проективной модели строения материи. Согласно этой модели, все частицы включают в себя жесткий кор в виде замкнутой двумерной поверхности и связку проективных прямых, в центре которой расположена эта поверхность.

В третьей части исследуется 3 начальные стадии космологической эволюции, а также причина квантования: все кванты берут свое начало из крутящего момента вещественных проективных прямых, входящих в состав каждой частицы материи.

Выводы

1. Пространство-время возникает как результат эволюции внутреннего пространства: топологические, аффинные и метрические свойства пространства-времени являются следствием свойств внутреннего пространства.

2. Каждая частица материи представляет собой объединение замкнутой поверхности и связки проективных прямых: поверхность выполняет функцию жесткого кора частицы, а связка обеспечивает все взаимодействия.

3. Данная модель частиц материи объясняет полный спектр элементарных частиц и все виды взаимодействий, включая обменное и нелокальное.

4. Первые стадии эволюции Мироздания заключались в сужении группы преобразований внутреннего пространства, в результате чего в этом пространстве выделилась бесконечно удаленная плоскость, комплексная и вещественная части.

5. Все кванты имеют в своей основе наличие у вещественных проективных прямых крутящего момента, который преобразуется в соответствующие пространственно-временные величины: спин, кванты действия, энергии и импульса.

6. Дается физическое обоснование основных постулатов Стандартной модели:

а) существование заряда,

б) существование спина,

в) вид группы симметрии электрослабого и слабого взаимодействий.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Эксперимент по уточнению ОТО (Измерение времени в поле тяготения: третье сообщение) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 23674, 27.08.2017

2. В.А. Шашлов, Система всей Физики // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 23552, 16.07.2017; публ. 23597, 31.07.2017

3. В.А. Шашлов, «Космомикрофизика в комплексном проективном пространстве», Доклад в Институте Исследования Проблем Времени при МГУ 6 октября 2009 года.