Абстракт: В статье предложена модель унитарной квантовой теории поля, в которой частица представлена как волновой пакет из волн некоторого единого поля. Уравнение дисперсии волн выбрано так, чтобы пакет периодически появлялся и исчезал, не изменяя форму. Этот процесс связывается со стандартной волновой функцией. Уравнение такого поля - нелинейное и релятивистски инвариантное. При некоторых условиях из него можно получить уравнение Шредингера, Дирака и Гамильтона-Якоби. Множество новых экспериментальных эффектов предсказывает как для высоких, так и низких энергий.

Ключевые слова: Унитарная Квантовая Теория, Стандартная Модель, Квантовая Электродинамика, Уравнения Максвелла, Уравнение Шредингера, Физика Твердого Тела.

1. Введение

Оказывается, что большинство исследований совершенно забыли то, что один из основных столпов современного мира, А. Эйнштейн до конца своей жизни не принял стандартную квантовую механику. Лучше всего привести его известные слова: «Большие первоначальные успехи теории квантов не могли меня заставить поверить в лежащую в её основе игру в кости… Физики считают меня старым глупцом, но я убеждён, что в будущем развитие физики пойдёт в другом направлении, чем до сих пор…Я не верю, что такая фундаментальная концепция может стать надлежащей основой для всей физики в целом…. Я отвергаю основную идею современной статистической квантовой теории…. Я твёрдо убежден, что существующий статистический характер современной квантовой теории следует приписать исключительно тому, что эта теория оперирует с неполным описанием физических систем….»А.Эйнштейн.

После возникновения квантовой механики и её окончательной формулировки сложилось странное положение: половина её основателей чётко и определённо выступили против неё. Приведём только некоторые их высказывания, приведённые в [14-16]:

«Существующая квантовая картина материальной действительности сегодня так шатка и сомнительна, как это никогда раньше не было. Мы знаем очень много интересных деталей, узнаём ежедневно новые. Но мы всё еще не можем отобрать из основных представлений такое, которое можно рассматривать как твёрдо установленное и на основе которого можно построить прочное сооружение. Широко распространённое мнение учёных исходит из того, что вообще нельзя дать объективную картину действительности в том смысле, как раньше (то есть в терминах образов и движений - авторы)… Только большие оптимисты среди нас (к которым я отношу и себя) принимают это за философскую экзальтацию, за шаг отчаяния перед лицом большого кризиса. Разрешение этого кризиса приведет, в конечном счете, к лучшему состоянию, чем существующий беспорядочный набор формул, составляющих предмет квантовой физики… Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то я жалею, что вообще имел дело с квантовой теорией….» Э. Шредингер.

«Релятивистская квантовая теория как фундамент современной науки никуда не годится…. » П. Дирак.

«Квантовая физика срочно нуждается в новых образах и идеях, которые могут возникнуть только при глубоком пересмотре принципов, лежащих в её основе». Луи де Бройль.

И хотя сегодня официально считается, что квантовая теория абсолютно точно описывает явления микромира, и нет никаких противоречий с экспериментом, тем не менее, существует целый ряд экспериментальных фактов (от холодного ядерного синтеза и массовой трансмутации ядер, до аномальных источников энергии и даже вечных двигателей), которые, мягко говоря, противоречат квантовой теории. Официальная квантовая наука не верит в явления холодного ядерного синтеза и считает людей работающих в этом направлении чуть ли не мошенниками. Это прекрасно иллюстрируется заметкой в ScientificAmerican, где рассказывается об ежегодных врученьях шутовских Нобелевских премий за абсолютно ложные работы, наделавшие много шума, и где сообщается, что первыми кандидатами на следующую шутовскую Нобелевскую премию будут М. Флейшман и С. Понс (открыватели явления холодного ядерного синтеза). Однако с тех пор прошло больше 15 лет, но эту шутовскую премию так и не вручили! Нам представляется, что такая позиция официальной науки в мире является слишком крайней и агрессивной по отношениям ко всему новому. История науки даёт ряд совершенно удивительных примеров слепоты и недальновидности официального научного истеблишмента на протяжении многих лет.

На первом этапе эволюции квантовой механики в рамках классической физики, механизм корпускулярно-волнового дуализма не был раскрыт, что было сделано последующим развитием УКТ [2-4, 13-16]. Удивительно, что супер абстрактная квантовая идеология, предложенная Н.Бором, оказалась пригодной в общих чертах для описания квантовой действительности. Исследователь не впадал ни в какие противоречия, если использовал новые, часто парадоксальные квантовые правила, а любой парадокс устранялся простым запрещением думать о нем. Было много исследователей пытавшихся решать эти проблемы, но они были не успешными. Вопрос, как вообще все происходящее в квантовом мире может быть с точки зрения здравого смысла, оказался под запретом. Было заявлено, что основной задачей квантовой науки стало математическое описание процессов в рамках принципа Дополнительности, тогда как классическое описание в терминах образов и движений и здравого смысла вообще неуместно.

В стандартной квантовой теории частица представлена точкой как источник поля, но к самому полю не сводится и об ее строении ничего нельзя сказать, кроме этих туманных слов. Такой дуализм совершенно неудовлетворителен с точки зрения существования двух разных сущностей - поля и точки, как источника поля. Это противоречит философскому принципу бритвы Оккама. Представление о частице, как о точке, ведет к расходимостям, которые устраняются разными способами, включая введение ренормализационной группы, что отвергается многими физиками и математиками, например Дираком и др. Современная квантовая теория поля и Стандартная Модель даже не может поставить задачу на вычисление спектра масс элементарных частиц.

Мы не критикуем существующие перенормируемые теории, а просто процитируем П.А.М.Дирака: "...большинство физиков совершенно удовлетворено сложившейся ситуацией. Они считают, что квантовая электродинамика стала вполне совершенной теорией и о ней нечего больше беспокоиться. Должен сказать, что мне это в высшей степени не нравится потому, что в такой "совершенной" теории приходиться пренебрегать возникающими в уравнениях бесконечностями, причем пренебрегать совершенно без всяких на то оснований. Это просто бессмысленно математически. В математике величину отбрасывают только в том случае, если она оказывается очень малой, а не из-за того, что она бесконечно велика и от нее хотят избавиться!" * Direction in Physics, NewYork, 1978 Блестящий успех квантовой механики (особенно в стационарных случаях), был основан на простых корреляциях длины волны де Бройля и геометрических свойств потенциала. Формально частица считалась точкой; в противном случае трудно приписать плотность вероятности к волновой функции. Точечность частицы и принцип Допонительности не позволял исследовать структуру частиц и, таким образом, дальнейшая разработка квантовой теории области в рамках образов и движений закончилась общим фиаско.

Существует школа физиков, берущих начало от В.Клиффорда, А.Эйнштейна и Луи де Бройля, где частица рассматривается как волновой пакет некоторого единого поля. В соответствии с классификацией Макса Джеммера такой подход называется унитарным. Смысл этой парадигмы легко выразить словами А.Эйнштейна: «Мы могли бы рассматривать вещество как такие области пространства, где поле чрезвычайно интенсивно. С этой точки зрения брошенный камень есть область максимальной интенсивности поля, перемещающейся со скоростью камня.… В такой новой физике не было бы место для поля и вещества, так как единственной реальностью было бы поле…, а законы движения появлялись бы автоматически из уравнений поля».

По классификации М.Джеммера [1] если частица рассматривается как волновой пакет (сгусток) некоторого поля, то такие теории называются унитарными. Первые исследования такого подхода были в [2-6]. В нашей Унитарной Квантовой Теории, частица теперь описана как волновой пакет, который при перемещении периодически исчезает (размазывается) по всей Метагалактике и собирается снова. Для такого движущегося волнового пакета справедлива как релятивистская, так и классическая механика, из этих унитарных квантовых уравнений следуют также уравнения Дирака. Возможно, что и гравитация следует из точных уравнений UQT [9, 14-16], но это пока не доказано и является проблемой будущего. Тем не менее, скалярное уравнение UQT (телеграфного типа), в общих чертах делает возможным получать также уравнения Шредингера и Максвелла [14-16].

Область исследований Унитарной Квантовой Теории (УКТ) является наиболее глубоким уровнем исследований элементарных частиц и квантовых эффектов. Все частицы имеют кроме волновых и корпускулярных свойств могут ещё и интерферировать друг с другом, а и их поведение описывается посредством волновой функции. В случае частицы, перемещающейся в свободном пространстве, волновая функция описывается как плоская волна де Бройля. Если частица замедляется или ускоряется внешними полями, тогда длина волны увеличивается или уменьшается, соответственно. Сама волна не имеет ясной физической интерпретации, но квадрат ее модуля равен плотности вероятности нахождения частицы в данном месте. Вот почему эти волны также названы "волны вероятности" или "волны знания", и т.п. Есть другая проблема: частица не имеет точную величину для координаты и импульса одновременно, хотя эти величины можно измерить по отдельности (соотношение неопределенностей). Поэтому к частице нельзя применять понятие траектории.

В противоположность законам классической физики со своим детерминизмом, когда можно предсказать результаты движения отдельных частиц, в квантовой теории можно предсказать только вероятность поведения отдельных частиц. Даже природа не знает путь частицы, когда она участвует в опыте по дифракции на двух щелях. Но это не самое ужасное. Квантовая Физика имеет полевой и корпускулярный дуализм. Все частицы являются источниками поля, но к самому полю не сводятся и ничего кроме туманных слов нельзя сказать о природе этих точек.

Рис.1. Эксперименты с индивидуальными фотонами на полупрозрачном зеркале.

Давайте продолжим смущать читателя. Мы будем рассматривать чрезвычайно простой эксперимент с одиночными частицами в рамках современной квантовой теории. Это позволит нам, кое-что понимать и будет полезным в будущем. Пусть одиночный фотон падает на полупрозрачное зеркало, поставленное под углом 45 градусов к потоку. Полупрозрачное означает, что половина падающего света отражается, а другая половина проходит. Счетчики фотонов установлены в отраженных и прошедших лучах (Рис.1).

В рамках волновой теории все просто: падающая волна будет частично отражена, а ее часть пройдет. Но частицы, если они неделимые, должны либо пройти, либо отразиться. Если счетчик отраженных частиц ее зарегистрирует, то тогда второй счетчик не зарегистрирует ничего. Легко видеть, что если объединить прошедший и отразившийся лучи и послать их на экран тогда... все зависит от наших рассуждений. В соответствии с волновой теорией будет наблюдаться интерференция, но с корпускулярной точки зрения это не произойдет. Фактически, интерференции имеет место даже для единственных фотонов, и наши предположения неправильные, по меньшей мере.

Для того чтобы уничтожить мысль о том, как это вообще возможно? лучше всего запретить думать об этом. И принцип Дополнительности в современной физике делает это. Принцип Дополнительности позволяет задавать природе только такие вопросы, на которые можно дать ответ экспериментально. Когда изучается поведение частицы, это означает, что мы отказываемся от наблюдения интерференции, а чтобы наблюдать интерференцию, то наоборот. Если бы мы могли бы узнать из эксперимента, как частица прошла или была отражена, то мы должны исследовать реальное поведение частицы. Но это невозможно сделать посредством макроинструментов. Принцип Дополнительности делает квантовую физику описательно неприступной. "Есть много экспериментов, где мы просто не в состоянии объяснить, рассматривая волновую функцию как волну, которая влияет в целом на некоторую область, а не как появление частиц «может быть здесь, может быть там», как это следует из чисто вероятностной точки зрения» (Э. Шредингер). Другими словами, волна действует в целой области одновременно, а не "может быть здесь, может быть там", в противном случае нельзя говорить об интерференции. В конечном счете, мы должны допустить, что запрещения принципа Дополнительности демонстрируют философию слабости, и временная роль этого принципа очевидно аналогична роли флогистона и других устаревших понятий.

формате PDF (1394Кб)