Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов

Законы Мегамира и микромира обусловлены существованием Субстанции в форме проективного пространства. Бесконечно удаленные элементы определяют свойства пространства-времени, движения, материи, взаимодействий, квантов.

Цель работы

Цель работы – описать проективную картину Мироздания, в основе которой лежит Субстанция в форме аффинно-проективного пространства: элементы данного пространства служат прообразами всех явлений в микро и Мега мирах.

Содержание работы

В первой части указаны элементы Субстанции, формирующие пространство-время.

Во второй части рассмотрена проективная модель строения частиц и квантов.

В третьей части рассмотрена проективная модель строения Мегамира.

Введение

Одним из главных недостатков Стандартной модели микромира и Стандартной космологической модели является отсутствие связи между этими моделями. Такую связь должна обеспечить космомикрофизика, однако пока ее успехи более чем скромные.

В данной работе математический аппарат космомикрофизики предлагается дополнить проективной геометрией, и на этой основе попытаться найти синтез основных результатов, полученных при изучении микро и Мегамира.

Применение в космологии проективной геометрии вполне естественно: именно космология призвана исследовать бесконечное, а проективная геометрия явным образом включает бесконечно удаленные элементы. В данной работе показано, что проективная геометрия способна оказать существенную помощь и в понимании законов микромира.

Проективная геометрия может стать тем недостающим звеном, который позволит установить единое происхождение законов микромира и Мегамира, что позволит построить единую картины Мироздания. Работа является продолжением работ [1,2].

I. Проективная природа пространства-времени и движения

Аффинно-проективное пространство – это проективное пространство, в котором бесконечно удаленные элементы являются выделенными. Выделенные элементы образуют бесконечно удаленную плоскость, описываемую уравнением х⁰ = 0, х⁰ – одна из 4-х однородных аффинных координат х⁰, х¹, х², х³, описывающих аффинно-проективное пространство. Три остальные координаты х¹, х², х³ описывают конечные точки пространства: все конечные точки представляются в виде пропорций х¹/х⁰, х²/х⁰, х³/х⁰.

Вид данных пропорций показывает, что если координаты х⁰, х¹, х², х³ сопоставить с временной и тремя пространственными координатами, то аффинно-проективное пространство Субстанции можно рассматривать как обобщенное пространство скоростей. Справедливо и обратное утверждение: если Субстанция в форме аффинно-проективного пространства имеет физический смысл обобщенного пространства скоростей, то пространственно-временные координаты получаются как однородные аффинные координаты, описывающие математическую структуру Субстанции.

Данное понимание природы пространственно-временных координат объясняет все свойства пространства-времени:

1. аффинность,

2. четырехмерность,

3. необратимость изменения временной координаты,

4. наличие псевдоевклидовой метрики.

Первые 2 свойства вытекают из определения однородных аффинных координат, третье свойство отражает отсутствие траекторий, пересекающих бесконечно удаленную плоскость х⁰ = 0, а четвертое свойство следует из наличия в пространстве скоростей инвариантной сферы, описываемой уравнением (х¹/х⁰)² + (х²/х⁰)² + (х³/х⁰)² = 1.

Примечание. Из данного уравнения непосредственно следует псевдоевклидова метрика пространства-времени (х⁰)² - (х¹)² - (х²)² - (х³)² = 0.

Однородные координаты обладают тем свойством, что пропорциональное изменение всех 4-х координат не изменяет положение описываемой точки. Это означает, что пространственно-временные координаты частиц, занимающих в Субстанции фиксированное положение, должны изменяться пропорционально друг другу, т.е. данные частицы должны обладать способностью совершать прямолинейное и равномерное движение: из проективной природы пространства-времени вытекает закон инерции.

Примечание. Инерциальное движение вдоль прямых линий пространства-времени существует постольку, поскольку данное движение соответствует состоянию «покоя» внутри Субстанции. При ускоренном движении, частицы переходят из одной точки Субстанции в другую точку, что приводит к изменению натяжения связок прямых, входящий в состав каждой частицы материи, и возникновению сил инерции (раздел II).

Подробнее о пространстве-времени, как атрибуте Субстанции [1].

II. Проективная природа микромира

Понимание законов микромира невозможно без нахождения ответов на 3 вопроса:

1. каково строение частиц материи?

2. что является причиной массы, заряда, спина?

3. из чего образованы кванты действия и кванты света?

В формировании и частиц, и квантов принимают участие прямые аффинно-проективного пространства: кванты создаются отдельными прямыми, тогда как в состав частиц материи входят связки прямых, т.е. все прямые, проходящие через точку, в которой находится данная частица.

Каждая частица материи образуется, когда в центр связки вставляется замкнутая поверхность и эта поверхность соединяется со всеми пересекающими ее прямыми связки. Образующийся в результате объединения поверхности и связки объект представляет собой частицу материи: замкнутая поверхность выполняет функцию керна частицы и определяет тип частицы (является частица лептоном или адроном), а связка прямых наделяют частицу физическими свойствами: массой, зарядом, спином.

Итак, частицы материи образуются в результате объединения связок прямых и замкнутых поверхностей при совмещении центров поверхности и связки. Данная модель позволяет получить полный спектр частиц материи и объяснить происхождение всех физических параметров, которыми обладают частицы.

1. Спектр частиц

Существование 2-х видов материи обусловлено наличием 2-х видов замкнутых поверхностей: односторонних и двусторонних: частицы обычной материи построены на основе односторонних поверхностей, а частицы темной материи – двусторонних.

1.1. Простейшие односторонние поверхности – это односторонние сфера и тор: они являются кернами заряженных и нейтральных лептонов.

1.2. Следующая по сложности поверхность – односторонний трилистник (поверхность Боя). Связка распределяется по всем трем или только по двум лепесткам, формируя полный спектр барионов и мезонов, которые составляют класс адронов.

При этом автоматически получатся, что заряд адрона должен быть целочисленным, а заряд отдельных лепестков должен быть дробным и кратным 1/3. Причина в том, что полная связка является носителем единичного заряда, и с одним лепестком может соединиться либо 1/3, либо 2/3 доля связки, – это объясняет, почему существует 2 вида кварков, различающихся абсолютной величиной заряда: верхние и нижние.

Примечание. Получение спектра адронов не требует постулата «бесцветности».

Согласно данной модели, кварки представляют собой лепестки поверхности Боя, соединенные с 1/3 или 2/3 долями связки прямых.

Данная модель строения адронов объясняет конфайнмент кварков: кварки невозможно выделить из адронов, поскольку лепестки являются неотъемлемыми частями поверхности Боя.

2. Природа массы, заряда, спина

2.1. Масса формируется натяжением всех составляющих связку прямых. Натяжение прямых связки является единой причиной всех 3-х проявлений массы: инертной, гравитационной и энергии покоя [2].

Силы инерции образуются за счет разности сил натяжения, создаваемых прямыми связки, расположенными против и по направлению ускорения: эта разность создается при всяком изменении положении частицы внутри Субстанции.

Силы тяготения создаются за счет градиентов натяжения, возникающих на кернах частиц при наложении связок любой пары частиц материи: эти градиенты направлены друг на друга, что обуславливает притяжение частиц друг к другу.

Энергия покоя представляет собой суммарную энергию натяжения всех прямых, входящих в состав связки данной частицы материи.

2.2. Электрический заряд формируется благодаря вращению составляющих связку прямых. Вращение приводит к тому, что керны частиц непрерывно обмениваются отрезками общих прямых: этот обмен порождает кулоновское взаимодействие.

2.3. Спин создается кручением прямых связки. Кручение является неотъемлемым свойством проективных прямых, поэтому спин присущ каждой частице материи. Данная модель объясняет, почему спиновый момент ориентирован во всех направлениях пространства, и в каждом направлении имеет одинаковую величину.

Достоинством предлагаемой модели возникновения массы, заряда и спина является то, что выявляется единый носитель этих 3-х величин. Таким носителем являются связки прямых, входящие в состав каждой частицы: данные величины порождаются разными свойствами составляющих связку прямых – натяжением, вращением, кручением.

Примечание. Стандартная модель объясняет массу постулируя поле Хиггса, однако ни слова не говорит о том, какова природа заряда и спина (словно понимание природы этих величин не входит в задачу истинной теории элементарных частиц).

3. Кванты

Кванты формируются прямыми, выделенными из связок в составе частиц материи.

3.1. Квант действия образуется, когда одна из прямых связки отрывается от бесконечно удаленной плоскости. В этом случае крутящие моменты 2-х половинок данной аффинно-проективной прямой перестают согласовываться друг с другом, в результате чего происходит аннигиляция порождаемых этими половинками моментов импульса: кванты действия – это результат аннигиляции моментов количества движения, создаваемых крутящими моментами 2-х половинок аффинно-проективной прямой.

Спиновый момент импульса порождается крутящим моментом одной половинки прямой, а квант действия – крутящим моментом всей прямой: это объясняет, почему данные величины имеют одинаковую размерность и между ними имеется соотношение, справедливое для всех элементарных частиц материи: s = (1/2)ℏ.

3.1. Кванты света (фотоны) формируются, когда оторванные от бесконечно удаленной плоскости концы 2-х половинок прямой соединяются в одной из точек инвариантной сферы пространства скоростей, имеющей радиус, равный скорости света. Половинки прямой наматываются на сферу в виде спирали Ферма: данная спираль представляет собой фотон.

Вершина спирали определяет направление распространения фотона, а шаг спирали – величину волнового вектора. При образовании спирали, одна из 2-х половинок прямой переворачивается, вследствие чего крутящие моменты обоих половинок ориентируются в одном направлении, и спин фотона становится равным s = (1/2)ℏ + (1/2)ℏ = ℏ.

Порождаемые фотоном электромагнитные волны создаются концами спирали, а квантовые свойства фотона проявляются, когда вершина спирали встречает препятствие и происходит поглощение фотона. В этом случае связь между двумя половинками спирали разрушается, и крутящие моменты 2-х половинок прямой аннигилируют точно также, как при образовании кванта действия, – именно по этой причине при поглощении фотона выделяется квант действия.

Данная модель объясняет корпускулярно-волновой дуализм фотонов и единым образом описывает фотоны всех диапазонов: от радиоволн до гамма-квантов.

III. Проективная природа Мегамира

Главные проблемы космологии:

1. происхождение 4-мерного аффинного пространства-времени, обладающего псевдоевклидовой метрикой и однонаправленным течением времени,

2. природа темной материи,

3. причина удаления галактик со скоростью, пропорциональной расстоянию,

4. причина ускоренного разбегания галактик,

5. механизм формирования барионной асимметрии.

Решение первых 2-х проблем приведено в предыдущих разделах.

3. Удаление галактик друг от друга является следствием того, что Субстанция имеет физический смысл обобщенного пространства скоростей. Рождение материи в пространстве скоростей означает, что каждая частица при рождении обладала скоростью, отличной от скорости любой другой частицы. В свою очередь, из этого следует, что между каждой парой частиц имелась ненулевая скорость.

Данное свойство сохранилось для групп частиц, которые образовались в результате флуктуаций частиц темной и обычной материи. Эти группы стали зародышами галактик и скоплений галактик, которые стали удаляться друг от друга. Чем больше относительная скорость скоплений, тем дальше они удалились друг от друга, что явилось причиной распределения скоростей скоплений галактик в соответствие с законом Хаббла.

Из данной модели следует что скорость удаления друг от друга соседних флуктуаций была одного порядка с размером самих флуктуаций. В свою очередь, этот размер определяет массу образующихся галактик и скоплений галактик.

Таким образом, соотношение между скоростью удаления галактик и плотностью материи, которое характеризует плоское пространство, автоматически устанавливается в процессе возникновения галактик.

4. Ускоренное разбегание галактик появилось тогда, когда среднее расстояние между скоплениями галактик стало таким, что величина силы тяготения между ними стала меньше силы притяжения каждой галактики к инвариантной сфере пространства скоростей. Это притяжение действует в направлении, противоположном силе тяготения, что приводит к ускоренному удалению галактик друг от друга.

5. Барионная асимметрия образовалась, поскольку нуклоны и антинуклоны не являются СР-симметричными частицами. В исходном состоянии количество нуклонов и антинуклонов было одинаковым, однако благодаря большому числу реакций между ними, даже небольшой степени нарушения СР-симметрии оказалось достаточно, чтобы образовался избыток нуклонов в количестве порядка 10⁷⁸.

Заключение

Данная работа представляет собой краткий обзор результатов, полученных в проективной концепции Мироздания применительно к космологии и микрофизике. Данная концепция строится всего из 3-х элементов аффинно-проективного пространства: 1) инвариантной сферы, 2) связок прямых, 3) замкнутых поверхностей.

Главные результаты работы заключаются в следующем:

1.1. причина исходного расширения Вселенной в соответствие с законом Хаббла – рождение материи в пространстве скоростей, в котором каждая частица материи изначально обладала скоростью, отличной от скорости любой другой частицы,

1.2. расширение Вселенной стало ускоренным, когда среднее расстояние между галактиками, увеличилось настолько, что их гравитационное притяжение стало меньше притяжения к инвариантной сфере пространства скоростей,

2. в проективной модели строения материи частицы обычной и темной материи имеют единое строение, отличаясь лишь видом центрального керна частиц,

3. проблема барионной асимметрии решается без привлечения гипотетических частиц: только исходя из отсутствия у нуклонов СР-симметрии,

4. выявляется единая природа массы, заряда и спина: все эти 3 физические величины порождаются свойствами связок, входящих в состав частиц материи: масса – натяжением составляющих связку прямых, заряд – вращением, спин – кручением,

5. объясняется единая природа квантов действия и квантов света: оба вида квантов порождаются прямыми, выделенными из связок в составе частиц материи:

5.1. кванты действия возникают в результате аннигиляции противоположных моментов количества движения 2-х половинок прямых, оторванных от бесконечности,

5.2. кванты света формируются в результате наматывания выделенных из связок прямых в виде спиралей на инвариантную сферу пространства скоростей,

6. выявляется природа пространства-времени, как множества однородных аффинных координат аффинно-проективного пространства Субстанции.

Выводы

1. Мегамир и микромир обладают единой природой: это Субстанция, имеющая форму аффинно-проективного пространства.

2. Пространство-время представляет собой множество значений однородных аффинных координат, описывающих математическую форму Субстанции.

3. Частицы материи построены из 2-х элементов Субстанции в виде замкнутых поверхностей и связок прямых.

4. Замкнутая поверхность выполняет функцию жесткого керна и определяет тип частицы, обуславливая разбиение всех частиц материи на лептоны и адроны.

5. Лептоны образуются на основе односторонней сферы и одностороннего тора, а адроны – на основе одностороннего трилистника: поверхности Боя.

6. Кварки формируются на основе 3-х лепестков поверхности Боя в результате распределения долей связок величиной 1/3 и 2/3.

7. Конфайнмент кварков обусловлен невозможностью отделения лепестков поверхности Боя.

8. Связки прямых наделяют частицы массой, зарядом, спином, и осуществляют взаимодействия между частицами.

9. Инертная масса, энергия покоя и гравитационное взаимодействие порождаются натяжением прямых связки.

10. Электрический заряд и кулоновское взаимодействие создаются вращением составляющих связку прямых.

11. Спиновый момент количества движения создается моментами кручения всех прямых связки.

12. Кванты действия образуются в результате аннигиляции моментов импульса, создаваемых крутящими моментами 2-х половинок прямых.

13. Фотоны образуются выделенными из связок прямыми, наматываемых в виде спирали Ферма на инвариантную сферу пространства скоростей.

14. Темная энергия представляет собой суммарное натяжение связок всех частиц материи, создаваемое инвариантной сферой пространства скоростей.

15. Частицы темной материи имеют такое же строение, как частицы обычной материи: отличие лишь в том, что керн является двусторонней поверхностью.

16. Барионная асимметрия образовалась в результате большого числа реакций между нуклонами и антинуклонами и отсутствия у них СР-симметрии.

17. Расширение Вселенной обусловлено тем, что рождение материи произошло в пространстве скоростей: каждая частица родилась со своим значением скорости.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, На пути к истинной структуре Вселенной // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27259, 28.07.2021

2. В.А. Шашлов, На пути к истинной структуре материи // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27271, 06.08.2021

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]