необычная физика. физика необычного.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Yft64Rpgy3u7LvYa?from_site=mail
Ученые пока не вывели "Теорию Всего"... Что мешает?


4 минуты
1315 прочтений
3 февраля 2022



Оглавление

• Смысл Теории всего
• Теория всего в книгах
• Проблематика Теории всего

Согласитесь, очень заманчиво иметь одно уравнение для всех задач, в которое можно будет подставлять известные параметры и сразу получать правильный результат. При этом вспоминать все особенности взаимодействия объекта с окружающим пространством и постоянно оценивать их не потребуется.


Теория всего

Вот и физики так подумали и решили придумать теорию всего. Точнее как "придумать", не придумать, а выявить эту закономерность, основываясь на фундаментальных взаимодействиях во вселенной.
Смысл Теории всего

Логика тут очень простая. Попробуйте разобрать любую стандартную физическую задачку. Там всегда будет некоторое взаимодействие. Если глубоко вникать в это, то станет ясно, что всё и всегда будет сводиться к четырем фундаментальным взаимодействиям: гравитационному, электромагнитному, сильному и слабому. Это ещё не считая воздействие поля Хиггса, но об этом чуть позже.
Возьмем задачку, в которой брусок лежит на столе и есть там сила трения. Чем будет являться сила трения?


Сила трения

Ну, как минимум, проявлением электромагнитного взаимодействия и гравитационного взаимодействия. Было бы очень удобно, если бы получилось составить расчётное выражение, исходя из того, что есть (образно) сразу 4 члена и некоторые из них в данном случае уходят в ноль.
Например:
Гравитация+Электромагнитное взаимодейтсвие+Слабое+Сильное=0
Предполагается, что такая сложная система должна была бы называться Теорией всего.
Теория всего в книгах

В литературе и в википедии она характеризуется так:

Теория всего — гипотетическая объединённая теория, описывающая все известные фундаментальные взаимодействия. Первоначально термин использовался в ироническом ключе для обозначения разнообразных обобщённых теорий. В современной литературе как правило используется термин «единая теория поля».

Из написанного следует, что теория всего явно предполагалась не как инструмент описания взаимодействия деревянного бруска и стола :) Действительно, пример выше приведен для упрощения понимания. Изначально эта теория должна была не иначе как представить всю картину мира в одном законе и идея такая появилась при разборе квантовых взаимодействий. Однако, это не означает, что подобный закон не смог бы описать такой простой случай физического взаимодействия.


Теория всего???

Между тем, наличие слова "гипотетическая" в определении говорит о том, что физика не воспринимает эту идею серьезно. Оно относится скорее к философии. Некоторые ученые ассоциируют попытки найти такую теорию с желанием создать вечный двигатель.
Хотя логика и абсолютно правильная, ведь должен быть какой-то общий закон, которому подчиняется вся природа, такую теорию на данному этапе развития нашего знания о пространстве представить в корректной форме невозможно.
Проблематика Теории всего

Представьте себе, что вы разбираете автомобиль, не зная, что это такое. Скрутили колесо - описали его с точки зрения физики. Мол, это некоторое тело цилиндрической формы, которое может вращаться вокруг своей оси и подчиняется такому-то закону. Выкрутили болтик - тоже ясно. Это некоторое крепление. Каждый такой простой элемент описать не сложно. Так, в общем-то, описать систему можно.
Теперь представьте, что вы никогда в жизни не видели собранную машину, но где-то в лесу находите фрагменты, которые разбросаны на расстоянии 5 км друг от друга. При этом нужно собрать из них целый автомобиль! Каждую деталь вы ещё опишите, но как всё это объединить? И уже тем более, составить закон, который всё это сможет интегрировать.
Примерно также выглядят наши знания о вселенной. Мы рассматриваем фрагменты и некоторые вещи успешно выявляем. Но как всё это увязать?
Применительно к простой механике такую систему ещё вполне можно допустить. Но что делать, когда нужно сопоставить сложнейшие закономерности вселенского масштаба? Именно поэтому, термином "Теория всего", часто шутят.
"Теорий всего" было предложено довольно много. Известны как минимум десяток вариантов. В течение 20 века разработать такую универсальную формулу пытались многие ученые. Это было "дело чести" в какой-то степени. Но в итоге и увы, ни одна теория всего не прошла экспериментальную проверку. Нет такой теории, которая была бы актуальна и экспериментально доказана, и сегодня.
Получается, что это всего лишь фантазии? Увы, да. Правда лучше тут использовать термин "научные гипотезы". Ведь без них развитие науки невозможно, а сама идея весьма интересная и здравая.
Главная проблема теории всего, которая делает наработки неприменимыми - это существование выявленных закономерностей квантовой механики. Квантовая механика используется для описания микромира. При этом, часто там встречаются такие невероятные положения, которые ставят не только логику и здравый смысл в ступор, но и прямо противоречат классической механике. Одна квантовая суперпозиция чего стоит, когда обозначает, что частица может быть сразу и в одном, и в другом состоянии. В итоге связать математической логикой явно противоречащие друг другу физические понятия просто невозможно!

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZhSuPR9qnUeeH8Xo?from_site=mail
1/137: Неразгаданная тайна, которая беспокоит физиков

Оглавление

• Открытие и исторический контекст
• Введение постоянной тонкой структуры Арнольдом Зоммерфельдом
• Открытие через наблюдение спектральных линий

Загадочное число 1/137, известное как постоянная тонкой структуры, играет ключевую роль в области физики, олицетворяя силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами. Его безразмерный характер и приблизительное значение 1/137 — эквивалентно 0.0072992701 — озадачивают ученых и математиков, пронизывая своим присутствием разнообразные явления от поведения атомов до великого космического полотна. Введенная А. Зоммерфельдом в 1916 году, эта постоянная была инструментальной в разъяснении тонкого расщепления уровней энергии в атоме водорода, намекая на глубокое взаимодействие между светом, электронами и самой тканью реальности.



В этой статье рассматривается открытие и исторический контекст постоянной тонкой структуры, исследуется ее численное значение и незаменимая роль, которую она играет в квантовой физике. Путем изучения концепций электродинамики, квантовой механики и ткани вселенной, читатели узнают, как это безразмерное чудо, часто называемое альфа, формирует наше понимание всего от периодической таблицы до потенциального существования мультивселенной.
Открытие и исторический контекст

Введение постоянной тонкой структуры Арнольдом Зоммерфельдом

- Год: 1916
- Цель: Объяснить тонкую структуру уровней энергии атома водорода
- Значение: Количественная оценка разрыва в тонкой структуре спектральных линий атома водорода.
Открытие через наблюдение спектральных линий

- Метод: Наблюдение за тонкой структурой спектральных линий в квантовой механике и специальной теории относительности
- Результат: Открытие постоянной тонкой структуры, подчеркивающее ее роль в наблюдаемом расщеплении или тонкой структуре уровней энергии атома водорода.
Численное значение близко к 1/137

- Год введения: 1916
- Численное значение: Близко к 1/137, символизирующее его безразмерный и загадочный характер, который продолжает интриговать ученых и математиков.
Численная тайна 1/137

Численное значение постоянной тонкой структуры, примерно 1/137 или 0.0072992701, не только является свидетельством точности современной физики, но и источником глубокой тайны в научном сообществе. Его безразмерный характер означает, что оно остается постоянным в любой системе единиц, подчеркивая его фундаментальную роль во вселенной.
Безразмерный характер и точность:

- Приблизительное значение: 0.0072973525693 или 1/137.
- Безразмерность: Его значение значимо, так как оно существует независимо от любой системы единиц, делая его универсальной постоянной.
- Точность: Значение измерено с высокой точностью с использованием методов, таких как квантовый эффект Холла и атомная интерферометрия, с относительной неопределенностью 1.5×10^-10.
Значение для Вселенной:

- Жизнеспособность: Небольшое изменение его значения могло бы сделать жизнь, как мы ее знаем, невозможной, влияя на атомную стабильность и химические свойства.
- Космическая эволюция: Значение постоянной было другим в ранней вселенной, предполагая, что она играет роль в эволюции космоса.
- Химические связи: Изменения в постоянной повлияли бы на формирование атомов и молекул, при более высоком значении электроны были бы более плотно связаны, а при меньшем значении атомы стали бы менее стабильными.
Поиски понимания постоянной тонкой структуры простираются в область теоретической физики, где она рассматривается как подсказка к Великой объединенной теории, которая могла бы объяснить ее происхождение и значение. Несмотря на ее критическую роль в квантовой электродинамике (КЭД) и электромагнитной силе, истинное значение за ее точным значением и ее стабильностью во вселенной остается одной из самых интригующих загадок физики.
Физическое значение постоянной тонкой структуры



Количественная оценка электромагнитных взаимодействий

Постоянная тонкой структуры, обозначаемая как α, служит фундаментальной мерой, количественно оценивающей силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами. Эта безразмерная физическая постоянная имеет решающее значение для понимания фундаментальных сил, управляющих вселенной.
Роли и связи

Энергия и фотоны: α связана с энергией, необходимой для преодоления электростатического отталкивания между электронами, и энергией фотонов, связывая взаимодействие частиц и электромагнитное излучение.
Скорость электрона и свет: Она обозначает соотношение скорости электрона на первой орбите Бора к скорости света, интегрируя квантовую механику с относительностью.
Константы связи: α аналогична константе связи для электромагнитной силы, подобно тем, что существуют для других фундаментальных сил, подчеркивая ее роль в квантовой электродинамике (КЭД).
Значение в квантовой механике и за ее пределами

Спектральные линии: α играет ключевую роль в объяснении тонкой структуры спектральных линий, необходимых для понимания, как атомы поглощают или излучают излучение.
Химические связи и восприятие: Она влияет на силу химических связей и наше восприятие света, оказывая влияние на широкий спектр физических явлений.
Универсальные постоянные: Как безразмерная величина, α является примером универсальной постоянной, центральной для уравнений Стандартной модели и ключевой для измерения магнитного момента электрона. Жизнь и Вселенная: Точное значение α, 0.007297351, критично; даже незначительные вариации могли бы изменить размеры атомов, химию и ядерные реакции, фундаментально изменяя условия для жизни.
Роль постоянной тонкой структуры в квантовой физике

В области квантовой физики постоянная тонкой структуры, обозначаемая как α, играет незаменимую роль, служа угловым камнем для понимания электромагнитных взаимодействий между заряженными частицами и электромагнитным излучением. Этот раздел исследует многогранную роль α в квантовой физике, подчеркивая ее значение через различные методы измерения и теоретические последствия.
Методы измерения:

Квантовый эффект Холла (КЭХ): Использует квантизацию сопротивления Холла RH(i) = RK/i, где RK — константа фон Клитцинга, позволяя точно измерить α с относительной стандартной неопределенностью 24 x 10^-9.
Эксперимент NIST: Использует измеряемый перекрестный конденсатор для измерения емкостей, которые, в свою очередь, используются для определения импедансов резисторов, обеспечивая точное значение для α.
Прогнозы квантовой электродинамики (КЭД): Предполагает, что эффективный заряд и, следовательно, α изменяется в зависимости от уровня энергии, на котором он измеряется, предлагая динамическую перспективу на его значение.
Теоретические прозрения:

Группа ренормализации: Диктует логарифмический рост в силе электромагнитных взаимодействий по мере увеличения масштаба энергии, подчеркивая энергозависимый характер α. Безразмерный магнитный момент электрона: КЭД предсказывает связь между этим моментом и α, связывая фундаментальные свойства электронов с постоянной тонкой структуры. Полюс Ландау: Теоретические предсказания КЭД предполагают, что если бы это была точная теория, α расходилась бы на определенном уровне энергии, известном как полюс Ландау, подчеркивая пределы текущих теоретических рамок.
Роль в квантовой электродинамике (КЭД):

Константа связи: α напрямую связана с константой связи, которая определяет силу взаимодействия между электронами и фотонами, что является центральным для теории КЭД.
Экранированный эффективный заряд: Рассматривается как квадрат эффективного заряда, «экранированного поляризацией вакуума и видимого из бесконечности», значение α указывает на силу электромагнитной силы на различных уровнях энергии.
Всеобъемлющесть в формулах: α присутствует в уравнениях, управляющих светом и материей, характеризуя влияние электромагнитной силы на заряженные частицы и способствуя формированию химических связей. Через эти методы измерения и теоретические прозрения постоянная тонкой структуры α выступает как фундаментальный аспект квантовой физики, воплощая силу электромагнитной силы и ее последствия на различных энергетических уровнях. Ее точное определение и исследование ее энергозависимой природы остаются критическими целями для продвижения нашего понимания фундаментальных сил вселенной.
Безразмерное чудо

Постоянная тонкой структуры, часто обозначаемая как α, стоит как угловой камень в здании современной физики, соединяя области квантовой механики, электромагнетизма и относительности. Ее уникальные характеристики и последствия изложены ниже:
Безразмерный характер:

Определение: α определяется как квадрат элементарного заряда (e) деленный на произведение 4π, диэлектрической проницаемости свободного пространства (ε₀), уменьшенной константы Планка (ℏ) и скорости света (c). Эта формулировка приводит к чистому числу, α = e²/(4πε₀ℏc), лишенному любых единиц или размерностей.
Последствия: Безразмерность означает, что значение α универсально; оно не изменяется независимо от системы единиц или метода организации вселенной, используемого. Это свойство делает его фундаментальной постоянной, предоставляя общий язык для физиков всего мира.
Зависимость от уровней энергии:

На более низких уровнях энергии α приблизительно равна 1/137. Однако она проявляет удивительную характеристику; ее значение увеличивается с повышением уровня энергии. Например, на энергии, соответствующей массе бозона W (примерно 81 ГэВ), α принимает значение, ближе к 1/128. Эта энергозависимость предполагает, что α не является статичной величиной, а динамичной, меняющейся в зависимости от энергетического масштаба. Эта характеристика имеет решающее значение для понимания поведения электромагнитных взаимодействий в различных условиях.
Универсальное и фундаментальное:

Роль в физике: α объединяет три из фундаментальных констант природы: скорость света, электрический заряд, переносимый одним электроном, и константу Планка. Она количественно оценивает силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами, делая ее незаменимой в изучении электродинамики, квантовой механики и относительности.
Необъяснимое происхождение: Несмотря на ее значение, происхождение или существование постоянной тонкой структуры остается одной из величайших загадок физики. В настоящее время нет теоретического объяснения, полностью учитывающего ее значение или почему оно принимает ту форму, которую имеет. Эта загадка подчеркивает роль постоянной как фундаментального вопроса в нашем понимании вселенной.
Безразмерный характер постоянной тонкой структуры, ее зависимость от уровней энергии и фундаментальная роль в физике подчеркивают ее значение в научном сообществе. Как универсальная постоянная, она предоставляет представления об электромагнитной силе, одной из четырех фундаментальных сил, и продолжает быть предметом интенсивного изучения и спекуляций в теоретической физике.
Спекуляции и теории

Тайна значения постоянной тонкой структуры:

Физики еще не определили, почему постоянная тонкой структуры имеет свое конкретное значение или ее фундаментальное значение в законах вселенной. Среди некоторых физиков преобладает гипотеза, что эти константы были установлены случайным образом в момент зарождения вселенной, вызывая вопросы о вероятности такой случайности, позволяющей формирование жизни. Уникальность и сложность постоянной тонкой структуры приводят к предположению, что наше физическое существование может быть результатом выдающегося дизайна, а не просто случая или эволюционных процессов.
Потенциальная изменчивость постоянной тонкой структуры: Текущий консенсус заключается в том, что постоянная тонкой структуры является постоянной во всей вселенной, без доказательств, предполагающих, что она может или менялась со временем.
Однако возникающие теории предлагают возможность того, что α может варьироваться в разных регионах вселенной или в разных измерениях, вводя новый уровень сложности в наше понимание физических законов.
Последствия изменений в постоянной тонкой структуры:

Хотя постоянная тонкой структуры влияет на размер атомов, она не напрямую определяет склеивание атомов вместе, предполагая, что ее роль более тонка, чем ранее понималось. Если бы постоянная тонкой структуры подверглась изменению, сила релятивистских эффектов внутри атомов была бы затронута, потенциально изменяя саму ткань физической реальности, как мы ее знаем. В контекстах, где квантовая механика действует в условиях глубокой релятивистской теории, любое изменение в постоянной тонкой структуры изменяло бы силу электромагнитного взаимодействия между двумя элементарными зарядами, намекая на глубокие последствия для фундаментальных сил вселенной.
Заключение

На протяжении этого исследования мы погрузились в сердце одной из самых захватывающих загадок физики: постоянную тонкую структуру, α, безразмерную величину, которая является ключом к пониманию электромагнитных взаимодействий, пронизывающих нашу вселенную. Путешествие, начиная с введения α Арнольдом Зоммерфельдом в 1916 году, через спекулятивные теории о ее потенциальной изменчивости и значении, подчеркивает центральную роль постоянной в соединении квантовой механики, электромагнетизма и относительности. Мы видели, как значение α, примерно 1/137 или 0.0072973525693, не только демонстрирует точность современной физики, но также представляет собой глубокую тайну, решение которой могло бы революционизировать наше понимание космоса.
Неурегулированные происхождения постоянной тонкой структуры и ее всепроникающее присутствие в фундаментальных описаниях вселенной призывают к любознательным умам, стремящимся раскрыть принципы, лежащие в основе космоса. Это размышление не только подчеркивает незаменимость постоянной в области теоретической физики, но также предлагает пути для будущих исследований, направленных на расшифровку ее тайн. Хотя статья охватывает обширную территорию — от исторического контекста постоянной до ее последствий для вселенной — основное сообщение ясно: постоянная тонкой структуры остается угловым камнем современной физики, маяком, направляющим ученых к теоретическому объединению сил природы и, возможно, к окончательному пониманию космоса самого по себе.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4eU4G4Y3UMbCcV6?from_site=mail
Погружение в пространство высших измерений


3 минуты
1060 прочтений
16 января


То, что мы не видим, но что повсюду…



«вакуумное небытие».

Есть растущее понимание того, что пространство — это не пустой вакуум, как утверждает традиционная теория, а кипящая масса энергии, с частицами, возникающими и исчезающими вблизи их базовых «нулевых точек». Эксперименты показывают, что даже в глубинах вакуума, охлажденного до абсолютного нуля (-273,15°C) — нулевой точки существования — эта энергия не исчезает.
Проблема в том, что никто точно не знает, откуда она берётся. Она просто существует, являясь фоном излучения, который никто не может объяснить. С миллиардами флуктуаций, происходящих каждую секунду, теоретически возможно подключиться к этому источнику и извлечь из него бесконечную, потенциально безграничную энергию, а также неизвестные силы.
Поскольку поле энергии нулевой точки состоит из миллиардов крошечных энергетических флуктуаций, которые возникают и исчезают каждую долю секунды бесконечно, всё, что может «синхронизироваться» с этими флуктуациями, согласно теории, может подключаться к ним и извлекать энергию из поля через торсионное поле (основанное на теории вихрей).
Торсионное поле лучше всего представить как чрезвычайно быстро вращающийся водоворот. Взаимодействие центробежных и центростремительных сил, функционирующих на общей оси, приводит к точке, где большое количество электронов и протонов с противоположными зарядами и направлениями вращения сталкиваются и аннигилируют друг с другом. Побочным продуктом является точка входа в первичную энергетическую матрицу — не пространственное состояние 4-го или 5-го измерения, не связанное с тремя измерениями физического существования.
Если создать один из таких водоворотов и погрузить его в поле энергии нулевой точки — кипящую массу скрытой энергии, существующей на почти неуловимом уровне вокруг нас, — есть доказательства того, что он может направлять поток энергии из этого высшего измерения в наше.
Некоторые вещи лучше других «возбуждают» поле нулевой точки. Например, любое устройство, создающее электромагнитное поле. Если, как предполагают некоторые, гравитация и инерция являются составляющими силами поля нулевой точки наряду с электромагнетизмом, это открывает возможность манипулировать ими.
Манипулируя инерцией объекта, можно устранить его сопротивление ускорению. Если поместить такой объект в космос, он будет продолжать ускоряться вплоть до скорости света — а возможно, и за её пределами.
Если управлять локальным гравитационным полем вокруг объекта, его можно заставить левитировать или изменять локальное пространство-время, окружающее его. Если вы сейчас закатываете глаза, я предлагаю вам изучить историю программы NASA Breakthrough Propulsion Physics Initiative.
Но вот что действительно невероятно: вихрь — это не трёхмерное явление и даже не четырёхмерное. Оно не может быть таким. Чтобы торсионное поле могло взаимодействовать с гравитацией и электромагнетизмом, оно должно обладать свойствами, выходящими за пределы трёх измерений (вверх-вниз, влево-вправо, вперёд-назад) и четвёртого измерения времени. Для удобства теоретики называют это пятым измерением — гиперпространством.
Именно здесь, говорят они, за пределами вакуума абсолютного пространства, за пределами того, что мы называем «пленумом» (противоположность вакуума), заполненного энергией нулевой точки, находятся связывающие механизмы Вселенной.
Если вихревое торсионное поле, с электромагнитным компонентом или без него, взаимодействует с гравитацией и создаёт антигравитационный эффект, это происходит не в четырёх измерениях нашего мира, а где-то ещё.
В этом смысле торсионное поле можно использовать для воздействия на четвёртое измерение времени и теоретически создавать временные возмущения. Время, как и гравитация, утверждают теоретики, просто ещё одна переменная, происходящая из гиперпространства.
Всё это связано с торсионными полями, а поле энергии нулевой точки, по-видимому, является ключом к множеству эффектов, которые наука пока не может объяснить — эффектов, происходящих откуда-то из другой области, лежащей за пределами вакуума пустоты.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z4tU2iXoCCqYRB6C?from_site=mail
Количество всех возможных вселенных в теории струн


8 минут
918 прочтений
18 января





Рис. 1. Один из возможных видов ПКЯ (всего их более 470 миллионов видов)

Основная проблема теории струн заключается в том, что в ней слишком много всех возможных версий вселенных. Теория струн предсказывает не одну, а от 10^100 до 10^500 версий существования пространства-времени, точнее говоря, версий так называемых ложных вакуумов. Такое количество ложных вакуумов (проблема ландшафта теории струн) объясняется свободой выбора пространств Калаби-Яу, отвечающих за компактификацию дополнительных измерений в теории струн. По мнению критиков теории струн (например, Ли Смолина и Дэвида Гросса), проблема ландшафта выводит теорию струн из рамок научности, так как она становится нефальсифицируемой: каждому ложному вакууму соответствует своя низкоэнергетическая – наблюдаемая – физика (до 10^500 разных физик!), а выбор среди них варианта (нашей физики), т.е. совпадающего с известной Стандартной моделью и с наблюдаемым значением космологической постоянной (Λ, см. в конце данной статьи п. 8), вероятно, не может быть проведён более эффективно, чем полным перебором всех имеющихся (до 10^500) возможностей, что сейчас представляется нереализуемым.
Если дальнейшие теоретические разработки в этой области приведут ученых к выделению единственной версии пространства-времени, удовлетворяющей всем требованиям для дополнительных измерений, это станет очень весомым аргументом в пользу истинности теории струн. Ниже приводятся краткие сведения из теории струн (в основном из мирового бестселлера Брайана Грина «Элегантная Вселенная…», 1999 г.). Что позволяет читателю лучше понять выше сказанное, а также понять исследования мира натуральных чисел в рамках числофизики (предыдущие и последующие статьи автора).
Итак, в 1919 г. малоизвестный немецкий математик Т. Калуца (1885 – 1954) в письме к знаменитому физику Альберту Эйнштейну высказал необычную мысль: во Вселенной может быть более 3-х пространственных измерений (которые нам хорошо известны, например, это длина, ширина и высота нашей комнаты, а также время). А в 1926 г. шведский физик О. Клейн (1894 – 1977) уточнил эту мысль: пространственные измерения могут быть двух видов – протяженными и свернутыми (доступными и недоступными) для нашего наблюдения. Расчеты Клейна показали, что свернутое (дополнительное циклическое) измерение существует в каждой точке пространства. Эту гипотезу стали называть теорий Калуцы-Клейна.
Дополнительная, пятая координата является компактной (её значения лежат на окружности) и имеет размер сопоставимый с планковской длиной (порядка 10^-35 метра). Поэтому для макроскопического наблюдателя (для человека) пятая координата не заметна, т.е. все измеряемые нами физические величины не зависят от её значения. Кроме того, дополнительные измерения (ДИ) оказывают влияние преимущественно на гравитационное взаимодействие (ГРВ, которое самое слабое), поэтому, будь ДИ величиной, скажем, даже в 1 мм, их вполне могли бы «просмотреть» в экспериментах (ускорители не реагируют на ГРВ). Таким образом, могут быть и «крупные» ДИ, пока никем невидимые.
Многочисленные ДИ с самой причудливой геометрией свернуты (туго скручены) в крохотные петли (кольца), спрятанные в ткани мироздания (в складчатой структуре космического пространства). Даже если ДИ всегда будут оставаться в свернутом состоянии и будут малы, то сам факт их существования ведет к глубоким последствиям. Так, добавив всего лишь одно ДИ, Калуца объединил общую теорию относительности (ОТО) с максвеловской теорией электромагнитного поля (даже Эйнштейн оценил это только спустя более двух лет!).
Калуца явно опередил свое время, и только с середины 1970-х гг. начались интенсивные разработки теорий высших размерностей со многими ДИ. Поскольку до сих пор ДИ не обнаружены, то считают, что размеры всех возможных ДИ меньше аттометра (10^-18 метра – предельная «глубина», доступная современной науке и технике). Теории, содержащие гравитацию, ДИ и суперсимметрию называют многомерной супергравитацией. Причем в многомерную формулировку труднее всего включить такое понятие как киральность. Ещё в рамках стандартной модели (СМ) было установлено, что наша Вселенная (её законы) не обладает полной симметрией левого и правого (в части слабого взаимодействия), т.е. Вселенная является киральной. Поэтому зеркальные аналоги некоторых процессов, определяемых слабым взаимодействием, не могут существовать в нашем мире, даже если исходные процессы существуют.
Примечательно, что теория струн просто требует, чтобы Вселенная имела ДИ. В середине 1990-х гг. замечательный американский физик-теоретик Эдвард Виттен (род. 1951) доказал, что пространственных измерений должно быть 10. Однако до сих пор никто не знает, почему именно 7 их них – это ДИ (помимо привычных нам трех пространственных измерений и одного временного). Также не известно, почему у времени нет ни одного ДИ.
Поскольку петли струн колеблются во всех 10 пространственных измерениях, то форма, в которую свернуты пространственные измерения, и форма их взаимного переплетения, сильно влияют и строго ограничивают возможные моды резонансных колебаний струн. То есть геометрия ДИ определяет массу и заряды частиц в обычном 3-х мерном пространстве. Уравнения, следующие из теории струн, существенно ограничивают геометрическую форму ДИ. В 1984 г. было доказано, что этим условиям удовлетворяет один конкретный класс шестимерных геометрических объектов – пространств Калаби-Яу (ПКЯ) или, иначе говоря, многообразий Калаби-Яу. Их математическое описание довольно сложное и изощренное, оно было получено Э. Калаби (1957 г.) и Ш.Т. Яу (1977г.) вне всякой связи с физикой (и теорией струн).
По данным на 2023 год, известно более 470 миллионов (4,7∙10^8) трёхмерных пространств Калаби-Яу (ПКЯ), которые удовлетворяют требованиям к ДИ, вытекающим из теории струн. На рис.1 показан всего лишь один из возможных видов ПКЯ (и его изображение имеет существенные искажения, т.к. шестимерное пространство трудно представить на двумерном листе бумаги). И пока не ясно, как определить из уравнений теории струн, какое из ПКЯ определяет вид ДИ. Нерешенной проблемой остается даже поиск принципа выбора ПКЯ. Дело в том, что математический аппарат теории струн чудовищно сложен и настолько, что физики способны выполнить только приближенные вычисления в рамках формализма – теории возмущений. В ней все возможные ПКЯ выглядят равноправными; ни одно из них не выделяется уравнениями.
Понятие о ПКЯ позволяет получить ответ на один из сокровенных вопросов физики: с чем связано существование семейств фундаментальных частиц (ФЧ) и почему семейств именно три? До теории струн ответа на это вопрос не было, а ответ теории струн состоит в следующем. Типичное ПКЯ содержит отверстия (как в бублике), они могут быть самых разных типов (в том числе в нескольких измерениях). С каждым отверстием связано семейство колебаний с минимальной энергией. Если свернутое ПКЯ имеет три отверстия, мы обнаружим три семейства ФЧ. То есть три семейства – это число отверстий в геометрической форме, которую образуют ДИ. Но число отверстий в каждом из известных ПКЯ может доходить до 3, 4, 5, …, 480, а какое ПКЯ выбрать – пока неизвестно (так, теория струн предсказывает существование 4-х семейств ФЧ, в каждом из которых по 27 ФЧ). Более того, скажем, три отверстия могут плавно изменять свою форму опять же через бесконечное число промежуточных форм ПКЯ.
Массы ФЧ в каждом семействе зависят от того, как пересекаются и накладываются друг на друга границы различных многомерных отверстий в ПКЯ. Однако это также требует знания конкретного вида ПКЯ. Перебрать все альтернативы 470 миллионов ПКЯ невозможно. Однако физики ещё до 2000 года сгруппировали все многообразия в десятки тысяч групп ПКЯ, которые могут быть преобразованы друг в друга путем плавных деформаций, и учитывали такие группы как одно ПКЯ. И уже это небольшое число (групп) ПКЯ дает физическую картину, которая на качественном уровне близка к реальному миру.
Перечислим основные предсказания теории струн (ТС), которые можно попытаться проверить в эксперименте:
1). У каждой известной частицы имеется суперпартнер (мы можем предсказать для них константы взаимодействия, но не массы).
2). В некоторых ПКЯ могут быть частицы с дробным зарядом 1/5, 1/11, 1/13, 1/53 (в единицах заряда электрона, в стандартной модели могут быть только 1/3, 2/3, – 0, +1, –1). Масса таких частиц, весьма вероятно, близка к планковской массе.
3). Макроскопическую струну можно… увидеть в телескоп.
4). У нейтрино – ненулевая масса (в 2002 г. она была установлена, и оказалась крайне малой).
5). Возможны распад протона, а также превращения и распады некоторых комбинаций кварков (всё это стандартная модель запрещает).
6). Ряд ПКЯ допускают новые взаимодействия, поля которых отличаются слабой интенсивностью и большим дальнодействием.
7). ТС предлагает ряд кандидатов на роль тёмной материи.
8). ТС может объяснить огромное расхождение по Λ-члену? Это расхождение (почти на 120 порядков, что некоторые авторы называют «худшим теоретическим предсказанием в истории физики») составляет отдельную проблему, именуемую «проблемой космологической постоянной» (или проблемой лямбда-члена, где Λ ≈ 1/10^52 метр^-2 ≈ 1/10^122 планковская длина^-2). Всё дело в том, что у физиков нет теории, способной однозначно ответить на вопрос: почему космологическая постоянная (Λ) так мала?
Любопытно, что законы мира натуральных чисел (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,…), возможно, позволяют объясняют эту проблему Λ (см. также у автора статью «Элементарные ячейки пространства…» от 06.01.25). Если совсем коротко, то это выглядит так. Будем полагать (в рамках числофизики), что нашему «сегодня» (при возрасте Вселенной около 13,8 млрд лет) соответствуют, например, первые K ≈ 10^122 простых чисел, где K – это показания счётчика времени, а также количество элементарных ячеек пространства (ЭЯП) дискретного пространства-времени (которое расширяется со средней скоростью Vср ~ lnK). При этом среднее (теоретическое) ускорение для первых ЭЯП (в количестве K) будет таким: Аср ~ 1/K, а вот реальные K ускорений (А) могут оказаться (случайным, непредсказуемым образом) любыми целыми чётными числами из диапазона от А = 0 до А = Amax ≈ ± (lnK + lnlnK)^2. То есть для модуля реальных ускорений получаем такой ряд: |A| = 0, 2, 4, 6, 8, … – чётные числа вплоть до Amax (и чем ближе к Amax, тем чаще будут пропуски некоторых чётных чисел). Значит, модуль наименьшего отношения (расхождения) А/Аср будет равен либо нулю, либо примерно такому значению 2∙K. Что в нашем примере и в наше «сегодня» легко даёт нам пресловутое «расхождение» на 122 порядка (наипростейшее объяснение «проблемы космологической постоянной» в физике?).

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZWXvBU4a9A9oDThC?from_site=mail
Материи не существует, так почему мы ее видим и чувствуем?


2 минуты
20,3 тыс прочтений
29 ноября 2023



Если, к примеру, соотнести размеры атомов со знакомыми нам вещами, получится примерно следующее: ядро атома пусть будет теннисным мячом, электрон - шариком от настольного тенниса, тогда расстояние между ними в атоме будет равным футбольному полю! Т.е. в любом атоме 99,9..% - это пустота. Так почему же мы ощущаем все окружающие предметы плотными?

Ощущение твердости создается силами отталкивания или притяжения между атомами, похожими на силы, действующие между двумя магнитами, поднесенными друг к другу. Наши руки, ноги, пальцы на самом деле никогда ни к чему не прикасаются, а лишь испытывают силу отталкивания, которая создает ощущение твердости. Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле вы не касаетесь стула, на котором сидите, а скорее висите над ним, за счет того что атомы стула и вашего тела отталкивают друг друга. В действительности всё скрепляет и заставляет реальность выглядеть «твердой» океан колеблющейся энергии, а не что-то вещественное. Не только ваше тело, но и все что вы видите, чувствуете и с чем взаимодействуете, по большей части состоит из пустоты.

разные модели атомов


Каждый квант, каждый предмет и каждый поток энергии наделен определенными программами, которые считывает глубинное сознание каждого игрока, находящегося в условиях 3Д реальности. Т.е. наше сознание настроено так, чтобы воспринимать материю.







Наш мир — голограмма: самая точная модель нашей реальности
Большое путешествие 🌏3 октября 2023




Если расщепить ядро атома, то внутри него будут находиться так называемые суперструны, или квантовый пульсатор: это нечто, попеременно пребывающее в двух разных состояниях, которые циклически сменяют друг друга с характерной частотой. Аналогия - компьютерный бинарный код, ноль и единица, основа программирования.
Абсолютно всё в этом мире на самых микро-уровнях реальности сделано из суперструн, т.е. энергии! И энергия эта одинакова во всех материалах и веществах.


суперструны


Значит, все качества и свойства материи запрограммированы и действуют по какому-то алгоритму, который определяет физические свойства нашего 3Д мира. Опять пришли к тому, что мир вокруг - голограмма)
3Д-голограммы уже созданы и недалек тот час, когда будет разработана полностью реальная игра с полным погружением, неотличимая от физической реальности. Прям как в фантастических фильмах! А как известно, некоторые фильмы специально и создаются для того, чтобы морально подготовить человеков к грядущему будущему.
Материя подвергается изменениям через воздействие разных частот (есть много видеоэкспериментов по этой теме, воздействие частот и вибраций на сыпучие или жидкие материалы приводит к образованию сложных узоров, т.н. фигуры Хладни).







фигуры Хладни

Суть в том, что чем выше частота - тем сложнее получается рисунок. Воздействовать можно и голосом человека: результат аналогичный.
И вот именно из этих свойств атомов вытекает следующее: одинаковую энергию (суперструны) мы воспринимаем по-разному (видим в виде разной материи) лишь потому, что она, эта энергия, вибрирует на разных частотах. А мы, в свою очередь, также настроены на определенные частоты восприятия и просто не можем воспринимать и чувствовать то, что находится за пределами наших частотных каналов.
Изменив вибрации, можно менять материю. Изменив свои собственные вибрации, можно увидеть этот 3Д мир в ином ракурсе. Готовы?

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/Z5s9pNZRjhRf4k1K?from_site=mail
Квантовые физики создали 37-мерное пространство


2 минуты
2786 прочтений
Вчера





Исследователи создали частицы света, которые фактически существуют в 37 измерениях одновременно, чтобы проверить экстремальную версию квантового парадокса. Эксперимент описан в журнале Science Advances.

«Этот эксперимент показывает, что квантовая физика более неклассична, чем многие из нас думали. Может быть, даже спустя 100 лет после ее открытия мы все еще видим только верхушку айсберга», — говорит Чжэнхао Лю из Датского технического университета.

Он и его коллеги сосредоточились на состоянии Гринбергера–Хорна–Цайлингера (ГХЦ), которое допускает, что квантовые частицы могут оставаться связанными на больших расстояниях более 30 лет. В простейшей версии ГХЦ три частицы связаны квантовой запутанностью — особой связью, с помощью которой можно узнать что-то об одной частице, взаимодействуя с двумя другими.
Как показано в математических доказательствах и проверено в экспериментах, ситуация, в которой частицы могут влиять друг на друга только тогда, когда они находятся в непосредственной близости — другими словами, когда так называемое «жуткое действие на расстоянии» запрещено — приводит к математическим невозможностям. Фактически, парадокс можно выразить через выражение, которое дает равенство 1 и -1, что не может быть правильным. В 1990-х физики поняли, что единственный способ избежать таких невозможностей — принять, что частицы могут участвовать в квантовой «жуткости».
Лю и его коллеги хотели создать самую экстремальную версию этого парадокса. В частности, они хотели найти состояния фотонов, или частиц света, поведение которых в эксперименте ГХЗ сильнее всего бы отличалось от поведения чисто классических частиц.
Расчеты показали, что фотоны должны пребывать в квантовых состояниях настолько сложных, как если бы они существовали в 37 измерениях. Так же, как наше положение в каждый момент может быть определено относительно трех пространственных и одного временного измерения, состояние каждого фотона может быть описано 37 параметрами.
Исследователи проверили эту идею, преобразовав многомерную версию состояния ГХЗ в серию импульсов очень когерентного, то есть чрезвычайно равномерного по цвету и длине волны, света, которым они могли управлять.

«Состояние, закодированное светом, и его измерение управляются той же математикой, которая лежит в основе квантовой физики. Таким образом, наш эксперимент может производить некоторые из самых неклассических эффектов в квантовом мире», — пояснил Лю.

Этот тип «квантового моделирования» чрезвычайно технически сложен и требует очень стабильных и точно откалиброванных устройств, добавил он.

«Это результат “на вечность” — в том смысле, что он может быть актуален через сто лет», — прокомментировал профессор Отфрид Гюне из Зигенского университета в Германии.

По его словам, помимо исследования пределов квантовости, новая работа также полезна в понимании, как квантовые состояния света и атомов используются для обработки информации — например, в квантовых вычислениях.
Дальнейшие исследования будут посвящены тому, как ускорить вычисления, кодируя информацию в квантовые состояния, подобные полученным в этом 37-мерном эксперименте, подтвердил Лю.
Физики впервые наблюдали странный эффект квантового бумеранга
Физики впервые наблюдали квантовую запутанность у кварков

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://dzen.ru/a/ZR0QgB4bp0FJZa16
С чем физически правильно сравнивать электрический ток?







Ток - это вода?

Сравнение электрического тока с водой - вещь весьма распространенная и очень полезная. Часто на уроках физики и для лучшего осознания происходящих процессов нам предлагают представлять электрический ток именно как воду, которая течёт по трубе. Так проще вникнуть в понятие потенциал, напряжение, сопротивление и прочие электрофизические термины. Я сам в своих материалах и лекциях часто использую эту аналогию.


Классика школьной физики

Например, можно успешно сравнивать поток воды, который встречает на своём пути сужение трубы, с электрическим током, который испытывает на себе влияние сопротивления провода.

Ещё бы...Ведь не ясно как представить себе именно электрический ток. А вода она и есть вода. Все мы её видели и можем наделить некоторыми очевидными свойствами. Вот только к каждому такому примеру обычно следует присказка - "это лишь условное сравнение, на самом деле электрический ток не является потоком чего-либо и на воду не то, чтобы похож".


Тот самый электронный газ

В стандартном случае речь идёт хотя бы о том, что электрический ток не есть поток частиц. Даже по стандартному определению это упорядоченное направленное движение частиц. Но движение ещё не означает их течение. Электронный газ вибрирует рядом с точками своего "характерного обитания" и передает таким образом энергию. Путешествующие по всему проводнику электроны штука хоть и обычная, но не настолько распространенная, как движение частиц в воде.

Поэтому, поток воды не всегда уместно сравнивать с электрическим током. Если только делать это с некоторыми значительными допущениями.

Электрический ток может уподобиться жидкости только в идеальных условиях, вроде абсолютного нуля и материалов абсолютной чистоты. Но на самом деле, превратить ток в жидкость - задача весьма интересная и полезно это не только по той причине, что так будет проще представлять то или иное явление на уровне школьной физики.
Старый (даже один из первых), но полезный ролик про понимание электрического тока:

Поведение тока, которое будет полностью повторять поведение жидкости, открывает новый путь к созданию сверхпроводников и позволяет управлять самим током более эффективно. Как мы уже выяснили раньше, поведение связанных друг с другом корпускулов или частиц, предсказать гораздо проще. Управлять потоком чего-либо тоже проще, чем балансировать где-то между квантовыми эффектами и энергиями. Поэтому, превращение тока в жидкость - вещь весьма интересная и перспективная.
Вот только в обычных условиях взаимодействие между электронами (если брать их как основу модели) оказывается меньшим, чем их взаимодействие с окружением. Электроны не способны образовать настолько связанную систему, как это сделали бы молекулы воды. Уж больно сильно на электроны будет влиять окружение.
В недавних экспериментах удалось заставить вести себя электрический ток именно как жидкость!

Исследовательская группа под руководством Леонида Левитова сумела построить упрощенную модель, на которой в обычных условиях можно наблюдать некоторые эффекты превращения тока в жидкость.

Ученые сделали своеобразный электронный водоворот. Так могла бы повести себя только жидкость.


Хитрая экспериментальная установка

Для того, чтобы добиться такого эффекта, были изготовлены специальные каналы с завихрениями, где поток электронов смог продемонстрировать новые свойства. Так выяснилось, что электрический ток всё-таки вполне "легально" можно сравнивать с водой, а логика управления током теперь может поменяться.
Советую прочитать:
Сколько весит электрический ток?
Про направление тока с цепи
Почему лампочка "не кончается"?