Условность макро и микромиров

Несмотря на совершенно новый взгляд на многие природные явления, квантовую механику никак нельзя расценивать как полное опровержение классической физики.

Поль Дирак подчеркивал, что соответствие между квантовой и классической теориями состоит не только в их предельном согласии. Соответствие заключается, прежде всего, в том, что математические операции двух теорий во многих случаях подчиняются одним и тем же законам и описываются одной математической структурой. Отличия заключаются лишь в представлении (реализации) этих структур конкретными математическими объектами. Дирак, конечно не знал о многополярности. Иначе, он написал бы, что каждому пространству соответствуют свои законы и не существует пространств с универсальными законами отношений и математическим аппаратом.

В своей книге «Этюды о симметрии» американский физик-теоретик Вигнер все наши знания по физике разделил на три уровня. Первый – сведения о различных явлениях, второй – объединяющие их законы и, наконец, третий, высший уровень – симметрии, которые устанавливают связи между самими законами. О чём, фактически, пишет Вигнер? Об отыскании всего лишь одного пространства. В других пространствах "объединяющие законы" не выполнимы.

Когда произносят слово «симметрия», обычно сразу же приходит на ум отражение в зеркале или симметрии узорчатых хрупких снежинок. Физики понимают симметрию более широко – как неизменность (инвариантность, если пользоваться математическим языком) свойств материальной системы и происходящих в ней взаимодействий при изменении каких-то ее параметров. Можно говорить, например, о симметрии по отношению к пространственным сдвигам, о симметрии всех явлений природы при замене частиц на античастицы, о симметричности свойств частиц по отношению к какому-то типу взаимодействий и так далее. Симметрия подразумевает соотношение полного пакета полярных состояний в том или ином пространстве. Поэтому нет универсальных симметрий - в каждом пространстве она своя.

Вигнер считает, что симметрия - это самое главное, что есть в физике. И с ним нельзя не согласиться, если он говорит об одном из пространств в многополярном их изобилии. Почему? Прежде всего, потому, что симметрии связаны с законами сохранения локальности. Например, если все свойства системы остаются неизменными при вращении, должен сохраняться ее угловой момент (момент количества движения). Симметрии в свойствах элементарных частиц связаны с законами сохранения электрического заряда, странности и других характеристик. У физиков есть удобные способы находить такие сохраняющиеся величины.

Законы сохранения в приделах поляризованного пространства устанавливают ограничения на возможные движения системы и происходящие в ней процессы. Их знание чрезвычайно важно для понимания ее свойств.

Образно говоря, симметрии и законы сохранения выполняют роль железного каркаса пространства, то есть его локальности, на котором держится здание физической теории построенной только для этого пространства (в других пространствах он не состоятельна).

Но есть еще одна причина, почему физики придают особое значение симметриям. Свою теорию симметрии молодой французский математик Эварист Галуа записал в ночь перед роковой дуэлью. Раненный на ней, он умер, не приходя в сознание, а обессмертившая его имя теория лежит в фундаменте современной физики силовых полей и элементарных частиц. Если известна симметрия каких-либо их свойств, то формулы Галуа позволяют объединить частицы в замкнутые семейства-мультиплеты, члены которых при преобразовании симметрии переходят друг в друга. И именно это мы видим в многополярных пространствах (см. Пространства).По сути, Галуа предвосхитил многополярность в её поверхностных и общих чертах.

Каждый мультиплет можно считать одной и той же частицей в различных своих состояниях. Например, мезоны n⁺, n^-, n⁰ - семейство частиц, симметричных по отношению к изменению заряда. Такая же симметрия у четырех дельта-частиц d⁺⁺, d⁺, d⁰ и d^-, образующихся при поглощении n-мезона протоном или нейтроном. Это d-мультиплет. Куда можно отнести d-мультиплет? К пятиполярному пространству? Но в пятиполярности нет "положительного" и "отрицательного" заряда. Такое можно наблюдать в 10-ти полярном пространстве, но тогда в мультиплете должно быть ещё пять частиц.

Конечно физики здесь вновь приближаются к барьеру выхода их двухполярности в многополярность, но, увы, очень скромно.

Для каждого типа симметрии формулы Галуа устанавливают строго упорядоченный набор мультиплетов – от простейших с небольшим числом членов до сложных, многокомпонентных. Каждому типу симметрии соответствует свой собственный набор – своя систематика частиц. Объединяясь, они образуют все более детальную и сложную «периодическую таблицу элементарных частиц», то есть в многополярные локальности.

Открытие каждой новой симметрии – важное событие в физике и приближение её к многополярности, порождающее лавину экспериментальных и теоретических исследований. Это поворотные пункты в развитии физической науки, когда она получает в свое распоряжение карту нового района Страны неизвестного.

Это – преддверие физиков в многополярность.

Категорически вопрос между макро и микро мирами исчезнет, когда физики осознают, что полярные состояния не зависят от вида носителя. Полярные состояния и взаимосвязи не зависят о размеров пространства!

Они одинаково присущи как микрообъектам, так и макрообъектам.

Вот почему В. Ленский эффекты микромира получал в макропроцессах.

 

Калибровочные поля

Поле по-разному взаимодействует с симметричными состояниями частиц и как бы окрашивает их в разные цвета. Например, если бы не было электромагнитного поля, то нельзя было бы сказать, какой из трех n-мезонов будет n^-, какой - n⁺, а какой нейтральный n⁰.

Физики говорят, что электромагнитное поле калибрует эти частицы. Оно позволяет также установить, какая из двух симметричных частиц – отрицательно заряженный электрон, а какая – положительный позитрон. При этом в разных областях пространства и времени калибровка может быть своя собственная.

В многополярности калибровка названа «полярностью». Конечно, лишь в скудном количестве пространств доминируют "положительные" и "отрицательные" заряды. Однако полярные состояния и определяют всю совокупность и содержание пространства и составляют мультиплеты.

Любой из шести известных нам сегодня кварков, то есть «суперэлементарных кирпичиков», из которых состоят протон, нейтрон и другие элементарные частицы тоже представляет собой семейство трех совершенно равноправных, симметричных между собой частиц. Калибрует их открытое пару десятков лет назад, действующее на очень малых расстояниях глюонное поле. Оно по-разному «чувствует» компоненты кваркового триплета и «окрашивает» их в разные цвета. Часто так и говорят: красные, синие и желтые кварки.

Для каждой симметрии есть свое калибровочное поле, то есть своё локализованное пространство с заданным числом полярностей.

Четыреста лет назад Галилео Галилей открыл замечательную симметрию двух систем координат – неподвижной и равномерно движущейся вдоль прямой линии. Физические процессы протекают в них совершенно одинаково. Находясь внутри закрытой кареты, никакими опытами нельзя установить, стоит она на месте или равномерно движется. Полная симметрия. Галилей установил ее для небольших скоростей и только для механических процессов. Других возможностей у него не было.

В начале ХХ века Лоренц, Пуанкаре и Эйнштейн доказали, что она сохраняется при любых скоростях, вплоть до самых больших, близких к скорости света, и не только для механических, но вообще для любых физических процессов.

С помощью разработанных в теоретической физике правил для симметрии можно найти свое калибровочное поле. Считают, что эту роль выполняет гравитация. Считают пока. Почему? Гравитация приближается к однополярному состоянию. А это "исходная" лока 2. Законы этого пространства можно встретить в изменённом виде в каждом пространстве. Они позволяют взаимодействовать полярному объекту с самим собой! Правда, есть пространства, где нет этого закона, но большенство пространств этот закон содержат. Не следует понимать, что это и есть универсальный закон. Содержится ПРИНЦИП, но применение этого принципа реализуется в различных законах отношения для каждого пространства.

Выведенные японским физиком Утияма уравнения поля, калибрующего движения с разными скоростями, в точности совпадали с гравитационными уравнениями Общей Теории Относительности. Другими словами, общую теорию относительности можно строить двумя путями: исходя из физических соображений о свойствах гравитации, как это сделал семьдесят лет назад Эйнштейн, или основываясь на законах симметрии, то есть на законах выбранного из многообразия пространства.

Конечно проще сразу же перейти к многополярности, её теории и прибором, но всё ещё впереди.

 

Бозоны и фермионы

Не имея знаний многополярности, физики придумали, что многие элементарные частицы похожи на маленькие безостановочно вращающиеся волчки. Однако привычные наглядные образы могут лишь очень отдаленно передавать суть явлений, происходящих в многополярности.

Однако, как бы там ни было, квантовые законы, которым подчиняются микропроцессы, разрешают передачу лишь дискретных порций энергии, поэтому «вращательное» движение внутри частиц тоже происходит не с любыми, а только лишь с некоторыми дискретными угловыми моментами. Их назвали спинами частиц.

Физики сконструировали соответствующие единицы измерений – спины принимают целые и полуцелые значения: О, 1, 2... и 1/2, 2/3… Частицы с целым спином называются бозонами, с полуцелым - фермионами, по именам индийского теоретика Сатиандра Бозе и итальянского физика Энрико Ферми, которые первыми стали изучать специфические особенности этих двух видов частиц.

К бозонам отнесли глюоны, частица света фотон, квант гравитационного поля гравитон, многие типы мезонов. В отряд фермионов входят кварки, электрон, нейтрино, протон с нейтроном и большинство других тяжелых частиц. Нетрудно заметить, что эти два отряда частиц играют совершенно различную роль в строении вещества. Фермионы – это «кирпичики», из которых складывается вещество, а бозоны, как правило, – кванты связывающих их калибровочных полей.

Однако, незнание законов многополярности и каждого конкретного пространства продолжали «терзать» физиков - подозрения в скрытом родстве бозонов и фермионов возникли у теоретиков. Если за единицу измерения взять спин, равный половине, то у бозонов будут четные целые спины, у фермионов – нечетные целые. Принципиальной разницы нет. Но почему же тогда природа разделила их непроницаемой стеной? Ведь на фоне разнообразных взаимопревращений частиц, столь характерных для микромира, фермионы всегда остаются фермионами, а бозоны – бозонами.

Сомнения усилились после открытия глюонов. Хотя это типичные бозоны и выполняют роль «клея» в кварковых структурах, они, вместе с тем, сами могут рождать новые глюоны, которые «склеивают» их между собой. Получается, что четкой границы между свойствами бозонных и фермионных частиц, между «веществом» и «клеем», все же нет.

Приходится искренне сострадать физикам. Вскоре, по неведению, они считать за частицы станут законы полярных отношений - своего рода "клей". Эти законы проявляются в "алгебрах" пространств (см. Многополярные алгебры). Там они выражаются как "интенсивности связей". Этот "клей" проявляется только при введении во взаимоотношение разных пространств. Более того, интенсивностей связей (то есть видов "клея" будет столько, сколько пространств входит во взаимодействие.

 

Суперсимметрия

К идее бозон-фермионного родства харьковский теоретик Д. В. Волков и его сотрудники пришли, анализируя уравнения, которым подчиняются эти частицы. Они придумали, как записать эти уравнения в виде, симметричном для целых и полуцелых спинов. А если есть симметрия, то стандартные методы теории Галуа позволяют рассчитать соответствующие мультиплеты. Конечно, все эти трудности коньчаются в единой системе многополярности, так как каждое пространство определяет чётко свои мультиплеты, а взаимоотношения пространств - глюоны (клей)

Практически одновременно к этой идее пришли и другие физики. В Москве, в Физическом институте имени П. Н. Лебедева, ее разрабатывал Ю. Ф. Гольфанд, в Женеве, в Европейском центре ядерных исследований, И. Вейс и Б. Зумино вывели уравнения и изучили свойства соответствующего этой симметрии калибровочного поля.

Новая симметрия получила название суперсимметрии. Она утверждает, что при перестановке бозонных и фермионных частиц физические законы должны оставаться неизменными. Это как бы зеркальное отражение природы, при котором фермионы превращаются в бозоны, а бозоны – в фермионы.

Отсюда сразу же следует, что у каждого бозона должен быть партнер - фермион, и наоборот. Наряду с известными нам кварками-фермионами в природе должны быть еще кварки-бозоны и целая россыпь состоящих из них еще не открытых элементарных частиц. У электрона, позитрона, нейтрино также должны быть партнеры - бозоны. Еще не открытый на опыте партнер, его называют фотино, есть и у частицы света фотона. Это квант «спинорного света».

Словом, у физиков все частицы в природе «ходят парами". Им и невдомёк, что существует множество пространств, в которых пар нет! Каждое из нечётных (по числу полярностей) пространств не имеет пар!