Татьяна Тихоплав - Физика веры Страница 18

Тем не менее, геометризация физических полей осталась привлекательной программой для теоретической физики.

Кривизна пространства оказалась не единственной его характеристикой. В 1922 голу Э. Картан обратил внимание на возможную связь некоторых физических величин с другим геометрическим понятием — кручением пространства. Его идеи были развиты и привели к созданию теории гравитации с кручением, а позднее в общем виде — квантовой теории полей с кручением (33,с.2),

Следующий шаг, ведущий к созданию ЕТП. сделал английский физик-теоретик Р. Пенроуз, опираясь на идеи кривизны и кручения пространства- Он показал, что в основу геометрии могут быть положены, помимо поступательных, и вращательные координаты, и они определяют свойства пространства и времени, Пенроуз записал вакуумные уравнения Эйнштейна в спиновом виде (23, с. 67).

Спин (от англ. Spin — вертеться, вращаться) — собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого (18, с, 713), Концепция спина была введена в физику в 1925 году американскими учеными Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом, предположившими, что электрон можно рассматривать как “вращающийся волчок”, поэтому одной из важнейших характеристик элементарной частицы, кроме массы и заряда, должен стать спин. Для определенных групп элементарных частиц спиновое квантовое число принимает целочисленные или полуцелые значения. Например, спин электрона, протона, нейтрона, нейтрино и их античастиц равен 1/2; спин П- и К-мезонов равен 0; спин фотона равен 1 (70, с. 435).

Таким образом, к середине XX столетия с целью создания единой картины мира были сформированы две глобальные идеи: программа Римана—Клиффорда—Эйнштейна, согласно которой “в физическом мире не происходит ничего, кроме изменения кривизны пространства, подчиняющегося закону непрерывности”, и программа Гейзенберга— Иваненко, предполагающая построить все частицы материи из частиц спина 1/2.

Трудность в объединении этих двух программ, по мнению ученика Эйнштейна, известного теоретика Джона Уилера, состояла в том, что “...мысль о получении понятия спина из одной лишь классической геометрии представляется невозможной”. Уилер высказал эти слова в 1960 году, читая лекции в Международной школе физики им, Энрико Ферми (25, с, 89). Он еще не знал, что в результате блестящих работ Пенроуза вакуумные уравнения Эйнштейна уже были записаны в спиновом виде, что спиноры могут быть положены в основу классической геометрии и что именно они определяют топологические и геометрические свойства пространства-времени.

Дальнейшее развитие проблемы “пространство-материя”, предложенное талантливым российским ученым (в настоящее время академиком РАЕН) Г. И, Шиповым, пошло по пути объединения программ Римана—Клиффорда—Эйнштейна и Гейзенберга—Иваненко,

Разобравшись досконально в существующих идеях и разработках, Г. Шипов обратил внимание на то, что в рассматриваемых уравнениях отсутствуют компоненты вращательного движения, которое сопровождает все в природе — от элементарных частиц до Вселенной. Как выяснилось, фундаментальную роль в таком движении играют поля кручения пространства — торсионные поля, определяющие структуру материи любой природы (111, с. 3). Результатом кручения пространства в физическом проявлении оказалось поле инерции, знания о котором в современной физике практически отсутствуют (26,ч. 1,с.9).

Проблема сил и полей инерции в классической механике и других разделах физики до сих пор является одной из жгучих проблем современной науки. Силы инерции не удовлетворяют третьему закону Ньютона, они являются одновременно и внешними, и внутренними по отношению к изолированной системе; происхождение этих сил всегда было наиболее темным вопросом в теории частиц и полей (26, ч. 1, с. 4). Эта проблема для физики оказалась столь сложной, что знания о силах инерции почти не изменились со времен Ньютона.

В нашей стране периодически возникали общесоюзные дискуссии по проблемам сил инерции. Основными вопросами всегда были: реальны ли силы инерции? Что является их источником? Являются ли они внешними или внутренними по отношению к изолированной системе? Однако единого мнения по этим вопросам так и не было выработано.

Отметим, что любое явление в физике считается реальным, если оно наблюдается на опыте. Силы инерции хорошо наблюдаются на опыте в ускоренных системах отсчета, поэтому Ньютон, Эйлер. Мах, Эйнштейн и многие другие относились к этим силам как к реальным. Из опыта также следовало, что при ускоренном движении в протяженном теле возникает поле сил инерции, равнодействующая которых приложена к центру масс данного тела. Поскольку реальность полей и сил инерции подтверждалась опытами, разумно было поставить вопрос об изучении физических свойств поля инерции, порождающего силы инерции.

Именно с исследования полей инерции и начал Г. И. Шипов, Еще в 1979 году ему удалось вывести уравнение динамики полей инерции. Он нашел подход, который позволил связать поля инерции с кручением пространства (26,ч.1,с.4).

В 1988 году Шипов предложил новые фундаментальные уравнения физики, выдвигающие в качестве единого поля поле инерции. Эти уравнения трактуются как уравнения, описывающие структуру физического вакуума. Они обобщают все известные на сегодняшний момент фундаментальные уравнения физики и представляют собой самосогласованную систему нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка, в которую входят геометризированные уравнения Гейзенберга, геометризированные уравнения Эйнштейна и геометризированные уравнения Янга—Милса.

Шипов ввел новые представления о структуре времени и пространства. Мы уже знаем, что пространство Ньютона трехмерное (X, Y, Z), наделено геометрией Евклида; пространство-время Эйнштейна четырехмерное (X, Y, Z, Ct), искривленное, наделено геометрией Римана; пространство-время в работе Шипова не только искривлено, как в теории Эйнштейна, но и закручено, как в геометрии Римана—Картана. Для учета кручения пространства Шипов ввел в геометризированные уравнения множество угловых координат: три пространственных угла (углы Эйлера) и три пространственно-временных угла (углы между временной и пространственными осями системы отсчета), что позволило ввести в теорию физического вакуума угловую метрику, определяющую квадрат бесконечно малого поворота четырехмерной системы отсчета (26, ч. 3, с, б).

Дальнейшее развитие работ Г. Шипова показало, что добавление вращательных координат приводит к всеобщей теории относительности (26, ч. 3, с. 27). Принцип всеобщей относительности обобщает как специальный, так и общий принципы относительности Эйнштейна и утверждает также относительность всех физических полей (25, с. 95), Фактически принцип всеобщей относительности представляет собой физическую реализацию философского тезиса: “Все в мире относительно”. Такова степень обобщения физического принципа, лежащего в основе теории вакуума.

Уравнения физического вакуума удовлетворяют принципу всеобщей относительности, разработанному Шиповым, — все физические поли, входящие в уравнение вакуума, имеют относительный характер; пространство событий теории вакуума имеет спинорную природу; в основном состоянии Абсолютный вакуум имеет нулевые средние значения момента, импульса и других физических характеристик.

Найденные решения уравнений Шипова описывают искривленное и закрученное пространство-время, интерпретируемое как вакуумные возбуждения, находящиеся в виртуальном состоянии. Эти решения начинают описывать реальную материю после того, как входящие в него константы (или функции) интегрирования отождествляются с физическими константами (112, с. 6).

Чрезвычайно важным является то, что уравнения вакуума и принцип всеобщей относительности после соответствующих упрощений приводят к уравнениям и принципам квантовой теории. Полученная таким образом квантовая теория оказывается детерминированной, поскольку в ее уравнениях в роли волновой функции выступает поле инерции (110, с. 12). Шипову удалось разрешить кризис в теоретической физике, получив ответы на вопросы, поставленные наукой много лет назад.

Волновая функция в уравнениях Шредингера и Дирака представляет собой реальное физическое поле — поле инерции; детерминизм и причинность в квантовой механике существуют, хотя вероятностная трактовка динамики квантовых объектов неизбежна; частица представляет собой предельный случай чисто полевого образования, при стремлении массы (или заряда) этого образования к постоянной величине. В этом предельном случае происходит возникновение корпускулярно-волнового дуализма и оптико-механической аналогии в чисто полевой теории (80, с. 50); современная квантовая теория не является полной, так как не согласуется с принципом вращательной относительности; в квантовой теории измеряется ситуация, представляющая собой комбинацию полей, образующих измерительный прибор и измеряемый объект(26,ч.1,с. 9).