что есть поле и что есть время?

[Жданок Дмитрий]

Хочу задать нашим почтенным форумофским физикам один давно волнующий меня вопрос. В физике я разбираюсь не очень, не туда у меня так сказать мозги повёрнуты, но на любительском уровне интересуюсь, перечитывая дискуссии по физическим вопросам и пытаясь хоть немного вьехать… Так что, как часто говорят, не пинайте ногами.
Так вот. Не будем брать гравитационное поле, слишком уж оно сложно, а возьмём любое другое, скажем, магнитное. Как я себе представляю, если мы возьмём ферромагнетик, спины электронов ориентированны в одном направлении, появляется это самое поле. Его увидеть нельзя, можно лишь по взаимодействию обнаружить. А из чего это поле-то сделано? Частицы или что? Понятно, что одна из форм существования материи, но каким образом влияет на вещество, есть ли какие-либо посредники, передатчики воздействия? Очень неясен для меня этот вопрос, буду признателен за обьяснения.

[ing]

Здравствуйте. Впервые понятие поля появилось при описании распределения свойств среды в гидродинамике. По сути это математическое представление давления, плотности, векторов скоростей и ускорений и т. д. в F(координат, времени). В ходе формирования современых представлений для электрических, магнитных, гравитационных и междуядерных взаимодействий моделей соответствующих сред создать не удалось, но созданый математический формализм оказался очень удобен.  Более того используя формализм написаный для среды говорят, что поле распространяется и передает свои свойства через пустоту. Иногда говорят о поле как об особой форме существования материи, но по сути "хрен не слаще редьки" такое поле лишено структуры и носителя. ing

[Alex P]

Иногда говорят о поле как об особой форме существования материи, но по сути "хрен не слаще редьки" такое поле лишено структуры и носителя. ing

 В ответе чувствуется тоска по такому простому и понятному мировому эфиру. Но природа видимо устроена гораздо хитрее и попытка вернуть эфир в физику представляется мне абсолютно бесперспективной.

 

[Igvas]

Понятно, что одна из форм существования материи, но каким образом влияет на вещество, есть ли какие-либо посредники, передатчики воздействия?

Согласно "официальной" современной теории, в природе существует только 4 вида взаимодействий:
1) гравитационное (калибровочные частицы - гравитоны);
2) электромагнитное (калибровочные частицы - фотоны);
3) сильное ядерное (калибровочные частицы - глюоны; "ответственно" за кварковый конфайнмент, стабильность нуклонов);
4) слабое ядерное (калибровочные частицы - промежуточные векторные бозоны; "ответственно" за стабильность ядер, радиоактивный распад).

Существует модель Вайнберга - Глэшоу - Салама, в которой  электомагнитное и слабое ядерное взаимодействие удалось объединить в одно электрослабое взаимодействие.

[Жданок Дмитрий]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…
Возьмём, допустим, источник поля в вакууме и приёмник поля. Взаимодействие через пустоту?.. В голове не укладывается, вы уж извините… Не говорит ли такая бесструктурность поля о какой-то единой связи всей материи во Вселенной?

[ing]

Добрый вечер. Бесструктурным является только мат. модель поля и отождествлять ее с реальным физическим объектом не следует (хотя иногда очень хочется). Если говорить вакууме как среде распространения полей и существования материи то на сегодня общепринятой модели нет, даже последователи Эйнштейна разрабатывают такую модель "вакуума наделенного физическими, но не механическими свойствами" правда лишенного какой бы то нибыло структуры. Если интересно посмотрите материалы связанные с именами Ацюковского или Рыкова, два полюса в идеологии структурированного физического вакуума, эти люди предпочитают старый термин "эфир". ing

[Жданок Дмитрий]

Большое спасибо за помощь, будем изучать литературу!

[Alex P]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…

Так ты полагаешь, что излучение не поле?

[Alex P]

Добрый вечер. Бесструктурным является только мат. модель поля и отождествлять ее с реальным физическим объектом не следует (хотя иногда очень хочется). Если говорить вакууме как среде распространения полей и существования материи то на сегодня общепринятой модели нет, даже последователи Эйнштейна разрабатывают такую модель "вакуума наделенного физическими, но не механическими свойствами" правда лишенного какой бы то нибыло структуры.

 А какой структурой по твоему должен быть наделен вакуум?
Плотностью, температурой, натяжением или еще чем-то? А к примеру поле Хигса для этой цели не подходит?

[bob]

Ing чуточку кривит душой. Впервые о поле заговорили в XVII веке. То есть первые известные человеку поля - гравитация и магнетизм. Параллели с гидродинамикой несжимаемой жидкости впервые обнаружили только в XIX веке. Сразу приняли две концепции поля - близкодействие и дальнодействие. Корпускулярная (ныне квантовая) гипотеза предполагает излучение некоего агента (виртуальных частиц) передающего на расстояние.

[Crio]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…
Возьмём, допустим, источник поля в вакууме и приёмник поля. Взаимодействие через пустоту?.. В голове не укладывается, вы уж извините… Не говорит ли такая бесструктурность поля о какой-то единой связи всей материи во Вселенной?

Эх, как бы это объяснить... Все, что мы имеем в нашем мире- это частицы и силы. Частицы взаимодействуют между собой, между ними действуют силы. Как взаимодействуют между собой две частицы, находящиеся в вакууме? Частица создает вокруг себя силовое поле, которое "чувствует" другая частица. В том-то и дело, что взаимодействие передается не через пустоту, а через нечто материальное, через поле- особый вид материи.
Поле можно свести к частицам (задать и описать поле можно с помощью частиц)- квантам этого поля. Например, для ЭМ поля это фотоны.  Две взаимодействующие частицы взаимодействуют, обмениваясь виртуальными фотонами (не хочу вдаваться в подробности различия обычных частиц, виртуальных, квазичастиц..).  Пространство-то не пустое, оно "наполнено" полями (если, конечно, специально не экранировать от полей какую-то его область). Так что когда Вы говорите про взаимодействие через пустоту, надо помнить, что пустота эта пустая только в смысле отсутствия в ней частиц, но не полей.
Не очень понимаю, что Вы подразумеваете под бесструктурностью поля...

[Жданок Дмитрий]

«Так ты полагаешь, что излучение не поле?»
Электромагнитное поле и излучение взаимопревращаемы, это не одно и тоже.

Под бесструктурностью я имел ввиду отсутствие, или это ещё не нашли, реальной материи, т.е. обычная материя переходит в иное состояние - полевое. Так поле конечно же структурировано.
 

[Alex P]

Электромагнитное поле и излучение взаимопревращаемы, это не одно и тоже.

 Тут я что-то не понял, что ты имеешь ввиду под излучением?
Например свет по твоему электромагнитное поле или излучение?
Или имеется ввиду, что постоянное эм поле нечто совершенно отличное от переменного эм поля?

Под бесструктурностью я имел ввиду отсутствие, или это ещё не нашли, реальной материи, т.е. обычная материя переходит в иное состояние - полевое. Так поле конечно же структурировано.

Если ты полагаешь, что в современной физике скажем электрон более "материален", чем магнитное поле, то ты заблуждаешься.

 P.S.
А с машиной Ньюмана (или Ньюмена ?) ты их здорово уел.

[Жданок Дмитрий]

Что-то совсем я запутался…
Если в какой-то области пространства изменяется магн. поле, вокруг него тут же появится электрическое, так оба поля вместе, следуя друг за другом, рождают электромагнитную волну, т.е. излучение…
Допустим, мы вдвигаем и выдвигаем какой-то магнитный стержень в металлическое кольцо, есть переменное магн. поле, электр. поле – получается эта самая волна? Возникают кванты, переносчики энергии? И какой тогда будет частота этого излучения… Поле (магнитное) у меня ассоциируется с силой, выстраивающей железные опилки по силовым линиям. Мне непонятно, из чего это поле состоять-то будет, из квантов?..

[Stepa]

Вай нот, как говорят французы Из этих самых фотонов. Встретились два ферромагнетика. У одного магнитный момент упорядочен, и у другого. Начали они фотонами обмениваться. Этот обмен и привел к возникновению сил. Но сами атомы не одни, они в кристалле сидят, и магнит большой,а опилки - маленькие . Поэтому опилки перемещаются, а магнит нет.
Захотели, мы, допустим, ленту магнитную перемагнитить. Взали катушечку с переменным током, а, следовательно, с переменным магнитным полем. Опять фотоны полетели  И к катушечке тоже. Но катушечка возбуждается мощным генератором, гораздо мощнее того, что эти обменные фотоны "наобменяют" в катушке. Поэтому лента стирается, а не наоборот. Можно бывло бы про кривую намагничивания сказать, но это уже совсем другая история.

P.S. Частота будет обратной по времени совершения этого выдвигания.Просто очень неудобно дергать что-то большое с радиочастотой (вязкое трение и силы инерции), поэтому обычно электроны в антенне дергают.

[bob]

В середине ХХ века со стороны нескольких крупных физиков (кажется , Вигнер и ещё кто-то), поступило интересное предложение - сформулировать понятие поля, совсем не прибегая к понятию пространства-времени. То есть предположить, что расстояние между предметами - это лишь некоторая функция от прямого взаимодействия фермионов друг с другом, минуя бозонные поля. То есть пространственную протяжённость объявили кажимостью. И проблема дальнодействия зашаталась. Программу до конца так и не довели, столкнувшись с непреодолимыми трудностями. Окончательный результат был ими сформулирован так: в принципе, такое описание возможно, но в известных нам математических конструкциях, оно намного сложнее общепринятого. До сих пор не совсем ясно, что это - неполнота наших методов познания (в том числе самой геометрии), основанных на пространственно-временных представлениях по биологическим причинам, или объективное свойство природы.

[Жданок Дмитрий]

 До сих пор не совсем ясно, что это - неполнота наших методов познания (в том числе самой геометрии), основанных на пространственно-временных представлениях по биологическим причинам, или объективное свойство природы.

Скорее всего первое.

[Alex P]

До сих пор не совсем ясно, что это - неполнота наших методов познания (в том числе самой геометрии), основанных на пространственно-временных представлениях по биологическим причинам, или объективное свойство природы.

Скорее всего первое.

Согдасен с тобой. Главная проблема физики (на мой взгляд)  это - а как вообще формируются пространственно-временные отношения, ведь для квантовых частиц нет очевидных понятий пространство-времени

[Жданок Дмитрий]

Мне  кажется, что время – выдуманная, мнимая величина.Люблю пояснять свою точку зрения на примере. Например, сталкиваются два тела за определённое время. У чёрной дыры время столкновения растёт. Но ведь из-за повышенной гравитации они и двигаются медленнее, т. е. замедление времени сводится к особенностям пространства. Исчисление времени удобно для человека, но природе на это наплевать. Все измеряемые величины, например, длина, масса и т . д., более или менее можно себе представить, а время, интервал между событиями, введено человеком для более понятного истолкования изменений пространственных структур. Так что, как мне кажется, время – чисто субьективная величина. Только вот физика без него не может, поскольку мы не можем абстрагироваться от особенностей своих мозгов…

[Stepa]

Вот здесь я с вами не соглашусь. Время - единственный параметр, который мы умеем измерять с очень высокой точностью, исключая, может быть лишь измерения магнитного потока СКВИДом. Источник-эталон времени намного стабильнее любого эталона длины. Тот же не к месту упомянутый LIGO измеряет удлинение по интерференции, т.е. в качестве эталона выбрана именно частота лазера, а ничто другое.
В природе время имеет гораздо больший смысл, чем длины чего-либо.
Интервал между событиями измеряется гораздо точнее, чем длина, поскольку на атом-эталон, где электрон совершает свои переходы, очень трудно повлиять.  Естественно есть небольшое доплер-уширение, возникающее от теплового движения, но применяя резонаторы и некоторые другие устройства, можно стабилизировать частоту практически к естественной ширине перехода. И порядок уширения нетрудно представить, вспомнив, что 1 эВ=11606 К, а сам переход ~ 10 эВ, и масса атома ~ 1 ГэВ(самый легкий) . Т.е. "в лоб":

dT=1К
dE=1e-4 эВ
dp=sqrt(2*M*(E+dE))-sqrt(2*M*E)=P*dE/(2*E)
dv=v*dE/(2*E)
dl~(dv/c)=v*dE/(2*E*c)
E=kT=k*300 K = 0.025 эВ
v=sqrt(2*1e9*0.025)*3e10/1e9~2e5 см/сек
dl~2e5*1e-4/(2*0.025*3e10)=1.3e-8 см
l ~ 2e-5 см
dl/l ~ 1000.
И это для наилегчайшего атома без резонатора, в газе... Т.е. для реальных приложений это соотношение на много порядков выше.

Время - фундаментальная физическая величина. Гравитационное замедление времени трактуется как "покраснение" фотона, т.е. увеличение периода излучения атомом линии. Т.к. на атом гравитационно повлиять невозможно, то мы делаем вывод о замедлении времени в гравитационном поле.

P.S. Вы говорите, что в сильных гравитационных полях движение замедленно. Ничего подобного! Наоборот, в сильных гравитационных полях градиент поля высок, отсюда ускорения большие и скорости соответственно.
Это наш обывательский опыт, основанный на мускульной силе и опыте по бросанию камней. Конечно, мы будем двигаться медленнее, мы тяжелее, и мускулы чувствуют это потяжеление. Но камень, сброшенный с горы, будет двигаться быстрее, поскольку поле сильнее и ускорение выше. И плюс есть такой аспект: силы трения. Трение пропорционально весу тела, а так как мы связаны с небесным телом силой трения, нам будет хуже, если тяжесть уменьшить. На Луне, например, в теннис поиграть не удастся, даже если мы утяжелим мяч, или увеличим площадку.
Мы можем бегать, прыгать только в результате сил трения с Землей, которая берет "на себя" все разности импульсов, моментов импульсов. И повернуться быстро на Луне не удастся, поскольку сила трения, определяющая скорость поворота, будет мала. Т.е., даже мы будем двигаться медленее именно в слабых полях!
Можно увеличить массу скафандра, но тогда это будет игра экзоскелетов тяжелым мячом. Но и то уже не теннис, поскольку мяч падает медленно, гораздо медленнее, чем на Земле, где сила тяжести выше.  Но это уже другая история...
P.P.S. Эталон длины отталкивается от времени. Это ни о чем не говорит?

[Жданок Дмитрий]

Не знаю, можно ли считать повышенную точность измерения какой-либо величины доказательством её физической реальности. Может, мы не умеем пока установить более точный эталон длины без времени?
В условиях повышенной гравитации сближающиеся тела двигаются быстрее относительно источника этой повышенной гравитации, а относительно себя они замедлятся, т. к. на них начинает действовать посторонняя сила.

[ing]

Добрый вечер. В дополнение к сообщению Stepы.
В качестве эталона длины выбран процесс осуществляющий эталон не длины, а времени. Эталон длины получается умножением на скорость света (константу постулированную и известную с определенной точностью).
С другой стороны используя этот эталон косвенным образом в качестве эталона длины, на современном уровне техники нельзя использовать его в качестве эталона времени. Мы умеем практически сосчитать, сколько волн приходится на метр, но не умеем сосчитать, сколько колебаний атомной системы происходит в секунду.   Обратному пересчету  длины волны в частоту мешает то, что хотя сорость света постулирована как абсолютно точная фундаментальная величина, известна она с недостаточной точностью.
Короче если убрать постулат о постоянстве скорости света,  как достаточно вольное предположение, ни о времени ни о длине ничего путного сказать будет нельзя.
Если же пространство заполнено хотя бы газом, то время и длины возникают естественным образом. Например: частота соударений и длина свободного пробега. ing

[bob]

я продолжаю штудировать Пригожина, посему скажу, что на понятие времени он покусился наиболее жёстко, по сути заявив, что единое всеобщее время противоречит второму началу термодинамики. Он ввёл в конфигурационном пространстве многокомпонентный оператор времени, по своему преобразующий каждый термодинамический процесс. Мировое время представляется чем-то средним между совершенно различными локальными временами. Чем-то вроде пресловутой "средней температуры по больным одной палаты". Сам я придерживаюсь менее радикального мнения - считаю, что нужна изрядная энергетическая накачка, чтобы эти явления проявились.

[Жданок Дмитрий]

Да, у Пригожина интереснейшие работы по синергетике; последняя – предмет для отдельной дискуссии о взаимосвязи хаоса и порядка, о нелинейных процессах. К слову, удивительны всё-таки эти ячейки Бенара и реакция Белоусова-Жаботинского!
Дык вот. Пригожев, насколько я понял, рассматривает время как совокупность множества точек бифуркации, причём множество это непредсказуемо. Развитие процесса из точки бифуркации имеет множество вариантов – вот вам и параллельные миры! Люди, по-моему мы на пороге очередной революции, на этот раз в представлениях о вселенной…

[bob]

Не, параллельных миров Пригожин не трогает. Он говорит, что разное течение времени и разрывность пространства характерны для нашего мира. То есть, смотря вокруг, мы не можем точно утверждать, ламинарно ли время и сколько размерностей у окружающего пространства, и линейно ли оно. Точно установить это можно только довольно сложным опытом.

[Жданок Дмитрий]

Насколько сложен этот опыт?

[rn2fa]

Это отрывок из книги Стивена Хогинса Краткая история времени. Полностью можно прочитать ее здесь: http://www.x-libri.ru/elib/hwkng000/index.htm
В квантовой механике предполагается, что все силы, или взаимодействия, между частицами вещества переносятся частицами с целочисленным спином, равным 0, 1 или 2. Частица вещества, например электрон или кварк, испускает частицу, которая является переносчиком взаимодействия. В результате отдачи скорость частицы вещества меняется. Затем частицапереносчик налетает на другую частицу вещества и поглощается ею. Это соударение изменяет скорость второй частицы, как будто между этими двумя частицами вещества действует сила.

[Igvas]

Он говорит, что разное течение времени и разрывность пространства характерны для нашего мира. То есть, смотря вокруг, мы не можем точно утверждать, ламинарно ли время и сколько размерностей у окружающего пространства, и линейно ли оно.

Это заявление ничуть не революционно! ОТО подразумевает это. Как зададите метрический тензор, так оно и будет!    

А Пригожин - да, он замахнулся на "священную корову" - термодинамику. Пока все это - гипотеза. Правда, вроде внутренне непротиворечивая...  

[KVU]

Здравствуйте, rn2fa!
Стивен Хоукинг хорошо известный и уважаемый физик-теоретик. Его работы совместно с Роджером Пенроузом по сингулярности внесли многое в космологию.
Ссылка на книгу С. Хокинга "КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ВРЕМЕНИ ОТ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА ДО ЧЕРНЫХ ДЫР" здесь, как нельзя кстати.
Хочется дополнить сказанное лишь тем, что о гравитационном дальнодействии из этой книги удаётся понять: гипотеза на гипотезе - привычное состояние этого вопроса. Для примера, цитата:

    "Итак, первая разновидность сил - гравитационная сила. Гравитационные силы носят универсальный характер. Это означает, что всякая частица находится под действием гравитационной силы, величина которой зависит от массы или энергии частицы. Гравитация гораздо слабее каждой из оставшихся трех сил. Это очень слабая сила, которую мы вообще не заметили бы, если бы не два ее специфических свойства: гравитационные силы действуют на больших расстояниях и всегда являются силами притяжения. Следовательно, очень слабые гравитационные силы взаимодействия отдельных частиц в двух телах большого размера, таких, например, как Земля и Солнце, могут в сумме дать очень большую силу. Три остальных вида взаимодействия либо действуют только на малых расстояниях, либо являются то отталкивающими, то притягивающими, что приводит в общем к компенсации. В квантово-механическом подходе к гравитационному полю считается, что гравитационная сила, действующая между двумя частицами материи, переносится частицей со спином 2, которая называется гравитоном. Гравитон не обладает собственной массой, и поэтому переносимая им сила является дальнодействующей. Гравитационное взаимодействие между Солнцем и Землей объясняется тем, что частицы, из которых состоят Земля и Солнце, обмениваются гравитонами. Несмотря на то что в обмене участвуют лишь виртуальные частицы, создаваемый ими эффект безусловно поддается измерению, потому что этот эффект - вращение Земли вокруг Солнца! Реальные гравитоны распространяются в виде волн, которые в классической физике называются гравитационными, но они очень слабые, и их так трудно зарегистрировать, что пока это никому не удалось сделать."

[Alex P]

В квантово-механическом подходе к гравитационному полю считается, что гравитационная сила, действующая между двумя частицами материи, переносится частицей со спином 2, которая называется гравитоном.

 Попытки описать гравитацию как обычное квантовое поле с переносчиком взаимодействия - гравитоном никогда не были успешными по двум основным причинам. 1) Описание гравитации, как взаимодействия между элементарными частицами вступает в противоречие с принципом эквивалентности, следствием которого является вывод, что как таковой силы гравитации нет. Т.е. пробные тела движутся свободно по геодезическим в пространстве и на них никакая сила (в смысле электромагнетизма) не действует. Тела каким-то образом воздействуют на саму метрику(т.е. на само пространство-время). 2) Квантовые теории гравитации оказываются неперенормируемыми, (что фактически есть следствие первой причины) и поэтому никакого физического смысла не имеют. Возможно, дел сдвинется с мертвой точки в теории струн, но лично я сомневаюсь.

[bob]

Насчёт опыта - поинтересуюсь. Насчёт неперенормируемости вынужден пройтись ещё раз. В теории суперсимметрии (слово "супергравитация" мне претит) с включением гравитационных волн спина 2 (см. Дэвиса и Хокинга) единое поле получается неперенормируемым, но в "хорошем" смысле слова. Она не нуждается в перенормировке - все интегралы энергии удовлетворительно сходятся. Это считается большой победой. Перенормируемость необходима КЭД и КХД только в виду их внутренней неполноты. Слабостью теории является возникновение большого количества нерегистрируемых частиц (гравитино, фотино и пр.). В этом пункте  положительных сдвигов нет уже более десяти лет. "Зверинец призраков" у групп выше N=4 неограниченно растёт.

[Alex P]

 Вызывает (у меня) сильные сомнения сам способ квантования гравитационного поля. Насколько я понимаю, рецепт тут один разлагаем метрический тензор G  = G0+h на G0 - плоскую метрику и добавок h - которое трактуется как некое поле (обычное) спина 2, для него получается волновое уравнение и дальше по обычным рецептам квантовой теории поля. (Может здесь есть уже новые подходы?) Такой подход полностью противоречит трактовке гравитационного поля как чисто метрического явления. Философски здесь уместен более общий вопрос - каким образом формируются метрические отношения - т.е. насколько пространство  и время первичные понятия . Или это есть некие величины, которые похожи на давление и скорость идеального газа, хотя в реальности мы в основе имеем уравнения Больцмана и давление и скорость есть результат некоторого осреднения?

 Вот кстати интересная задачка : Медленно разгоняем электрон до световой скорости - что произойдет?  Вроде бы электрон должен взорваться - а тогда вопрос - что его "взорвет" с точки зрения собственной системы отчета?

[Stepa]

to Alex P:
А почему он [электрон] должен взорваться? В известных ускорителях электроны разгоняют до скоростей, на 1e-10 отличающихся от скорости света, и вроде ничего. Гравитационные поправки к его движению вообще несущественны.
На любое искривление своей траектории он отреагирует быстро букетом синхротронного излучения, и потеряет энергию настолько, насколько нужно для движения по этой искривленной траектории.
to bob:
В суперсимметрии (SUSY) призраков гораздо меньше, чем вы полагаете. Вот нейтралино поймаем, и накроем всех скептиков сразу. Эксперименты на ускорителях надежно закрывают энергии до 500 ГэВ, следствия из двойного безнейтринного бета-распада ставят ограничения на некоторые ее параметры, из которых можно получить массы этих частиц, типа нейтралино. Если будем иметь пересечение ограничений, тогда выкинем эту теорию.  
Ультрафиолетовая расходимость имеется во всех теориях, кроме суперструн.
Но в суперструнах целая E( группа взамодействует с нами только гравитацией. Вот где призраки

[Alex P]

А почему он [электрон] должен взорваться? В известных ускорителях электроны разгоняют до скоростей, на 1e-10 отличающихся от скорости света, и вроде ничего. Гравитационные поправки к его движению вообще несущественны.
На любое искривление своей траектории он отреагирует быстро букетом синхротронного излучения, и потеряет энергию настолько, насколько нужно для движения по этой искривленной траектории.

 Это конечно гипотетический эксперимент, (хотя лучше наверное протон разгонять) . Предположим очень длинный линейный ускоритель. Скорость растет - растет масса - растет гравитационное поле, при некотором v<c элементарая частица должна (вроде-бы) превратится в черную дыру и взорваться, как с подачи Хоукинга все полагают. Было-бы поучительно попытаться точно решить эту задачу на основе уравнений ОТО.

[bob]

To Stepa: успехов Вам в поисках нейтралино! До сих пор ни одна из "суперсимметричных частиц" достоверно не обнаружена. И не будет обнаружена, в чистом виде, как мне представляется. Суперструнами можно изобразить любое взаимодействие, поскольку это "конструктивистская теория" в духе модернизированного эфира Кельвина-Герца. Ею можно описать, что угодно, но ничего нельзя объяснить. Кстати, мне неизвестна лоренц-инвариантная модель гравитации в теории суперструн. Если она существует, буду благодарен за просвещение
To Alex P: квантование, к несчастью неизбежно. "Всякая геометричная теория недостаточно физична". Однако, вы правы - исследователи решений уравнений Эйнштейна писали о спиральности =2, а вовсе не о спине. Спиральность и спин не совсем одно и то же, хотя сейчас между ними принято ставить знак равенства.

[Alex P]

 Вот интересный на мой взгляд обзор по теории струн:

http://ufn.ioc.ac.ru/ufn02/ufn02_9/Russian/r029a.pdf

Суперструнами можно изобразить любое взаимодействие, поскольку это "конструктивистская теория" в духе модернизированного эфира Кельвина-Герца. Ею можно описать, что угодно, но ничего нельзя объяснить.

 В принципе это наверное так, поскольку в теории струн отсутствует простой и ясный с логической точки зрения ведущий физический принцип, вроде принципа эквивалентности. Было бы интересно узнать мнение участников, а как бы в принципе должна была бы выглядеть "неконструктивистская теория" ?

[Andre]

Добрый день.
Я не специалист ни в физике, ни в астрономии, ни в математике. По этому прошу уавжаемую аудиторию не слишком меня ругать. У меня такой вопрос:

Несколько лет назад в научно-популярной литературе читал, что вакуум является материей находящейся в абсолютном статисе. Если это так, можно ли предположить, что время является вторичным проявлением активации вакуума, т.е. возникает в процессе трансформации материи?

С уважением,
Lilit.

[Stepa]

to Alex P:
В голову приходит следующая оценка для потребной энергии протона:

2Gm=h/p - дебройлевская длина равна гравитационному радиусу
Учитывая, что E~=p, E=h/(2Gm)~10**42 ТэВ  
Если пойти другим путем, и считать, что импульс дает вклад в гравитационные силы, то тогда:

2*G*p=h/p

p>>m

E~=p=sqrt(h/2G)=9e18 ГэВ -->  Меньше конечно, но не намного.
Тут нужна квантовая гравитация. ОТО тут не поможет.
Эта энергия по масштабу попадает в GUT-симметрию.
Кстати, радиационные потери для такого протона будут страшные просто.  Мы скорее всего не разгоним так.

P.S. Для масштаба:
9e18 ГэВ~ 1 ГДж (взрыв около 0.4 т тротила)

to lilit:
Безусловно, время нельзя рассматривать в отрыве от физических процессов, поскольку его нет, где их нет.  Для Вселенной в целом можно предложить некую шкалу, основанную ,например, на температуре реликтового излучения, которое остывает. Если задаться начальной температурой T0, и заявить, что когда температура РИ = T0, то момент времени равен t0. Так можно отсчитывать время.
Если мы на Земле, возьмем что-то близкое и более быстрое, типа колебаний маятника или атома, и начнем считать колебания. Начав с 0 в колебаниях, естественно начать с 0 в определении времени. И фактически время будет отсчитано в количестве колебаний нашей физической системы.
Можно использовать движение Земли вокруг Солнца, вращение Земли...

[Alex P]

В голову приходит следующая оценка для потребной энергии протона:

2Gm=h/p - дебройлевская длина равна гравитационному радиусу
Учитывая, что E~=p, E=h/(2Gm)~10**42 ТэВ  

 Вроде бы гравитационное поле должно "схлопывать" волновую функцию гораздо быстрее, чем сокращение дебройлевской длины под действием лоренцева сокращения. Т.е. частица быстро должна становиться классической.  Подумаю над оценками на досуге.  У меня образование математической и с ходу физические оценки признаться понимаю с трудом. Я бы взял решение Шварцильда для точечной частицы и подвергнул бы его лоренцеву преобразованию. Конечно в любом случае затраты энергии должны быть немыслимыми, но вопрос тут в принципе : абсолютно ли точно выполняется лоренцева инвариантность, а если нет, то что из этого следует?

[LeonidTyutrin]

Кто о чем, а я по теме:

... и что есть Время?

[Stepa]

Уважаемый Alex!
Лоренц-преобразование является ядром СТО и ОТО, поскольку в ОТО требуется выполнение приципа эквивалентности и локальной лоренц-инвариантности.

Длина волны Де Бройля не испытывает лоренц-сокращения, поскольку его нет. Грубое правило "свое всегда самое короткое".

[bob]

To Alex P , Stepa. "Неконструктивистская теория" мне представляется в виде объединения взаимодействий в стиле Янга-Миллса или Вайнберга-Салама. Кстати, заметили, что при устремлении к шварцшильдову радиусу протона, его дебройль уходит к бесконечности? Сингулярность, однако. То есть первая мысль, что не разгоним, видимо верна. Протон должен, по крайней мере, стать фотонами той же энергии. Не держит вещество такого разгона. Я не к тому, что он распадётся, а к тому , что не разгонится.

[Жданок Дмитрий]

Вот-вот, а то совсем ушли от темы.... И ещё: нельзя ли попроще выражаться, я ж далеко не физик...

[bob]

Отчего же? Как раз про поле и про время. Очень расплывчатые и ускользающие вещи...

[ing]

Добрый вечер. Попробую снова вернуться к теме. Итак поле возникло как математическая модель для описания вполне реальных физических сред. И уже в ОТО имеет некоторые функции среды. Поле используемое здесь уже является передатчиком взаимодействия и уже передает это взаимодействие с ограниченой скоростью (это шаг к реальности в отличие от Ньютоновского мгновенного взаимодействия). Но на этом все и закончилось. Это поле обладает еще некоторым набором идеальных свойств.
1. Оно не имет структуры, не понятно из чего оно сделано.
2. Такие поля могут создавать суперпозиции (свободно поникать в друг друга не взаимодействуя).
3. Самым необъяснимым ни какой логикой является бесконечная протяженность таких полей. Даже ничтожнейшая частица имеет возможность сообщить о своем существовании аж на том конце вселенной. Ничего тогда удивляться, что такие заметные люди как Нарликар пытаются включить принцип Маха в свои теории.
4.И при всей идеолистичности этого понятия из него рождаются вполне материальные объекты.
Понятно что нам не хватает для следующего шага быть может даже не опытного материала, а какой-то свежей или очень старой и забытой идеи. ing

[bob]

Маха не вернуть. Слабый у него был принцип. По поводу суперпозиции: из всех полей к ней способно только электромагнитное. Гравитация, слабое и сильное в-я нелинейны и неабелевы. Они суперпозиции не подчиняются.

[Alex P]

Уважаемый Alex!
Лоренц-преобразование является ядром СТО и ОТО, поскольку в ОТО требуется выполнение приципа эквивалентности и локальной лоренц-инвариантности.

Длина волны Де Бройля не испытывает лоренц-сокращения, поскольку его нет. Грубое правило "свое всегда самое короткое".

 Stepa, последнее заявление я что-то не понял, как это волна Де Бройля не сокращается - импульс то растет? Чем больше импульс, тем быстрее частица становится классической:

Если gамма=(1-v**2/c**2)-&#189; - форм-фактор, то при  v~c дебройлевская длина волны L&#8242;=hc/E&#8242;=h/gamma*m0*c, где m0 масса протона , равна лоренц-сокращенной  комтоновской длине волны протона и стремится к 0 при v->c. Если считать что протон обратится в черную дыру при такой скорости, при которой его длина волны Де Бройля станет равна гравитационному радиусу, то для gамма получаем уравнение:

      gamma*G0*m0 / c**2= h/gamma*m0*c  
 (G0 - гравитационная постоянная) , отсюда :
 
       gamma*= (h*c/ G0)-&#189; (1/ m0) ~10**20. , масса протона при этом равна ~ 0.0001  г.

Это конечно много, но вроде не слишком. Но я имел ввиду, что собственный гравитационный потенциал частицы растет быстрее, чем масса, как gamma в квадрате и дебройлевская длина должна схлопываться в гравитационном потенциале быстрее, чем 1/gamma, поэтому протон может стать черной дырой (и взорваться ?) при gamma меньшей, чем 10**20.

[Alex P]

Поправка к формулам:

Если gамма=sqrt((1-v**2/c**2)) - форм-фактор, то при  v~c дебройлевская длина волны L'=hc/E'=h/gamma*m0*c, где m0 -масса протона,

      gamma*G0*m0 / c**2= h/gamma*m0*c  
(G0 - гравитационная постоянная) , отсюда :
 
      gamma*= sqrt(h*c/ G0)*(1/ m0) ~10**20. , масса протона при этом равна ~ 0.0001  г.

[Alex P]

Это поле обладает еще некоторым набором идеальных свойств.
1. Оно не имет структуры, не понятно из чего оно сделано.

А из чего должно быть сделано поле (видимо имеется ввиду гравитационное), чтобы было понятно? А электромагнитное поле понятно, из чего сделано?

2. Такие поля могут создавать суперпозиции (свободно поникать в друг друга не взаимодействуя).

Если иммется ввиду опять таки гравитационное поле, то это не совсем так.

3. Самым необъяснимым ни какой логикой является бесконечная протяженность таких полей. Даже ничтожнейшая частица имеет возможность сообщить о своем существовании аж на том конце вселенной.

Ну в квантовой механике и не такое можно встретить, чего стоит электрон, который интерферирует сам с собой при прохождении двух щелей.

[ing]

Здравствуйте.

Ну в квантовой механике и не такое можно встретить, чего стоит электрон, который интерферирует сам с собой при прохождении двух щелей.

To Alex P. Получается: неисповедимы пути твои господи. Чудеса исследовать не имеет смысла. А может попробовать обойти боженьку. ing

[Alex P]

Здравствуйте.

Ну в квантовой механике и не такое можно встретить, чего стоит электрон, который интерферирует сам с собой при прохождении двух щелей.

To Alex P. Получается: неисповедимы пути твои господи. Чудеса исследовать не имеет смысла. А может попробовать обойти боженьку. ing

 Это надо понимать так, что физическая реальность должна описываться с точки зрения классических полей ( в смысле набора чисел для каждой точки пространства), а представления в виде некоторых операторных функций на абстрактных линейных пространствах нужно считать неудовлетворительным?  Ну так квантовую механику не от хорошей жизни  "изобрели". По другому не получается.

[ing]

Доброе утро.
To Alex P.

представления в виде некоторых операторных функций на абстрактных линейных пространствах нужно считать неудовлетворительным?  

Любой математический прием имеет право быть, если он позволяет получать верные решения даже если это узкая область значений. Неудовлетворенность вызывает незаконченность и неоднозначность толкований определений для конкретных понятий. При всей широте охвата явлений современной физикой и разнообразии прикладных разработок, когда спускаешься на уровень определений и понятий выясняется, что вот это мы и не знаем. Понятие поля при разработанности математического аппарата остается чрезвычайно идеализированым. Представление о бесконечной его протяженности противоречит всей логике развития науки. Такое представление дает основания вновь и вновь обращаться к Принципу Маха, хотя он вступает в явное противоречие с опытом. Пытаясь ввести всеохватывающую относительность Эйнштейн тем не менее ввел принцип эквивалентности лищь локально, так как при равенстве (точнее пропорциональности) тяжелой и инертной масс сами процессы проявления сил различаются и механизмы их не известны. У меня нет  желания громить всех подряд как это делают наиболее рьяные ниспровергатели. Поэтому если я нахожу слабое на мой взгляд место в теории, то хотелось бы понять не ошибаюсь ли я или какие существуют перспекривы развития, если рассматриваю "альтернативные" варианты меня интересуют те же вопросы. ing

[bob]

Цитирую: "Пытаясь ввести всеохватывающую относительность Эйнштейн тем не менее ввел принцип эквивалентности лищь локально, так как при равенстве (точнее пропорциональности) тяжелой и инертной масс сами процессы проявления сил различаются и механизмы их не известны. "

Не совсем так. Он не зря ввёл свои эффекты локально. Нелокальные эффекты базируются на них. Взаимодействие двух частиц ВСЕГДА ЛОКАЛЬНО, даже если между ними лежит вся вселенная.

[Жданок Дмитрий]

Женева: предположение Эйнштейна оказалось неверным
 
Группа ученых из женевского международного научного центра сделала революционное открытие в области квантовой физики. При опытах с фотонами они обнаружили отсутствие привычного для физики понятия времени.

Руководитель экспериментов Антуан Суарес заявил, что для парных фотонов, которые под воздействием лазера испускаются атомом, не существует времени, и они продолжают взаимодействовать в совершенно иной и непонятной для классической физики сфере.

Проведенный женевской группой опыт основывался на достижении французского физика Алекса Аспека. В 1981 году в Париже он провел эксперимент, опровергший предположение Эйнштейна о сохранении законов классической физики на квантовом уровне.

В 1935 году Эйнштейн предсказал возможность вычисления положения в пространстве и силу импульса двух взаимодействующих фотонов. Еще Нильс Бор высказал первые сомнения относительно этого. Однако найти доказательства ошибочности предположений Эйнштейна относительно законов квантовой физики и тем самым поставить под сомнение само классическое понятие пространства в отношении фотонов удалось только Аспеку.

Группа во главе с Суаресом пошла еще дальше и включила в эксперименты с парными фотонами изменение ключевого параметра - времени. Их результаты стали полностью неожиданными для самих ученых - оказалось, что парные фотоны взаимодействуют вне времени.

Таким образом, находит экспериментальное подтверждение предварительный вывод о возможности на квантовом уровне существования частиц в двух и более пространственных точках одновременно.
 
 

[Alex P]

Женева: предположение Эйнштейна оказалось неверным
 

Это все ерунда. Посмотрите обсуждение на форуме Scientific.ru :

http://www.scientific.ru/cgi-bin/dforum/forum.pl?forum=common&id=1041861570

[ing]

Здравствуйте.
Вот еще рассуждение о поле и времени.
Свет в кристалле движется медленнее, чем в вакууме. При этом межатомное пространство достаточно пусто если не считать  тех самых полей. Из опыта мы знаем квант может выйти с другой стороны неизмененным.
Е=h*v, если считать С<C_св то внутри кристалла
длина волны должна быть тоже меньше. Или нужно считать, что С=С_св и просто размер кристалла изнутри и снаружи разный? ing

[AgoraBasta]

Или нужно считать, что С=С_св и просто размер кристалла изнутри и снаружи разный?

Лучше считайте присоединённую массу...

[ing]

 Добрый вечер.

Лучше считайте присоединённую массу...

AgoraBasta, если вам не сложно уточните о какой массе вы говорите. А за одно определите понятие масса, как вы его понимаете. ing

[AgoraBasta]

AgoraBasta, если вам не сложно уточните о какой массе вы говорите.

Это просто - что-то там вместе с полем колеблется, его массу и добавляем, отнормализовавши. Скорость, соответственно, падает.

А за одно определите понятие масса, как вы его понимаете.

Этому добру я имею пониманий... :) См. тут - http://www.badastronomy.com/phpBB/viewtopic.php?topic=2116&forum=1, но всё по-английски. Вот краткий пассажик:

Imagine a rigid rod you push or pull at one end (no relativistic effects involved) - the other end knows of your action not earlier than L(length)/C(speed of sound), thus accelerated motion always deforms the matter in the direction of force applied, as the other end is always late to know of the action by not less than (L/C). Hence the linear deformation has to be something like (a(L/C)^2)/2, (a) stands for acceleration. The reaction force to this deformation obviously has to be proportional to this deformation and to cross-section (S) of the rod and inversely proportional to the length (L) of the rod. Hence force F~aLS/C^2. So the "inertial mass" turns out to be proportional to the volume (LS) of the object, as it truly is. Whatever the speed of sound C in that rod is, it’s less than c; so every kind of matter made with electrodynamic (chemical) bonds exhibits the property of “inertial mass”.
Given the simplicity of this example, can we believe Newton didn’t know of such an interpretation?

[ing]

Скорость, соответственно, падает.

Скорость, частота, длинна волны связаны общей зависимостью, значит кроме скорости изменится еще кто-то. Кто по вашему? ing

[AgoraBasta]

Скорость, частота, длинна волны связаны общей зависимостью, значит кроме скорости изменится еще кто-то. Кто по вашему?

Не знаю, зачем отвечаю, слишком уж очевиден ответ - скорость и длина волны падают вместе, а частота стоит.

[ing]

Добрый вечер. Вы правы ответ уж больно очевиден.
Свет это процесс в среде. Пространство между атомами среда в которой этот процесс идет. Скорость волны естественно зависит от параметров среды. Снаружи параметры поменялись и скорость поменялась. Пусть мы не можем влиять на параметры вакуума или эфира (как угодно), но с какой стати ограничения наложеные на среду запрещают материальному объекту двигаться быстрее, чем волна. Очень может быть , некоторые наблюдательные данные, сегодня интерпритируемые с позиций ОТО, можно не влезая в противоречия и парадоксы рассматривать допуская скорости большие скорости света и переменность самой скорости света. Во всяком случае постояная тонкой структуры в ранние времена вселенной возможно была иная, почему для той высокой плотности энергии скорость света не могла быть иной. Только для меня здесь кроется противоречие куда склониться в больше или меньше. Если исходить из газовых аналогий раньше скорость света была больше. Если механически перенести ситуацию с замедлением скорости света в среде, то когда вселенная была очень плотной скорость света в ней была меньше. И по мере расширения и приближения вселенной к пустоте скорость света возрастает, быть может приближаясь к своему пределу, но никогда его не достигая. ing

[piter]

А как теория относительности, где скорость света неизменна?
А если меняется, то и теория относительности неправильная?

[bob]

Добрый вечер. Вы правы ответ уж больно очевиден.
Свет это процесс в среде. Пространство между атомами среда в которой этот процесс идет. Скорость волны естественно зависит от параметров среды. Снаружи параметры поменялись и скорость поменялась. Пусть мы не можем влиять на параметры вакуума или эфира (как угодно), но с какой стати ограничения наложеные на среду запрещают материальному объекту двигаться быстрее, чем волна. Очень может быть , некоторые наблюдательные данные, сегодня интерпритируемые с позиций ОТО, можно не влезая в противоречия и парадоксы рассматривать допуская скорости большие скорости света и переменность самой скорости света. Во всяком случае постояная тонкой структуры в ранние времена вселенной возможно была иная, почему для той высокой плотности энергии скорость света не могла быть иной. Только для меня здесь кроется противоречие куда склониться в больше или меньше. Если исходить из газовых аналогий раньше скорость света была больше. Если механически перенести ситуацию с замедлением скорости света в среде, то когда вселенная была очень плотной скорость света в ней была меньше. И по мере расширения и приближения вселенной к пустоте скорость света возрастает, быть может приближаясь к своему пределу, но никогда его не достигая. ing

Согласен на счёт газовых аналогий. Недавно слышал интересную мысль. Если представить себе вселенную в виде полностью связанной замкнутой системы, движущейся от порядка к хаосу, то с должно постоянно падать. Это эквивалентно снижению связи между её компонентами и... космологическому расширению. Если свет движется всё медленнее, "расстояния" между объектами  словно бы "растут". Число виртуальных фотонов, практически ничего не связывающих, утративших структурирующую роль, тоже растёт.

[Nik]

   Я недавно видел интересные теоретические работы по данным вопросам на сайте vozr2001@mail.ru

[Che]

Женева: предположение Эйнштейна оказалось неверным
 
Группа ученых из женевского международного научного центра сделала революционное открытие в области квантовой физики. При опытах с фотонами они обнаружили отсутствие привычного для физики понятия времени.

Ссылку на статью можно?

[Inversor]

Всё имеет материальную основу: вещество – атомы, излучение – кванты, а поле…
Возьмём, допустим, источник поля в вакууме и приёмник поля. Взаимодействие через пустоту?.. В голове не укладывается, вы уж извините… Не говорит ли такая бесструктурность поля о какой-то единой связи всей материи во Вселенной?

Уважаемый Дмитрий, позвольте поинтересоваться, а почему Вы опустили вторую часть Вашего замечательного вопроса?
Ведь, полевая (правда, сугубо гипотетическая) природа темпоральных явлений достаточно активно обсуждается в современной теорфизике....
Что касается "механистического" и "эфирного" подхода к полевым формализмам, то хотелось бы заметить, что в свое время еще уравнения Максвелла одержали в этой области самые блестящие победы, а различные попытки механического обоснования, которые естественно должны были предположить существование некоторого материального субстрата, светового эфира, встречали с течением времени все большие затруднения. В настоящее время уже общепризнана мысль, что последовательная механическая теория эфира вообще не может быть совместима с простыми уравнениями Максвелла, если считать их абсолютно точными. Вследствие этого пропасть между классической механикой и электродинамикой сделалась непроходимой, и остались только две возможности: или резко отделить друг от друга области приложения этих теорий или же видоизменить одну из них. Первая возможность вскоре оказалась неосуществимой, так как в области движения электронов механика и электродинамика неизбежно проникают друг в друга. Но благодаря этим явлениям и выяснилось направление, в котором нужно было искать решение вопроса. Впервые были найдены отклонения от законов классической механики, выражающиеся в непостоянстве инертной массы электрона. Теория относительности Эйнштейна содержит простое и полное решение вопроса о том, каким образом можно приспособить механику к электродинамике в самом общем виде так, чтобы сохранить практически важную часть содержания классической механики и в то же время полностью удовлетворить требованиям электродинамики. Видоизменение, внесенное в механику теорией относительности, заключает в себе, в качестве одной из важнейших частей, введение новой универсальной постоянной, совершенно чуждой классической механике: скорости света в пустом пространстве.