9.1 Частица - это колебания плотности пространства в форме
Это колеблющаяся и ограниченная (и поэтому определенная, объективная) область пространства.
Стоит еще раз повторить, что колеблется не пространство, как таковое (что не имело бы смысла), а плотность пространства или его метрика. А если конкретнее, то колеблются границы физической формы в виде некоторой замкнутой поверхности одинаковой и максимальной плотности пространства. Граница выделена и определяет объект. Можно сказать, что это “пленка” или оболочка из уплотненного пространства, которая является некоторым резонансным проявлением.
Форма имеет конкретные пространственные размеры в каждый момент времени, но разную конфигурацию границы и разные вероятности взаимодействия (обнаружения) в каждой области пространства. При этом она – динамический объект, непрерывно меняющий свою конфигурацию во времени и вероятность ее обнаружения различна в разные моменты времени в некоторой области пространства. И в этом смысле форма подчинена принципу неопределенности. Форма имеет массу, как характеристику количества пространства, заключенного в ней.
Выше уже было сказано, что кроме пространства и времени в физической Вселенной нет иных базовых сущностей. Поэтому стоит изменить сам подход к определению материи и рассматривать материальность (объективность), как наличие пространственной формы.
Итак, материальная частица – это волновая динамика плотности пространства в пределах некоторой замкнутой границы. Она измеряема и поддается объективному рассмотрению.
Но если все, что есть в физическом мире – это пространство и время, то где же в частице “находится” время?
9.2 Расширение концепции времени.
Основные физические теории используют время, как бегущие показания счетчика или как двигающуюся точку на координатной оси, соответствующую этим показаниям. То есть, время традиционно представлено неким потоком или накоплением чисел. Связано это с тем, что основная физическая динамика мира представлена циклами. Поэтому удобно и привычно соотносить изменения с количеством циклов периодического процесса. С циклами колебаний маятника, вращения Земли, Солнца и т.д. Иными словами, время ассоциировано с накоплением в памяти числа циклов периодического процесса.
Опора на циклический процесс в наших масштабах позволяет делать предсказания. И на этом основаны все представления человека о физическом мире и его выживаемость. Однако, это локальное представление.
Автор не претендует на то, чтобы дать определение времени. Это еще никому не удалось удовлетворительным образом. Однако, можно предложить более широкое понимание времени.
Кроме такого свойства времени, как “накопление числа циклов”, время является еще и неким качеством окружающего мира, противоположным определенности, объективности. Качеством объекта или области пространства.
И это качество можно определить по-разному. Ниже дано одно из возможных определений времени не как потока, а как качества применительно к объекту.
Время – это качество рассматриваемого объекта, определяющее степень его изменчивости и различности (неоднородности, множественности), обратную степени его измеримости или объективности.
Также, это качество при некоторых условиях можно определить, как обратное вероятности существования (обнаружения) чего-либо в конкретных обстоятельствах.
Также, это качество можно определить, как степень вариантности или многообразия чего-либо.
Иными словами, “наполняясь временем”, объект (или событие) становится все менее измеримым, менее объективным. Вариантов его обнаружения становится все больше, а вероятность его обнаружения в конкретных обстоятельствах – все меньше.
Все в физическом мире существует в движении, в изменении и поэтому может быть определено (измерено) только с некоторой точностью или вероятностью, поскольку сам акт измерения требует некоторого объема пространства и времени. В пространственно-временной сущности объективно существует и измеримо лишь пространство. Но абсолютно отделить пространство от времени и отдельно его измерить невозможно, поскольку оно неразрывно связано со временем (оно динамично).
Если время – степень изменчивости и подвижности объекта, то пространство воплощает в себе измеримость (объективность), покой и единство.
По сути, то, что мы называем пространством в пределах нашего обычного восприятия – это просто покой.
Протяженность, как характеристика пространства – это удобный инструмент в некоторых условиях. Это локальное представление пространства. Также, как удобно локальное представление времени в виде циклов, локальное представление пространства, как протяженности удобно и привычно потому, что сам наблюдатель локален. Приведенное выше стоит того, чтобы обдумать его тщательно. Но об этом еще будет сказано.
С некоторой точностью измерить количество пространства в объекте все-таки можно. Если оперировать физическими понятиями, то количество пространства в объекте эквивалентно его измеримой массе.
Время физическому измерению не поддается, поскольку это не форма, не объективность, а качество. Время в объекте, как движение, изменчивость - может быть определено только опосредованно (вычислено).
Время не материально. Оно приобретает физическую значимость только с возникновением физической формы, только как качество этой формы. Как качество пространства.
Некоторым образом, проиллюстрировать сочетание пространства и времени можно на примере двух форм с одинаковой полной энергией, изображенных на рис. 21.
Рис. 21.
Частица А более динамична, изменчива, чем частица В.
Тогда частица А содержит больше времени, чем частица В.
Частица В содержит в себе больше пространства, чем частица А.
Частица В ближе к состоянию покоя и обладает больше свойствами корпускулы по отношению к частице А. Частица А обладает больше свойствами волны по отношению к частице В.
Частица микромира, как динамичная форма, состоит из пространства-времени в прямом смысле.
При погружении в квантовый мир использование времени как “потока значений счетчика” теряет смысл, поскольку у нас не имеется соответствующих этому миру счетчиков (например, счетчиков числа “оборотов” частицы) и соответствующего размера памяти. Частоты этого мира слишком велики относительно периода наших измерений. Поэтому по факту (хотя и неявно) здесь используется понимание времени, как оно описано выше. Для этого применяют понятие вероятности. Оно приобретает наибольшее значение для исследования квантового мира.
И причина этого не только в отсутствии быстродействующего инструментария. В микромире определение числа циклов (даже если оно будет выполнено) практически не может быть ассоциировано нами с последовательными изменениями от цикла к циклу.
“Собственное” время частиц микромира, как показания счетчика циклов, для нас практически не соотносится с причинно-следственной связью. Оно для нас буквально “бессмысленно” из-за глобального различия пространственно-временного масштаба конкретных явлений и наблюдателя.
Поэтому в микромире время можно определять только как степень подвижности, изменчивости, неопределенности или как некоторый параметр, обратный по смыслу вероятности обнаружения чего-либо в конкретных обстоятельствах.
9.3 Стрела в квантовом мире и направление времени, еще одно определение времени.
Действие Стрелы, как принципа, распространяется на все физические процессы. Взаимодействие форм микромира также подчиняется этому принципу. Частицы “стремятся” к созданию общей для них области взаимодействия, которая является также областью симметрии их границ, областью согласованности колебаний, областью концентрации энергии. Частицы стремятся к объединению. К созданию общего пространства, общей массы. Взаимодействуя (в том числе со средством измерения), частицы перестают быть свободными, перестают быть возмущениями поля. Частицы получают определенность, становятся объектами, становятся частью материи.
Таково проявление Стрелы в квантовом мире. Его объекты стремятся устойчиво (симметрично) взаимодействовать, рождая больше цельности, больше массы. Рождая и расширяя объективность.
Стрела имеет лишь одно направление, поскольку рождает все новые формы. Не только квантовый, но и весь физический мир существует в постоянном движении. И все изменения необратимы, поскольку направлены. Поэтому, при рассмотрении происходящего не локально, а в самом широком смысле, стоит руководствоваться принципом - ничего не повторяется.
В этом суть направленности времени.
В качестве некоторого дополнения можно рассмотреть еще одно определение времени:
Обращение к расширяющемуся будущему – это наполнение временем. И это наполнение - бесконечный рост числа все менее вероятных конкретных событий.
Как ни странно, это же относится и к обращению в прошлое. Определение событий прошлого как свершившихся конкретным образом – следствие наличия памяти. Но память – это носитель информации. Это - не реальность, а ее модель. Если стереть информацию, то прошлое становится лишь вероятным, поскольку к состоянию “сейчас” мог привести какой угодно расширяющийся объем событий прошлого.
Похожая ситуация складывается, когда мы, анализируя конкретное событие, разбивая его на все более мелкие и все более быстрые события “внутри него”. Возможных конкретных событий становится все больше, а их вероятность все меньше.
В математике, как в отражении реальности, также можно увидеть наполнение временем. Например, чем больше число, тем менее вероятно его конкретное определение. И в случае стремления массива чисел к бесконечности, вероятность определения (существования) конкретного числа стремится к нулю. Поэтому выражения, приводящие к бесконечности, физики зачастую называют абсурдом. И это верно. Поскольку это полное незнание. Это полное преобладание времени, в данном случае в качестве множественности.
Учитывая сказанное, можно определить время еще и следующим образом:
Время, как воплощение множественности, изменчивости и различности можно назвать неопределенностью. Или незнанием.
К квантовому миру это имеет прямое отношение. Относительно наших пространственно-временных масштабов этот мир в значительной мере состоит из времени, состоит из незнания в прямом смысле. Объект микромира может быть обнаружен. Но вероятность его обнаружения в конкретных обстоятельствах стремится нулю.
И в этой связи принцип неопределенности можно рассматривать, как сохранение баланса пространства-времени в локальной области. Увеличение знания о некотором параметре ведет к потере знания о другом.
9.4 О спине форм.
Концепция физической формы не препятствует частице иметь спин.
Форма, как замкнутая поверхность уплотненного пространства, по которой бегут волны (пучности) действительно может иметь различный спин за счет различных траекторий движения пучностей волнового процесса по поверхности формы.
Необходимо еще раз напомнить, что форма частицы не вращается и не качается в полном смысле, как цельный объект, но является волновом процессом, обладая свойствами, подобными вращению и качанию. И к этому процессу может быть применено такое понятие, как спин.
Можно привести пример. Если условно пометить одну из “пучностей” волновой динамики поверхности формы точкой и позволить ей обращаться по форме (сфере) в качестве спирали, состоящей из одного витка (одного оборота), то для возвращения этой точки в исходное положение этой спирали придется обернуться вокруг этой сферы 2 раза. Возможно и другое представление – когда на один оборот в поступательном направлении (“катящейся” в некотором направлении сферы) приходится 1/2 оборота этой сферы в поперечной плоскости. Оба эти представления можно трактовать, как спин1/2.
9.5 Еще раз о дуализме квантовых форм.
Когда частица находится в “свободном” состоянии, ее физическая форма имеет целый ряд границ, убывающих по выраженности, по частоте и динамике и с увеличивающимся интервалом между этими границами, как было показано ранее. Поэтому она восприимчива к дальнодействию и может быть обнаружена (может вступить во взаимодействие) в значительной области пространства-времени с различной вероятностью. То есть, свободное состояние частицы порождает неопределенность ее параметров и наделяет ее свойствами волны или поля.
Квантовые формы – это волновые системы. Когда такие волновые системы начинают согласованно и устойчиво взаимодействовать, их волновые параметры конкретизируются. Можно выразиться так - их волновая энергия “концентрируется” на конкретных параметрах взаимодействия (на конкретных взаимодействующих границах), поскольку такое взаимодействие является “резонансным”. Это означает, что формы взаимодействующих частиц имеют уже по одной относительно сильно выраженной границе. Остальные границы “схлопываются”, то есть меняют параметры и становятся относительно слабо выраженными настолько, что ими можно пренебречь. Поле в определенном смысле исчезает. При этом взаимодействующая граница становится очень выраженной, то есть создает высокую силу и устойчивость взаимодействия, поскольку имеет место концентрация энергии в этой границе. Форма становится определенной, объективной.
Такое представление имеет чрезвычайно важное значение.
Оно объясняет устойчивость материи.
Например, именно взаимодействие с нейтронами позволяет одинаково заряженным протонам бесконфликтно существовать на относительно близких дистанциях в ядре – это происходит потому, что у протонов исчезает возможность дальнодействия. По той же причине электроны не конфликтуют друг с другом, когда они находятся во взаимодействии с одной из волновых оболочек ядра.
Иными словами, процесс взаимодействия меняет свойства частицы от поля к компактному, близкодействующему объекту. Конечно, такое изменение не абсолютно. Оно просто выражено в достаточной мере для устойчивого существования физической материи.
Устойчиво взаимодействующие квантовые частицы не склонны к дальнодействию. У них появляются свойства объекта.
Дуализм физических проявлений частиц микромира определяется отсутствием или наличием устойчивого взаимодействия их форм с другими формами, в том числе со средствами измерения.
Однако, если быть точнее, то следует говорить не об отсутствии или наличии взаимодействия, а об интенсивности этого взаимодействия. Абсолютно свободная от взаимодействия частица – идеальный случай. Реальные частицы, проявляя дальнодействие (или свойства поля) начинают взаимодействовать своими самыми внешними и слабо выраженными границами на самых дальних дистанциях. Такое дальнее взаимодействие обычно слишком слабо, чтобы быть зарегистрированным. То есть, наличие свойств объекта, или свойств поля следует понимать не абсолютно, а как выраженное преобладание того или другого. Квантовый объект всегда остается волновой системой, пока существует в виде физической формы, даже самой компактной, он никогда не имеет абсолютных границ.
9.6 Стремление форм к компактности.
Как уже говорилось, свободную форму можно представить, как поле периодических границ, где каждая последующая внешняя граница менее выражена. Формы всегда взаимодействуют с той или иной интенсивностью. И этот процесс всегда развивается. Поскольку внутренние границы сильнее выражены, то формы стремятся взаимодействовать этими границами, поскольку взаимодействие в этом случае более сильное и устойчивое. Поэтому суперпозиция взаимодействующих форм стремится стать наиболее компактной.
9.7 Формы и некоторые термодинамические аспекты.
Если рассмотреть газы, то это ассоциации форм атомов с относительно сложной структурой волновых оболочек. Этих оболочек относительно больше. При этом внешние оболочки относительно слабее выражены.
Если рассмотреть жидкости, то это ассоциации форм, у которых структура волновых оболочек проще. Этих оболочек меньше (чем у газов) и выраженность внешних оболочек выше.
Когда объем газа принудительно уменьшается, внешние оболочки одна за другой относительно легко деформируются, поскольку содержат меньше энергии, чем внутренние. Они содержат много видимого пространства, поэтому объем газа выраженно уменьшается. При достаточной деформации оболочки начинают одна за другой “лопаться” и далее излучаться. Выделяется тепловая энергия. Масса (пространство) форм переходит в волновую энергию. При дальнейшем сжатии газ превращается в жидкость и далее уже не сжимается. Это происходит потому, что внутренние оболочки форм становятся настолько выраженными (содержат больше энергии), что уже не могут существенно поменять свои геометрические параметры без существенного увеличения внешнего давления. Увеличение выраженности волновых оболочек на этом этапе происходит достаточно резко, поскольку различие между более внутренними волновыми оболочками значительно вырастает. Возникает феномен смены агрегатного состояния.
При обратном процессе состав волновых оболочек восстанавливается (формам предоставляется больше пространства), так как это более оптимальное состояние волновой системы. Формы становятся крупнее, объем газа растет. Происходит обратный переход волновой энергии в массу форм.
Ассоциации атомов, которые являются жидкостями в свободном состоянии не сжимается по причине меньшего числа и большей выраженности волновых оболочек форм атомов. Такие оболочки содержат относительно больше энергии колебаний и не способны значительно деформироваться.
Итак, различная структура волновых оболочек форм атомов - причина не только различных химических свойств, но различных агрегатных состояний.
9.8 Релятивисткие аспекты в динамике квантовых форм.
Позднее будет описан процесс возникновения форм из волн. А пока следует оценить влияние на формы того факта, что волны распространяются с максимально возможной скоростью - скоростью света. Это приводит к тому, что образованные из волн формы колеблются с крайне высокой частотой. При этом скорости изменения пространственного положения границ форм имеют релятивисткий характер.
Движение участка границы формы с релятивисткой скоростью приводит к относительному уменьшению поперечного (к направлению движения) размера границы. Одновременно с этим происходит релятивисткое увеличение массы, связанной с участком границы.
Как было показано выше, релятивисткое движение участка границы приводит к относительному увеличению массы, ассоциированной с этим участком. Это область высокой плотности пространства. Поэтому в области непосредственного взаимодействия (области “соприкосновения”) участков границ двух форм происходит относительное замедление изменений. Можно сказать, что время в области взаимодействия замедляется. Это позволяет процессам в области взаимодействия происходить плавно и очень точно, несмотря на экстремально высокую частоту взаимных колебаний границ. Иными словами, эти процессы идеально согласованы. По этой причине взаимодействие квантовых объектов может быть максимально устойчивым в масштабе огромного числа циклов взаимных вращений и колебаний.
Здесь может возникнуть вопрос – чем обеспечивается существование такого огромного (в пределе бесконечного) числа циклов взаимных колебаний и вращений элементарных форм? Такие колебания не потребляют энергии, поскольку колеблется не среда, а метрика.
С ростом пространственного размера форм, а также с ростом их сложности (атомы, молекулы) частота колебаний внешних границ форм уменьшается. Релятивисткий эффект имеет уже относительно меньшее значение. Выраженность границ форм уменьшается. Сила взаимодействия форм также уменьшается. Массы более крупных форм уже не настолько выраженно концентрируется непосредственно в границах формы. Химические связи, например, уже не настолько сильны (относительно масс), как внутриядерные.
Также следует рассмотреть вопрос о свободных, или о не взаимодействующих формах. У таких форм целый ряд границ. По сути, это возмущение бесконечного поля, затухающее в связи с теми или иными внешними условиями. И внешние границы свободных форм с ростом их пространственного размера стремятся к отсутствию выраженности их границ (такой случай является идеальным).
О релятивистких эффектах имеет смысл говорить только в масштабах квантового мира и применительно к взаимодействующим формам, имеющим одну выраженную границу, которая и участвует во взаимодействии.
9.9 О переносчиках взаимодействий между формами.
Преобладающие в физике взгляды предполагают наличие у каждого взаимодействия его переносчиков. В данной работе не предполагается существование переносчиков в виде объектов, в виде конкретных форм. Точнее, не предполагается существование самого принципа, когда взаимодействие требует материальных переносчиков. Поскольку нет отдельного от материи пространства, нет протяженной пустоты, которую надо преодолеть.
Взаимодействия “переносятся” возмущениями плотности самого пространства, из которого все и состоит и частью которого являются сами взаимодействующие объекты.
Если есть техническая необходимость выделения переносчика взаимодействий из общей картины взаимодействия, то он может быть предложен. Переносчиком сильного взаимодействия можно считать часть взаимодействующей волновой оболочки формы. Она обладает частью энергии волновой оболочки и частью внутреннего пространства формы и может условно рассматриваться в качестве короткоживущей частицы. Она не является формой, поскольку не имеет замкнутой поверхности и конкретной массы (но часть общей массы с ней ассоциирована), она не отдельный объект, поэтому может быть названа виртуальной. Всякий раз она возникает на момент взаимодействия и затем исчезает. И взаимодействующие формы в таком представлении действительно обмениваются переносчиками (Рис. 22).
Рис. 22.
Конечно, это относится не только к элементарным формам, но и к более крупным и сложным формам (атомы, молекулы), поскольку принцип взаимодействия форм един.
Однако, сказанное выше не относится к фотону и к переносчикам слабых взаимодействий.
В случае слабого взаимодействия, например, распада нейтрона можно предположить следующий процесс:
С точки зрения концепции данной работы все взаимодействия, в том числе взаимодействия кварков в нейтроне, являются связанными волновыми резонансными процессами. В приведенном случае изменение в составе кварков – это изменение пространственных условий в волновом процессе. Когда процесс переходит в другое состояние, это сопровождается некоторым кратким, но конкретно выраженным переходным процессом. А именно – возникновением промежуточной или переходной формы того, что было ранее нейтроном.
Эта короткоживущая форма (новая граница) является более внешней по отношению к исходной, она объемнее. И на период своего существования она действительно является новой частицей. Которая содержит в себе то, что было ранее нейтроном и некоторое дополнительное пространство. То есть, обнаружить то, что было ранее нейтроном и возникшую переходную форму одновременно невозможно. В течение периода существования переходной формы исходный нейтрон “перестает существовать”. При этом переходная форма (частица) может содержать в себе меньше энергии связи, но иметь больше массы по отношению к исходному нейтрону.
Сложнее ситуация с переносчиками электромагнитных взаимодействий. Поскольку понятие виртуальности фотона не имеет физического представления.
Однако, можно попробовать описать этот процесс следующим образом: виртуальный фотон – это путь в пространстве, который проходит некоторая “точка соприкосновения поверхностей” форм, когда происходит их взаимодействие. (Такое вращательно-поступательное движение имеющей заряд формы - электрона было описано ранее в 5.4). Путь такой “точки соприкосновения” в пространстве эквивалентен геометрической структуре фотона (подробнее о фотоне пойдет речь ниже). Такая гипотеза выглядит неочевидной, но она предлагает конкретное геометрическое представление процесса.
Итак, кривая в пространстве, которая является некоторой линией соприкосновения двух взаимодействующих форм – может быть представлена как виртуальный фотон.
И эта кривая энергетически выражена (это уплотнение пространства). То есть, виртуальный фотон оказывается все-таки реальным. Таким образом, приведенное описание виртуального фотона позволяет освободиться от так называемой виртуальности, физического определения которой не существует.