Вход в аккаунт

Вы здесь

Геометрия физического пространства

Геометрия физического пространства

Введение

Объективные, естественные, а не писаные нами, законы Природы просты до гениальности. Но их действие столь повсеместно и столь неотвратимо, что эта простота воспринимается нами, как изощренность, хотя и не злонамеренность. Действие законов Природы не зависит от степени их понимания, взглядов, желаний, соотнесения их к той или иной научной дисциплине. Этот постулат делает необходимой принципиальную открытость любой из наук, в том числе и физики, науки о наиболее общих законах движения материи. И чтобы говорить об этих самых  "наиболее общих законах", следует предварительно разобраться с предметом изучения — с материей и движением. Эти первичные для физики понятия не могут быть постулированы в ее рамках, что делало бы физику закрытой системой знаний со всеми, вытекающими отсюда печальными для нее последствиями, а должны быть заимствованы. Исходить следует из принципа единства научного знания в силу общности, единственности изучаемой всеми научными дисциплинами сущности — Природы. Для физики такими источниками первичных понятий могут быть геометрия, наука о наиболее общих свойствах пространств, информатика, вернее, наиболее фундаментальные понятия об информации того сонма наук, что имеют общий "информ-корень", но на первое место следует поставить философию, "науку всех наук".

Настоящая работа, хотя и написана в своей основе существенно раньше "Формализации философских понятий", базируется на ней, является ее следствием и необходимым продолжением. Из положений "Формализации…" следует, что наблюдаемое пространство может быть только действительным с объектами, представляющими собой дифференцируемые действительные множества неособых, невыделенных между собой точек, обладающие ненулевыми инвариантами. Все остальные множества будут ненаблюдаемыми. Однако, вполне вероятно, что Природа широко использует математический аппарат теории рядов, что позволяет существенно расширить наблюдаемый ряд композитами.

Несомненно, аналогичный подход имеет место и в структурном анализе наблюдаемого ряда множеств. Другими словами, должен наблюдаться лишь структурно неособый, невыделенный ряд множеств. Практически единственным классом множеств, полностью отвечающим вышеперечисленным условиям наблюдаемости, является класс овальных множеств.

Эти положения и легли в аксиоматическую часть настоящей работы.

1. Аксиомы

1.1. Физическое пространство Вселенной вещественно.

1.2. Физическое пространство Вселенной не имеет выделенных подпространств.

1.3. Физические и геометрические свойства пространства Вселенной однозначно взаимообусловлены.

2. Основная теорема физического пространства

Физическое пространство Вселенной есть комплексное пространство вида:

2.1. Идея доказательства:

2.1.1. Физическое пространство Вселенной есть пространство гладких кривых — следствие аксиомы 1.2.

2.1.2. Из всех пространств гладких кривых физическому пространству Вселенной соответствуют пространства кривых четного порядка, описываемых уравнениями с действительными корнями — следствие аксиомы 1.1.

2.1.3. Число характеристических уравнений пространства кривых четного порядка с действительными решениями и отсутствием выделенных (особых) подпространств (в первом приближении — кривыми второго порядка) конечно:

2.1.3.1. (X 1) 2 – (X 2) 2 = 0

2.1.3.2. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 = 0

2.1.3.3. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 = 0

2.1.3.4. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 + (X 4) 2 = 0

2.1.3.5. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 = 0

2.1.3.6. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 = 0

2.1.3.7. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 + (X 6) 2 = 0

2.1.4. Умножение уравнений 2.1.3.1...2.1.3.7 на (–1) даст систему характеристических уравнений ортогональных подпространств.

3. Следствия

3.1. Физическое пространство Вселенной есть овальные гиперповерхности четного порядка 6-мерного проективного пространства над полем комплексных чисел.

3.2. Физические подпространства (сечения, поля, частицы) с размерностью менее 6 есть k-кратные цилиндры над овальной (6 – k)-мерной гиперповерхностью.

3.3. Сингулярный базис физического пространства:

3.3.1. Сингулярный базис ортогонального физического пространства:

3.4. Группы вращения физического пространства — SU(p, q).

3.5. Мировые линии физических тел — кривые четного порядка с действительными решениями.

4. Подпространства

4.1. Физическое пространство Вселенной имеет 4 (четыре) Эйлеровых угла вращения (заряда).

Действительно, уравнение наибольшей разрядности 2.1.3.7 приводится с использованием уравнений тригонометрии к следующему виду:

4.1.1.
– sh 2 · cosa 2  · cosb 2  – shg 2  ·a cos 2  · sinb 2  –g
– sh 2  · sina 2 + chb 2 · cosa 2  + chd 2 · sina 2  – 1 = 0d

4.1.1*.
– ch 2 · cosa 2 · cosb 2 – chg 2 · cosa 2 · sinb 2 –g
– ch 2 · sina 2  · cosb 2 +d sh 2  – cha 2  · sina 2  · sinb 2  + 1 = 0d

4.2. Физическое пространство Вселенной имеет ненаблюдаемые координаты.

Суть проблемы заключается не в том, что какие-то координаты пространства свернуты до микроуровня и потому не наблюдаемы. Таких координат можно придумать сколь угодно много и ни доказать, ни опровергнуть подобные высказывания нельзя, чем они весьма удобны. Выше была уже оговорена причина обязательности наличия с крытых координат физического пространства Вселенной. Наличие ненаблюдаемых (косвенно наблюдаемых) координат вносит существенные коррективы в восприятие окружающей нас Вселенной. Отличаются действительные (геометрические) подпространства и наблюдаемые (физические). Отличаются действительные (геометрические) и наблюдаемые (физические) характеристики подпространств. К ним можно отнести группы вращения, сами понятия массы, линейных размеров, положения, скорости движения и многие другие.

4.3. Виды полей (частиц).

Уравнения 2.1.3.1...2.1.3.7 в зависимости от их сигнатуры делятся на два больших класса:

4.3.1. Фермионы – с одной времениподобной координатой:

2.1.3.6. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 = 0

2.1.3.4. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 + (X 4) 2 = 0

2.1.3.2. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 = 0

Геометрически фермионы представляют собой квантованный ряд k-кратных цилиндров над овальной (6-k)-мерной гиперповерхностью (в пространстве гравитационного поля). Фермионы имеют квантованный зарядный ряд — углы вращения n/2, где n = 0;±1;±2 и т. д. p могут принимать значения, только кратные.  

В сечении они должны наблюдаться в виде (6-k-2)-мерных овальных объектов — центральных омбилических поверхностей второго порядка: окружностей, сфер, четырехмерных сфер, с инвариантными числами, кратными квадрату чисел натурального ряда. Все фермионы имеют массу покоя — их уравнения = 0. Релятивистскаяaпреобразовываются из уравнения 4.1.1. только при условии  формула массы подчиняется преобразованию Лоренца.

Для фермионов характерно, что только для частицы, являющейся телом отсчета точно выполняется (в ее системе отсчета) характеристическое уравнение. Для всех остальных аналогичных частиц, поскольку, по крайней мере, одна из их пространственных координат отлична от 0, характеристическое уравнение выполняется только при ненулевом угле наклона ее мировой линии по отношению к мировой линии тела отсчета. В силу аксиомы 1.2. все остальные частицы должны обладать тем же свойством и, следовательно, не может быть двух равных углов наклона, что и является перефразированным принципом Ферми.

4.3.2. Бозоны — с двумя времениподобными координатами:

2.1.3.3. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 = 0

2.1.3.5. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 = 0

2.1.3.7. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 + (X 6) 2 = 0

Геометрически бозоны также представляют собой квантованный ряд k-кратных цилиндров (однополостных гиперболоидов) над овальной (6-k)-мерной гиперповерхностью (в пространстве гравитационного поля) и могли бы наблюдаться в виде сечений вырожденных конусов с инвариантными числами, кратными квадрату чисел натурального ряда.

Для бозонов характеристические уравнения требуют равенства сумм квадратов времениподобных и пространственноподобных координат, т. е. ?, но в силу®a®изотропности мировых линий. Бозоны имеют нулевую массу покоя (0 = ?). Как и фермионы, бозоны (кроме гравитона) квантованы поa-изотропности  n/2p-углам вращения кратно. 

Итак, перейдем к рассмотрению фермионов.

4.3.3. Электрон:

2.1.3.6. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 = 0

4.3.3.1. – x 2 – y 2 – z 2 + e 2 – 1 = 0

4.3.3.1*. – x 2 – y 2 – z 2 – e 2 + 1 = 0 или:

4.3.3.2. – sh 2  · cosa 2 · cosb 2  – shg 2  · cosa 2  · sinb 2  – shg 2  ·a sin 2  + chb 2  – 1 = 0a

4.3.3.2*. – cos 2  · cosb 2  – cosg 2  · sinb– sing 2  · cosb 2  – sind 2  ·b sin 2  + 1 = 0d

 Уравнение 4.3.3.2 получается из уравнения 4.1.1 при условии  p n /2, где n = 0; ±1; ±2;... и т. д. (здесь и далее со всеми возможными комбинация ми), а уравнение 4.3.3.2* из уравнения  = 0. Уравнение 2.1.3.6 имеют SU(1, 4)-группу вращения. Этоa 4.1.1* при условии  собственная полная группа вращения геометрических объектов данной размерности. Ее следует отличать от групп вращения наблюдаемых физических объектов — элементарных частиц, тех же электронов, в наблюдаемом физическом пространстве. Отличие следующее.

Если физический объект — электрон, наблюдается, с известной степенью неопределенности, как локальный, точечный объект, то геометрический объект, соответствующий уравнению 2.1.3.6, здесь мы его также называем — “электрон”, является принципиально протяженным объектом — цилиндром, вернее комплексным тором. Одну из координат — время — мы принципиально наблюдаем лишь в движении по ней со скоростью света, причем в одном направлении. Физический электрон есть сечение геометрического подпространства-множества — уравнения 2.1.3.6. От двух скрытых координат мы можем иметь лишь косвенную информацию. Чтобы иметь прямую информацию необходимо иметь возможность совместить с точкой наблюдения начало соответствующих координат, что для скрытых координат, как указывалось выше, принципиально невозможно. В результате мы в принципе не можем наблюдать геометрические объекты полностью, во всех координатах. Нам доступны к наблюдению лишь сечения геометрических объектов. Поэтому следует принципиально отличать группы вращения самих геометрических объектов и группы вращения наблюдаемых сечений этих объектов. Кроме того, в силу принципа Ферми, всегда наблюдается вязка двух геометрических объектов, здесь — электрона и фотона с наклоненной относительно тела отсчета мировой линией, что необходимо для точного выполнения уравнения 2.1.3.7, поскольку все физические события происходят именно в пространстве этого уравнения. Наклон мировой линии вносит свои коррективы в наблюдаемое сечение — свойства физической частицы — о чем будет сказано ниже. Поэтому реальный электрон —  это сечение связки двух геометрических объектов (2.1.3.6 и 2.1.3.5), наблюдаемый во вполне определенном поле (пространстве) — гравитационном, имеющем скрытые координаты, имеет наблюдаемую группу вращения, входящую в группы вращения его геометрических образующих, но не тождественную им. Чтобы приблизиться к описанию группы вращения геометрического объекта, на званного здесь электроном, необходимо к группе вращения физического объекта электрона — добавить по крайней мере еще три группы — группы вращения физических объектов — позитрона и электронных нейтрино и антинейтрино. Это же касается всех частиц.

4.3.4. Кварк:

2.1.3.4. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 + (X 4) 2 = 0

4.3.4.1. – x 2 – y 2 + e 2 – 1 = 0

4.3.4.1*. – x 2 – y 2 – e 2 + 1 = 0 или

4.3.4.2. – sh 2  · cosa 2  – shb 2  · sina 2 b + ch 2 a – 1 = 0

4.3.4.2*. cos 2  · cosb 2  – cosg 2  · sinb 2  – sing 2  + 1 = 0b

Уравнение 4.3.4.2 преобразовывается из уравнения 4.1.1 при p = gусловии  n p=  d /2; n /2.

Группа вращения уравнения 2.1.3.4 – SU(1, 3). Уравнение p = d = 0 и a4.3.4.2* выделяется из уравнения 4.1.1* при условии  n /2.

4.3.5. Слабые (W и Z 0 – бозоны) фермионы:

Уравнение 2.1.3.2. (X 1) 2 – (X 2) 2 + (X 3) 2 = 0 можно преобразовать:

4.3.5.1. – x 2 + e 2 – 1 = 0

4.3.5.1*. – x 2 – e 2 +1 = 0 или

4.3.5.2. – sh 2  + cha 2  – 1 = 0a

4.3.5.2*. – cos 2  – sinb 2  + 1 = 0b

Уравнение 4.3.5.2 преобразовывается из уравнения 4.1.1 при p = bзначениях  n p = g/2;  n p = d/2;  n /2. Уравнение 4.3.5.2* преобразовывается из уравнения 4.1.1* лишь p = g = 0 и aпри  n p = d/2;  n /2. Уравнение 2.1.3.2 имеет SU(1, 2) – группу вращения.

Перейдем к рассмотрению бозонов.

4.3.6. Гравитон:

2.1.3.7. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 + (X 6) 2 = 0 преобразовывается:

4.3.6.1. – x 2 – y 2 – z 2 + t 2 + e 2 – 1 = 0

4.3.6.1*. – x 2 – y 2 – z 2 + t 2 – e 2 +1 = 0

Используя законы тригонометрии уравнения 4.3.6.1 и 4.3.6.1* раскладываются на множители следующим образом:

4.3.6.2. – sh 2  · cosa 2  · cosb 2  – shg 2  · cosa 2  · sinb 2  – shg 2  ·a sin 2 + chb2 · cosa 2  + chd 2 · sina 2  – 1 = 0d

4.3.6.2*. – ch 2 · cosa 2 · cosb 2 – chg 2 · cosa 2  · sinb 2  – chg 2 ·a sin 2  · cosb 2 + shd 2  – cha 2  · sina 2  · sinb 2  + 1 = 0d

4.3.7. Фотон:

2.1.3.5. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 + (X 5) 2 = 0 преобразовывается:

4.3.7.1. – x 2 – y 2 + t 2 + e 2 – 1 = 0

4.3.7.1*. – x 2 – y 2 + t 2 – e 2 +1 = 0

Тригонометрическое преобразование уравнений 4.3.7.1 и 4.3.7.1* приводит к следующему:

4.3.7.2. – sh 2 · cosa 2  – shb 2  · sina 2  + chb 2  · cosa 2  + chd 2  ·a sin 2  – 1 = 0d

4.3.7.2*. – ch 2 a · cos 2 b · cos 2 g – ch 2 a · cos 2 b · sin 2 g – ch 2 a · sin 2 b + sh 2 a + 1 = 0

Уравнение 4.3.7.2 получается из уравнения 4.3.6.2 при условии  p=  n /2, а уравнение 4.3.7.2* из уравнения 4.3.6.2* при условии p = d n /2. Уравнение 2.1.3.5 имеет SU(2, 3)-группу вращения.

4.3.8. Глюон:

2.1.3.3. (X 1) 2 – (X 2) 2 – (X 3) 2 + (X 4) 2 = 0 можно преобразовать:

4.3.8.1. – x 2 + t 2 + e 2 – 1 = 0

4.3.8.1*. – x 2 + t 2 – e 2 +1 = 0

4.3.8.2. – sh 2  + cha 2 · cosa 2  + chd 2  · sina 2 – 1 = 0d

4.3.8.2*. – ch 2  · cosa 2  – chb 2  · sina 2  + shb 2  + 1 = 0a

Уравнение 4.3.8.2 преобразуется из уравнения 4.1.1 при условии p = b n p = g/2;  n /2, а уравнение 4.3.8.2* из p = gуравнения 4.1.1* при условии  n p = d/2;  n /2. Уравнения 2.1.3.3 имеют SU(2, 2) группу вращения.

4.4. Особенности подпространств. Хотя каждое из подпространств физического пространства, в соответствии с аксиомой 1.2, не является особым, выделенным, но одновременно и не идентичным другим. Каждое из подпространств имеет свои особенности, которые мы и рассмотрим

4.4.1. Гравитон.

Важнейшей особенностью гравитационного поля является то, что оно является пространствообразующим. Оно определяет размерность наблюдаемого физического пространства (–1; 1; 1; 1) и его свойства, а все другие поля действуют в пространстве гравитационного поля. Нет для гравитации пространства (поля), внешнего по отношению к нему. Нельзя оказаться внешним по отношению к гравитационному полю. Потому любое наблюдаемое гравитационное взаимодействие есть остаточное взаимодействие внутри гравитонного потока сил типа Вандерваальсовских, а, следовательно, гравитационное взаимодействие материальных тел должно быть весьма слабым, что и наблюдается. Наблюдение гравитационного взаимодействия внутри гравитационного поля-пространства скажется и на числе степеней свободы.

Другой важнейшей особенностью гравитационного поля является налагаемый им режим квантования на все другие подпространства. Любое подпространство физического пространства имеет целочисленные отношения углов вращения, как показано выше, кроме самого гравитационного поля, естественно.

Следующей отличительной особенностью является то, что локально “пустое” пространство обладает антигравитационным эффектом, экспоненциально растущим с ростом расстояния. Это можно достаточно наглядно продемонстрировать геометрически. Если кому-либо не нравится термин —  "антигравитация" — то разговор можно вести в геометрических понятиях пространств отрицательной, положительной или нулевой кривизны. Суть не изменится (напоминаем об аксиоме 1.3).

Загрузить весь реферат>>>

 

Рейтинг@Mail.ru Индекс цитирования