|
Алена тензор - новая надежда на унификацию физики
|
|
|
|
Поиски квантовой гравитации продолжаются уже 100 лет, но это не единственная проблема унификации в физике. Многие из нас верят, что однажды появится теория объединения — теория, которая примирит многие расходящиеся физические теории.
|
|
|
|
Наша новая статья, опубликованная в журнале Physica Scripta, дает новую надежду на то, что такая теория существует. Она демонстрирует, что использование определенного математического объекта под названием Alena Tensor примиряет различные физические теории, включая общую теорию относительности, электродинамику, квантовую механику и механику сплошных сред. Позволит ли это, наконец, ученым унифицировать описания, используемые в физике?
|
|
|
|
Что такое Алена тензор?
|
|
|
|
Любое движение под действием сил можно математически представить как движение по криволинейной траектории. Используя дифференциальную геометрию, можно с таким же успехом предположить, что траектория была прямой, в то время как пространство, в котором происходило перемещение, искривлено. Это может показаться сложным, но можно предположить, что существует математическое преобразование, которое позволяет нам описывать искривленное пространство-время эквивалентно плоскому пространству-времени, в котором действуют определенные силы.
|
|
|
|
|
|
|
Давно предполагалось, что такое преобразование существует, хотя мнения на этот счет разделились. Некоторые физики считают, что метрический тензор, математический объект, описывающий кривизну пространства-времени, является просто особенностью пространства-времени. Некоторые физики, чаще всего физики-математики, придерживаются мнения, что такое преобразование должно существовать.
|
|
|
|
Тензор Алены обеспечивает именно такое преобразование. Короче говоря, тензор Алены может выпрямлять искривленное пространство-время, сохраняя при этом все выводы из общей теории относительности. Само по себе это свойство делает тензор Алены чрезвычайно ценным инструментом, но это только начало.
|
|
|
|
Алена тензор в плоском и искривленном пространстве-времени
|
|
|
|
Мы использовали Алена тензор для описания системы с электромагнитным полем, получив три силы в плоском пространстве-времени: электромагнетизм (что неудивительно), "противодействие гравитации" и силу противодействия излучению.
|
|
|
|
Сила противодействия излучению уже известна в физике. Она обеспечивает соблюдение принципа сохранения энергии и гарантирует, что энергия ускоряющегося тела не превысит энергии, доступной в физической системе.
|
|
|
|
Сила "противодействия гравитации" обобщает классическое уравнение Ньютона для гравитации, обеспечивая релятивистское описание гравитации в плоском пространстве-времени, полностью соответствующее общей теории относительности:
|
|
|
|
- Она точно воспроизводит движение, описываемое в искривленном пространстве-времени.
|
|
- Эта сила не действует в свободном падении, соблюдая принцип эквивалентности.
|
|
- Гравитация в этом описании - это не сила, а противодействие гравитации.
|
|
|
|
Тензор Алены позволяет плавно перейти к описанию, используемому в электромагнитной теории, и тогда получается, что:
|
|
|
|
- Заряженные частицы не могут оставаться в полном покое и должны обладать спином, что согласуется с квантовой механикой.
|
|
- Причиной существования массы (и энергии) заряженных частиц является магнитный момент.
|
|
|
|
Приведенный выше результат в основном объясняет, что такое материя, хотя пока он применим только к заряженным элементарным частицам и требует обобщения на другие области.
|
|
|
|
Алена тензор также позволяет плавно перейти к уравнениям общей теории относительности. Полученные результаты дают некоторые ответы на вопросы, которые долгое время ставили физиков в тупик, касающиеся, например, особенностей черных дыр, космологической постоянной, темной энергии и темной материи.
|
|
|
|
Есть ли у нас, наконец, квантовая гравитация?
|
|
|
|
Большинство основных исследований в области квантовой гравитации до сих пор были сосредоточены на попытках перевести законы квантовой механики в искривленное пространство-время. Алена Тензор полностью меняет этот подход. Теперь гораздо проще описать гравитацию в плоском пространстве-времени способом, который математически воспроизводит общую теорию относительности, а затем использует известные инструменты квантовой механики.
|
|
|
|
Поэтому в статье мы вывели квантовые уравнения, описывающие всю физическую систему со всеми ранее упомянутыми взаимодействиями. Оказывается, это три известных на данный момент основных квантовых уравнения. Это приводит к совершенно неожиданному выводу: это означало бы, что гравитация присутствовала в квантовой механике с самого начала. Следует признать, что, вероятно, никто не ожидал такого решения головоломки. В статье мы также объясняем, почему было так трудно обнаружить гравитацию в квантовых уравнениях.
|
|
|
|
Что будет дальше?
|
|
|
|
Впереди интересные времена, но никто не должен ожидать немедленной революции. Наука развивается не со скоростью сообщений в социальных сетях. Пройдет несколько месяцев, прежде чем эта научная работа будет замечена, несколько месяцев, прежде чем исследователи заинтересуются ею, прочтут и воспользуются ее результатами. Также требуется много месяцев, чтобы провести и описать исследование с использованием нового математического аппарата, затем пройти процедуру рецензирования и опубликовать его.
|
|
|
|
В первых статьях нам следует ожидать попыток фальсифицировать тензор Алены, потому что в физике, как и во всей науке, мы должны быть уверены, что наши дальнейшие шаги ведут в правильном направлении. Если фальсификация окажется ложной и дальнейшие исследования и эксперименты подтвердят результаты, полученные с помощью Alena Tensor, мы можем надеяться, что в ближайшие три-десять лет это приведет к унификации и согласованию многих описаний, используемых в настоящее время в физике.
|
|
|
|
Также вполне возможно, что статья останется незамеченной или никто не будет проводить дальнейшие исследования, как это уже много раз случалось с инновациями в науке. Вопреки распространенному мнению, для большинства читателей инновационность статьи является недостатком — ее труднее читать, понимать и принимать. Трудности, связанные с длительным процессом публикации, также указывают на то, что многие научные журналы видят слишком большой риск в публикации инновационных исследований, особенно если их авторы не являются широко известными учеными.
|
|
|
|
К счастью, эта статья в конечном итоге была опубликована в очень уважаемом и инклюзивном журнале, который оценивает научную ценность выше, чем обычные критерии, за что я хотел бы публично выразить свое глубочайшее уважение. Редактор и рецензенты предоставили конструктивную критику, и их содержательные комментарии помогли значительно улучшить статью, именно так, как и должна функционировать наука. Однако, похоже, что исследования в области нестандартных методов объединения физики (а Алена тензор является одной из них) могут потребовать гораздо больше времени и настойчивости.
|
|
|
|
Остается надежда, что будущие поколения физиков завершат разработку этого метода, несмотря на препятствия, и через 20-40 лет Алена Тензор вдохновит научное сообщество на объединение физики.
|
|
|
|
Источник
|
