Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Вакпрофи. Публикация статей ВАК, Scopus
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Астрономия, Физика, За горизонтом современной науки
Размещена 07.08.2019. Последняя правка: 15.09.2019.
Просмотров - 406

Квантовая теория времени

Семынин Юрий Владимирович

Специалист

Безработный

__

Аннотация:
В данной статье я попытаюсь дать ответ на один из ключевых вопросов физики. Что такое время? В чем оно измеряется? И каковы его свойства?


Abstract:
In this article I will try to answer one of the key questions of physics. What is time? How is time measured? And what are the properties of time?


Ключевые слова:
время; замедление времени; нестабильные частицы

Keywords:
time; time dilation; unstable elementary particles


УДК 530.145.1

1. Ведение

Уже сотни лет в физике и математике используется параметр времени. Но, не смотря на то, что его измеряют с невероятной точностью, все равно до сих пор нет его физического определения. Максимум, что про него можно прочесть, это то, что это длительность, измеряемая периодическими процессами. Сюда можно еще добавить различные философские взгляды, но это не прибавит нам понимания его физической сущности. В итоге, мы можем измерять время, сравнивать его промежутки, но не можем сказать, что же мы измеряем. И целью данной статьи является точное определение термина время, объяснение известных проявлений течения и замедления времени, а так же предсказание других эффектов, которые еще не наблюдались. Таким образом, актуальность данной статьи крайне высока, так как она не только даст точное определение этого термина (чего еще никто не сделал), но и позволит объединить квантовую механику и релятивистские эффекты, чего не смогла дать современная наука, а так же выйти на новый уровень исследования времени. Так же будет разъяснение, почему до сих пор наука не приблизилась к пониманию в данном вопросе и новизна подхода, которая позволила сделать научный прорыв в данном направлении.

2. Что такое время?

Давайте же рассмотрим, какие ошибки мы можем допускать в рассуждении о времени, которые мешают нам понять его физическую природу. Для начала вспомним, что говоря о времени, мы, как правило, имеем ввиду последовательность событий, происходящих вокруг нас. Но то, что мы видим вокруг, является следствием процессов, происходящих на элементарном уровне. Так давайте же посмотрим на время с точки зрения элементарной частицы. Какие процессы, могут идти на частицах, чтобы мы их считали течением времени? Они меняют свое положение относительно друг друга. Но время ли это? Фотон тоже движется, но время там не течет. Значит, движение не является признаком течения времени, или, по крайней мере, его основной составляющей. Вариантов остается не так много. Это излучение других частиц и их поглощение. Это уже то, за что можно зацепиться. Очевидно, что прошедшее время будет пропорционально количеству этих взаимодействий. Никаких других параметров, которые показывали бы, что на частице течёт время, мы не знаем.

Рассмотрим подробнее события, происходящие с элементарной частицей. Чтобы иметь характерные для себя черты, элементарная частица должна конкретным образом реагировать на поглощаемые обменные частицы и сама испускать конкретный набор частиц. Возьмем за основу, что определенная сумма испущенных и поглощенных частиц равна единице времени. На этом основании, время можно разделить на абсолютное (пропорциональное сумме поглощенных и испущенных частиц), и собственное (пропорциональное количеству испущенных частиц).

Теперь, для лучшего понимания происходящего, хочу предположить, что каждая частица состоит из ядра, которое определяет ее физические свойства, и энергии, которая тратится на поддержание ее свойств. Мало того, количество испущенных и поглощенных частиц должно примерно совпадать между собой. Ведь если частица будет поглощать больше частиц, то будет расти ее энергия и масса, чего мы не наблюдаем. А вот если частиц поглощается меньше, то возникнет ситуация, которую физики наблюдают очень часто.

3. От чего зависит время распада элементарной частицы?
Представим, что частица отдает больше энергии, чем поглощает ее из окружающего пространства. Сначала она перестанет излучать тяжелые частицы, так как на это просто не будет хватать энергии. Вместе с этим, будет потеряна и часть ее свойств. Со временем, энергии уже не будет хватать и на излучение фотонов, если у нее был заряд, а потом и гравитонов, теряя свою массу. Где же мы можем наблюдать такие частицы? Разумеется, на ускорителях. Именно там мы видим целую россыпь нестабильных частиц. Но нигде не дается четкого объяснения этой нестабильности. Просто констатируют факт их существования. Но если взглянуть на проблему шире, то многое становится на свои места.

Для начала, зададимся вопросом, по какой причине частица может испускать больше энергии, чем получать ее извне? Ответа может быть два. Либо это изначальное свойство ядра частицы, либо собственное время на ней течет быстрее, чем на других.  Мы все привыкли, что время везде течет одинаково (Теорию относительности в расчет брать не будем), потому мысль, что при одинаковых условиях время, у разных частиц, может течь по-разному, кажется нам кощунственной. Весь жизненный опыт противоречит этому утверждению. Но, попробуем рассмотреть существование подобных частиц с момента возникновения вселенной. Естественно, когда концентрация энергии была крайне высока, нестабильные частицы могли существовать неограниченно долго. Но вселенная расширялась, и, в какой-то момент, получаемая энергия стала ниже излучаемой, так как концентрация энергии на единицу объема упала. Частицы начали распадаться, с определенной периодичностью, восполняя, отчасти, падение концентрации энергии в пространстве. В зависимости от свойств частиц, нестабильными могли оказаться целый ряд из них одновременно, с различным периодом полураспада, который напрямую зависит от скорости течения собственного времени и концентрации энергии в конкретном месте. В начале, частица имела полный набор характерных для нее свойств, затем она могла уже не иметь энергии на излучение тяжелых частиц.  Таким образом, частица начала менять свои свойства, оставаясь при этом самой собой. Со временем, она излучает все меньше тяжелых и все больше легких частиц, пока у нее остается еще запас энергии и она в достаточном количестве поступает извне. Но наступает момент, когда собственная энергия заканчивается полностью и частица начинает ее просто переизлучать. То есть, тратить ровно столько, сколько получает извне, полностью теряя свои свойства. По сути, ее вообще нельзя обнаружить, так как при повторном излучении она не меняет ни энергию, проходящих через нее частиц, ни направление их движения. Как видим, по мере расширения вселенной (с падением концентрации энергии), меняется и набор нестабильных частиц, и их период полураспада.

Но распавшиеся до своих ядер частицы легко можно найти другим способом. Для этого необходимо им дать такую порцию энергии, с которой они смогут проявить свои свойства. Это мы и наблюдаем на ускорителях. При соударении частиц огромных энергий, мы получаем второе рождение частиц, распавшихся в очень отдаленные времена. Это можно сравнить, даже, не с рождением, а с воскрешением их, так как они и без того были уже в этом месте. Их продолжительность жизни будет зависеть от периода полураспада и полученной энергии. Но вполне возможен и другой вариант, что частицы, которые мы фиксируем на ускорителях, это те, которые мы давно знаем. Просто им не хватало энергии, чтобы проявить часть своих свойств. Растратив полученный излишек энергии, они вновь приходят к привычному для нас состоянию.


4. Формула времени.

Теперь выведем формулу течения абсолютного и собственного времени.
Как мы уже поняли, время квантуется. И один квант времени, это одно взаимодействие частицы. Исходя из этого, легко получаем формулу абсолютного времени:

 Δta=(x+y)z

 где Δta  - абсолютное время, прошедшее на частице, x – количество поглощенных частиц за это время, y  – количество испущенных частиц за это время, z – коэффициент пропорциональности времени.

Собственное время частицы будет пропорционально количеству излученных частиц:

 Δtc=yz

Как видим, за единицу абсолютного времени, сумма испущенных и поглощенных частиц постоянна. Следовательно, если какая-либо частица подвергается более интенсивному воздействию внешних частиц,  то ее собственное время начинает течь медленнее.

Но, все сказанное выше, относится лишь к элементарным частицам. Переносить эти формулы на все тело целиком нельзя. К примеру, составляющим любого тела являются фотоны и гравитоны, в которых собственное время не течет. Потому, нельзя вычислить, как течет время каком-либо теле, так как у каждой частицы в нем оно течет по-своему.


5. Примеры квантового времени вокруг нас.

Возникает естественный вопрос, можно ли привести факты в подтверждение теории времени или экспериментальные данные?

Такие данные не только есть, но и их очень много. Начнем с перечисленных выше фактов. Теория времени объясняет нестабильность частиц и причину их более долгого существования при получении энергии. Теория, так же объясняет, откуда появляются нестабильные частицы на ускорителях. Одним из способов замедления собственного времени является увеличение воздействий на элементарные частицы или тело каких-либо сил. Экспериментальным подтверждением этого являются опыты по воздействию на атомные часы гравитации. То есть, чем больше гравитонов проходит через тело, тем медленнее течет на нем время. Причина этого объяснена выше, ведь за единицу абсолютного времени не может быть взаимодействий больше определенного. Значит, чем больше внешнее воздействие, тем меньше собственное время. Замедление времени будет наблюдаться и в сильном электромагнитном поле, но зарегистрировать это будет сложно, так как оно может влиять и на аппаратуру. Другим примером этого эффекта являются замирающие частицы.

Еще одним подтверждением данной теории является известный эксперимент по измерению замедления времени на летящем самолете. Может показаться странным, что я его привожу в пример, но, на мой взгляд, этот опыт трактуют совершенно неверно. Экспериментаторы хотели доказать зависимость течения времени от скорости тела, но доказали, что вибрация, которая тоже является силой, воздействовавшая на атомные часы, замедлила их собственное время. Если бы самолет просто стоял на земле с включенными двигателями, то результат был бы абсолютно такой же.

Но для любой теории мало объяснить уже существующие факты. Всегда необходимо дать и предсказания, которые можно проверить экспериментом.

Для подтверждения квантовой теории времени можно провести эксперимент, аналог которого уже был сделан в самолете. То есть, поместить атомные часы на любую вибрирующую поверхность и сравнить их показания с часами на стабильной поверхности.

Другим экспериментом мог бы быть опыт с воздействием лазерного луча на нестабильные частицы вещества, вроде урана. К примеру, если раскатать уран в тонкую фольгу и облучать всю его поверхность лазером, то при этом должно наблюдаться слабое снижение радиоактивного распада, то есть, увеличение периода полураспада. Другой подобный эксперимент можно провести с радиоактивным газом, подвергая его, так же, воздействию лазера.

Как уже говорилось выше, часть элементарных частиц, которые появляются на ускорителях,  могут быть уже знакомые нам стабильные частицы, которые, получив значительный запас энергии, смогли проявить и другие свои свойства. Если провести их повторную классификацию, исходя из новой теории, то их можно будет легко вычислить по схожим физическим свойствам.


6. Выводы
Подводя итоги, мы видим, что если раньше считалось, что время везде течет однородно (за исключением релятивистских эффектов), то сейчас мы получаем время у каждой элементарной частицы течет в прямой зависимости от ее внутренних свойств и внешних факторов. Мы наблюдаем лишь усредненный результат, который и считаем истинным течением времени. Время не непрерывно. Оно квантуется. И один квант времени, это одно взаимодействие элементарной частицы. При этом, даже у одной частицы, время может течь неравномерно. Другим важным итогом понимания времени является то, что оно течет только в одном направлении. Если взять любую формулу физики, где есть параметр времени, то мы увидим, что эта формула обратима. Но если подставить в них квантовую формулу времени, то получим, что количество взаимодействий может только расти. А значит, время движется только в одном направлении.

Разумеется, данная теория имеет и свои сложности. В первую очередь, это трудность доказательства того, что время квантуется. Соответственно, крайне сложно вычислить коэффициент пропорциональности времени. Все эти выводы можно сделать только на основе логических рассуждений, при рассмотрении всех имеющихся фактов. Но есть и очевидные преимущества перед современными теориями. К примеру, для того чтобы объяснить факты замедления времени частиц на ускорителях, часов под действием гравитации, замирающих частиц, современной науке требуются три совершенно различных теории. Данная же теория в одиночку справляется с ними всеми. Но могут возникнуть и другие проблемы. Ведь если все сказанное выше, действительно происходит так, как описано в статье, то необходимо существенно пересмотреть начальные этапы развития вселенной, галактик и звезд, в связи с тем, что набор элементарных частиц был гораздо больше, а уже знакомые нам частицы могли иметь совершенно другие свойства, чем сейчас.

Библиографический список:

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. — Издание 8-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2006. — 534 с. — («Теоретическая физика», том II).
2. Ыйглайне Х.Х. В мире больших скоростей. — M.: Наука, 1966. — С. 100—105.
3. Терлецкий Я.П. Парадоксы теории относительности. — М.: Наука, 1966. — С. 40—42.
4. Botermann B. et al. Test of Time Dilation Using Stored Li+ Ions as Clocks at Relativistic Speed (англ.) // Physical Review Letters. — 2014. — Vol. 113. — Iss. 12. — P. 120405. — DOI:10.1103/PhysRevLett.113.120405




Рецензии:

8.08.2019, 0:04 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Рассуждения интересны, тема актуальна в принципе. Однако не всё определяется актуальностью проблемы. Особенно научная ценность и оригинальность статьи. Попыток определить гносеологию времени было бесчисленное число от древних, Б. Паскаля, Н. Козырева и до "Краткой истории времени" С. Хоккинга. Квантуется не время, а обратная ему величина, т.е. частота вращения частицы. Название статьи несколько преувеличено и амбициозно. Нет в статье теории, тем более квантовой, как автор сам пишет: "Квантовая теория времени" - название, а "трудность доказательства того, что время квантуется" - заключение. Отсутствуют ссылки в тексте. Аннотируются, например, результаты эксперимента большой группы авторов (17 учёных из Германии и Канады) по двухлазерному воздействию на ионы лития по поиску эффекта замедления времени, однако и на эту работу ссылки в тексте статьи нет. Есть грамматические ошибки (скорее, описки). Если как-то поскромнее назвать, исправить недочёты, то статья может быть рекомендована к опубликованию в настоящем журнале.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх