Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?

Научные направления
Поделиться:
Разделы: Физика, Философия
Размещена 07.04.2022. Последняя правка: 06.04.2022.
Просмотров - 363

Метафизическиие основания физической реальности

Балиев Леонид Оганесович

-

Пенсионер

-

Аннотация:
Наши представления о пространстве и времени, даже с учетом их априорности по Канту, со временем меняются. Их эволюция с необходимостью сопровождает развитие нашего знания о физической реальности. В статье описаны представления о пространстве и времени позволяющие не только однозначно интерпретировать эффекты квантовой механики, но и построить модель оснований физической реальности, развитие которой, по мнению автора, может привести к созданию единой физической теории микромира. В рамках этой модели утверждается дискретность пространства и времени, из которой с необходимостью следует вероятностный характер элементарного движения; геометрия различается на неразрывно связанные между собой континуальную геометрию Бытия и дискретную геометрию Сущего; а время становится абсолютным инвариантом Сущего.


Abstract:
Our representations about space and time, even considering their «a priori» status according to Kant, change over time. Their evolution necessarily accompanies the development of our knowledge of physical reality. The article describes the representations of space and time that allows not only to unambiguously interpret the effects of quantum mechanics, but also to build a model of the bases of physical reality, the development of which, according to the author, can lead to the creation of a unified physical theory of the microworld. Within the framework of this model, the discreteness of space and time is asserted, from which the probabilistic nature of elementary motion follows with necessity; geometry is distinguished into the inextricably linked continual geometry of Being and the discrete geometry of Existing; and time becomes the absolute invariant of Existing.


Ключевые слова:
пространство; время; дискретность; непрерывность; случайность; вероятность; Бытие; Сущее

Keywords:
space; time; discreteness; continuity; randomness; probability; Being; Existing


УДК 115.4 539.182

Актуальность, цель и новизна

Актуальность данной статьи заключается в том что она посвящена одной из центральных проблем квантовой механики - проблеме наглядности и причинности. Нерешенность этой проблемы в течение длительного времени мешает квантовой механике стать полноценной физической теорией.

За прошедший 20-ый век было предпринято немало попыток решить эту проблему, однако все они оказались в той или иной степени паллиативными. Цель данной работы - внести свой вклад в поиск путей преодоления этой «родовой травмы» квантовой механики.

Новизна данной работы состоит в разработке представления о пространстве-времени как о сдвоенном континуально-дискретном пространстве-времени, что позволяет не только разъяснить многие феноменологический парадоксы квантовой механики, но и по-другому взглянуть на роль случайности в физическом мире, а в перспективе - построить единую физическую теорию микромира.

Введение

Копенгагенская интерпретация квантовой механики, сформулированная Н.Бором и В.Гейзенбергом в конце 1920-х годов, положила начало «брожению умов» в физическом сообществе, последствия которого трудно оценить даже сейчас - по прошествии почти целого столетия. Причиной всеобщей растерянности стала необходимость утверждения принципиальной неустранимости вероятностного характера предсказаний квантовой механики. Другими словами, "отцы" квантовой механики пришли к выводу, что процессы, описываемые уравнением Шредингера как случайные, являются истинно случайными (то есть случайность этих процессов не является следствием недостатка знания о них). Но к такому повороту физическое сообщество оказалось совершенно не готово. Прежде всего, оказался необъясним сам феномен "истинной случайности". В самом деле, что представляет собой истинная случайность? Что является ее источником? Но, самое главное, зачем нужны истинно случайные процессы в мире, где все так хорошо описывалось детерминированными законами? Ответов на эти и другие аналогичные вопросы в рамках физической парадигмы не нашлось, а выходить за пределы парадигмы физическое сообщество не решилось. Это привело к тому, что все интерпретации квантовой механики (а на сегодняшний день помимо копенгагенской интерпретации существует еще несколько десятков интерпретаций) можно разделить на две группы: группа интерпретаций, содержащих отказ обсуждать проблему истинной случайности, полагая, что эта проблема не относится к компетенции физики (к этой группе мы причислим и копенгагенскую интерпретацию); и группа интерпретаций, в которых предпринята попытка вообще избежать введения понятия истинной случайности для описания феноменов квантовой механики (наиболее известной и популярной в настоящее время представительницей этой группы является т.н. "Многомировая интерпретация" Х.Эверетта [1]). И несмотря на то, что ни одной из многочисленных интерпретаций не удалось достичь каких-либо существенных успехов в феноменологическом описании квантовой механики, никто так и не рискнул развернуть направление поиска в сторону изучения и объяснения феномена истинной случайности. Похоже, что на сегодняшний день в физическом сообществе в отношении проблемы квантовой интерпретации окончательно и бесповоротно утвердилась мировоззренческая формула "Заткнись и считай!", которую впервые озвучил профессор Корнеллского университета Дэвид Мермин1 [2]. Тем более, что наработанный математический инструментарий позволяет, несмотря на полное отсутствие феноменологического описания, исправно осуществлять практическое применение квантово-механической теории. Но, очевидно, что такая ситуация не может продолжаться вечно. Рано или поздно, само развитие науки поставит физическое сообщество перед необходимостью отвечать на поставленные природой вопросы, даже если ответы на эти вопросы лежат за пределами физической парадигмы. Другое дело, что длительное уклонение от ответа может аукнуться тяжелым продолжительным кризисом.

Как проблема истинной случайности, так и другие парадоксы квантовой механики (корпускулярно-волновой дуализм, парадокс квантовой запутанности, и пр.), плохо поддающиеся феноменологическому объяснению, определенно указывают на то, что проблемы квантовой механики носят фундаментальный характер, и решение этих проблем необходимо искать в самих основаниях квантовой механики, основаниях физической реальности. И начинать надо с тщательного анализа, а возможно и пересмотра, таких оснований физической реальности как пространство и время, поскольку именно адекватные представления о пространстве и времени дают возможность наработать знание, не противоречащее окружающему нас физическому миру.

Структура пространства и времени

Дискуссия о структуре пространства и времени, суть которой заключается в том, чтобы сделать обоснованный выбор между непрерывной (континуальной) и дискретной структурой пространства и времени, имеет очень длительную историю и своими корнями уходит еще в античную философию, в рамках которой она долго и тщательно обсуждалась, но тем не менее, окончательного выбора так и не было сделано. То угасая, то вспыхивая вновь, дискуссия продолжается до сих пор, но каких-либо качественно новых аргументов так и не выдвинуто ни сторонниками континуализма, ни приверженцами дискретности2. Другое дело, что в наше время «идея пространственно-временной дискретности возникла в связи с крупными открытиями и в предчувствии больших возможностей, раскрывшихся благодаря им перед наукой, – короче, идея пространственно-временной дискретности в новое время возникла после того и тогда, как и когда развитие науки вплотную подвело к ней. Именно такая постановка вопроса типична для нашего времени.»  [3, стр.13].

Несмотря на то, что античная философия не смогла прийти к единому мнению по поводу выбора структуры пространства и времени, мы полагаем, что решающий аргумент в пользу дискретной структуры пространства и времени был выдвинут еще в античные времена Аристотелем3. Этот аргумент касается пространственной меры. Аристотель писал: "... мерою и началом является нечто единое и неделимое, ибо и при измерении линий мы пользуемся, как неделимой, тою, в которой один фут: всюду для меры мы ищем что-нибудь единое и неделимое, а таково то, что является простым или по качеству, или по количеству." [4, стр.165]. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что у непрерывного пространства не может быть меры, поскольку оно не содержит в себе ничего, что было бы способно сыграть роль "единого и неделимого", ибо непрерывное пространство с необходимостью является бесконечно делимым. А это означает, что непрерывное пространство не может существовать в том смысле, в котором существует наше физическое пространство. В то же время мы легко находим меру, а значит и доказательство осуществимости, для дискретного пространства. И эта мера - шаг дискретизации.

Поясним сказанное примером. Если под пространством мы будем понимать совокупность точек существования (материальных точек), то в качестве математической модели непрерывного пространства можно использовать множество действительных чисел (несчетное множество), а в качестве математической модели дискретного пространства использовать любое бесконечное счетное множество, например множество целых чисел. Теперь, если мы, базируясь на первой математической модели, захотим измерить расстояние между двумя произвольно выбранными точками в непрерывном пространстве, то мы столкнемся с принципиальными трудностями: во-первых, мы не сможем идентифицировать те точки, расстояние между которыми мы хотели бы измерить; а, во-вторых, мы не сможем измерить расстояние между выбранными точками.

Проблема идентификации точек в непрерывном пространстве связана с неразличимостью точек этого пространства вследствие того, что для множества действительных чисел не существует такого понятия, как "ближайшее число". Другими словами, если бы у нас была бесконечно тонкая игла и мы "ткнули" бы ею в непрерывное пространство, смоделированное множеством действительных чисел, то как бы мы ни увеличивали масштаб, мы не смогли бы отличить точку, на которую указывает игла от бесконечного числа окружающих ее точек.

Измерить расстояние между двумя точками в непрерывном пространстве также оказывается невозможным, но не только по причине невозможности идентифицировать сами точки, но и по причине отсутствия меры - единицы измерения. Для пространства в основании любой единицы измерения лежит расстояние между двумя ближайшими точками. Но такого расстояния, как мы уже указывали выше, в непрерывном пространстве просто не существует. Следовательно, у такого пространства не существует меры (в аристотелевом смысле).

Что касается дискретного пространства, то решение проблемы идентификации точек и измерения расстояния между двумя точками представляется тривиальным, поскольку для такого пространства вполне определено понятие "ближайшей точки".

Следует заметить, что далеко не только Аристотель приводил аргументы в пользу дискретности реального пространства. Так, например, знаменитый немецкий геометр Бернхард Риман писал: «Измерение заключается в последовательном прикладывании сравниваемых величин; поэтому возможность измерений обусловлена наличием некоторого способа переносить одну величину, принятую за единицу масштаба, по другой величине. Если такой способ не указан, то сравнивать две величины можно лишь в том случае, когда одна из них является частью другой, и тогда речь может идти лишь о «больше» или «меньше», а не о «сколько».». И далее: «Вопрос о том, справедливы ли допущения геометрии в бесконечно малом, тесно связан с вопросом о внутренней причине возникновения метрических отношений в пространстве. Этот вопрос, конечно, также относится к области учения о пространстве, и при рассмотрении его следует принять во внимание сделанное выше замечание о том, что в случае дискретного многообразия принцип метрических отношений содержится уже в самом понятии этого многообразия, тогда как в случае непрерывного многообразия его следует искать где-то в другом месте. Отсюда следует, что или то реальное, что создает идею пространства, образует дискретное многообразие, или же нужно пытаться объяснить возникновение метрических отношений чем-то внешним – силами связи, действующими на это реальное.» [5].

Таким образом, мы приходим к выводу о невозможности континуальности реального физического пространства, а, значит, нам необходимо более пристально взглянуть на дискретное пространство с тем, чтобы увидеть ближайшие последствия выбора в его пользу.

Свойства дискретного пространства и времени

Под дискретным пространством (пространство Существования, физическое пространство) мы будем понимать счетное множество точек существования, различенных на несчетном множестве точек континуального пространства (пространство Бытия, метафизическое пространство).

Прежде всего необходимо дополнить модель дискретного пространства возможностью движения, то есть различения во времени. Для этого мы просто введем в нашу модель принцип реновации (от латинского renovatio - возобновление). Этот принцип входил в концепцию дискретного пространства, наработанную еще в античной философии и, применительно к нашей модели, означает, что движение (т. е. изменение положения в дискретном пространстве) происходит не непрерывно, а скачкообразно. Нечто может находиться только в точках существования пространства (узлах пространства) и не может находиться между этими точками. При этом время, прошедшее между исчезновением нечто из одной точки существования и появлением его в другой, мы будем называть "квантом времени", а само перемещение - "квантом перемещения". Разумеется, квант перемещения возможен исключительно между ближайшими точками пространства, расстояние между которыми мы будем называть "квантом пространства".

Квант времени безусловно является инвариантом. В противном случае существование различных частей Вселенной не было бы согласовано и в ней царил бы хаос. В отличие от кванта времени, величина кванта пространства не может иметь единственное значение. Это связано с тем, что дискретное пространство должно быть геометрически изотропным, как минимум, на масштабах бо̀льших, чем классический радиус электрона (~10-15 м), ибо на сегодняшний день именно эта величина ограничивает масштаб расстояний, вне которого гипотетическая анизотропность дискетного пространства себя никак не проявляет. Но для того, чтобы дискретное пространство было изотропным необходима нерегулярность "решетки" точек существования, составляющих это пространство. Именно поэтому эта решетка не может быть, например, кубической. Для кубической пространственной решетки характерно, что расстояние между любыми двумя точками, измеренное в квантах пространства (квант пространства, в данном случае, по величине будет равен длине ребра кубической ячейки, из множества которых состоит эта решетка) будет равно соответствующему расстоянию в непрерывном пространстве только в том случае, если точки расположены на прямой, проходящей вдоль ребер составляющих решетку кубических ячеек. Во всех остальных случаях, вне зависимости от масштаба, расстояние в непрерывном пространстве будет меньше расстояния в дискретном пространстве. На Рисунке 1 изображен фрагмент двумерного регулярного пространства с квадратными ячейками. Хорошо видно, что окружность 1 (как геометрическое место точек, равно удаленных от центра) привычно выглядящая для нас в непрерывном пространстве, трансформируется в дискретном пространстве с квадратными ячейками в квадрат 2. При этом радиус окружности трансформируется из отрезка прямой линии 3 в ломаную линию 4.

 

Рисунок 1. Пример несоответствия геометрии в непрерывном и дискретном пространстве с регулярной (квадратной) решеткой.

 

На наш взгляд, дискретное пространство с нерегулярной решеткой может формироваться случайным образом с соблюдением единственного условия:



где,

l - величина текущего кванта пространства.

lnom- величина номинального кванта пространства. 

Δl - величина, определяющая границы вариабельности кванта пространства: .

Выполнение этого условия вполне достаточно, чтобы, начиная с определенного масштаба, дискретное пространство становилось в практическом смысле геометрически изотропным4.

Введение вариабельного кванта пространства делает необходимой переформулировку принципа изотахии5 для нашей модели дискретного пространства. Учитывая инвариантность кванта времени, из соотношения (1) следует, что принцип изотахии не может утверждать инвариант скорости перемещения между двумя ближайшими точками пространства. Также, как и для кванта пространства, в переформулированном принципе изотахии инвариантна не сама скорость, а промежуток скоростей. Скорость же становится инвариантной только на достаточно большом масштабе пространства.

Предложенная нами модель физического пространства вполне соответствует представлениям о дискретном пространстве античных философов. Тем не менее, из нее можно сделать совершенно нетривиальные выводы.

Во-первых, обратим внимание на то, что множество точек существования любого дискретного пространства является подмножеством множества точек непрерывного пространства. Это означает, что мы можем говорить о непрерывном пространстве как о множестве всех дискретных пространств. И в этом смысле, непрерывное пространство можно рассматривать как "пространство-Ничто", то есть как такое пространство, в котором в неразличенном (несуществующем) виде содержатся все возможные дискретные пространства. При этом, в силу указанного соотношения непрерывного и дискретного пространств, геометрия любого дискретного пространства будет неким приближением геометрии непрерывного пространства, которая дана нам как «истинная геометрия». Таким образом, геометрия выступает в роли фундаментального инварианта Бытия6.

То же самое мы можем сказать и о другом компоненте пространства-времени – о времени. Любое множество квантов времени является подмножеством непрерывного времени. Таким образом, непрерывное время есть ничто иное, как совокупность всех дискретных множеств времени. Но, поскольку непрерывное время мы не можем различить количественно – оно есть качественное время. Для качественного времени определены прошлое и будущее, но настоящее, как точка на оси времени, ввиду ее неразличимости, не определено. Количественным же время становится только в пределах существования, в рамках которого конкретизируются параметры кванта времени.

Другим следствием из принятой нами модели физического пространства является вероятностный характер движения в этом пространстве. Необходимость именно такого характера движения становится ясной из анализа процесса свободного движения в дискретном пространстве. На Рисунке 2 приведен фрагмент двумерного дискретного пространства7. Проанализируем, каким образом в этом пространстве может совершаться свободное движение из точки А в точку Б.


 Рисунок 2. Равновероятные траектории в дискретном пространстве.

Из физики мы знаем, что свободное движение тел равномерно и прямолинейно. Из геометрии Эвклида, в свою очередь, известно, что отрезок прямой линии есть кратчайшее расстояние между двумя точками, задающими концы этого отрезка. Но в дискретном пространстве между двумя точками в общем случае можно провести множество линий являющихся кратчайшим расстоянием между этими точками (на Рисунке 2 показаны лишь 5 из всех возможных наикратчайших линий). Из рисунка также видно, что все эти линии заключены в прямоугольнике с диагональю АБ и равны по длине 28 квантов пространства. По какой же из них должно совершаться перемещение? Очевидно, что выбор линии будет случайным, но в чем заключается механизм этой случайности? Ведь если выбор каждого шага свободного движения будет совершаться случайным образом по отношению ко всем ближайшим точкам, то движение будет не только не прямолинейным, но хаотичным, а, значит, маловероятно, что оно вообще приведет из точки А в точку Б. Таким образом, мы можем предположить, что должен действовать некий закон, который при сохранении случайности выбора шага свободного движения обеспечил бы движение по одной из наикратчайших линий соединяющих любые точки А и Б пространства.

В нашем случае для того, чтобы движение происходило по наикратчайшей линии, необходимо, чтобы в каждой точке траектории выбор следующей ближайшей точки осуществлялся в соответствии с двумя правилами9:

  1. Выбор производится между двумя ближайшими к текущей точками (в нашем случае из 4-х), расстояние от которых до точки Б является наименьшим среди ближайших точек. При этом выбранные две ближайшие точки будут лежать по разные стороны от отрезка в непрерывном пространстве, соединяющего текущую точку с точкой Б (Рисунок 3).
  2. После выбора двух ближайших точек, дальнейший выбор производится на основании розыгрыша вероятности (мы будем называть этот процесс «коллапсом вероятности» по аналогии с термином «коллапс волновой функции» используемом в квантовой физике) выбора этих точек. При этом величина вероятности для каждой точки определяется по формуле:

где,

P– вероятность выбора движения в направлении i (i = 1 или 2).

Li(i = 1 или 2) – проекция расстояния в непрерывном пространстве между текущей точкой и точкой Б на направления движения в сторону точки Т1 или Т2.



Рисунок 
3. Выбор направления движения в дискретном пространстве

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы в дискретном пространстве осуществлялось свободное движение, необходимо, чтобы в каждой точке траектории вектор вероятности9 был направлен в сторону конечной точки движения, а выбор следующей точки траектории в пользу одной из двух ближайших точек, осуществлялся в соответствии с величинами проекций вектора вероятности на ортогональные направления 1 и 2.

Обратим внимание на то, что в нашей модели для осуществления свободного движения необходимо, чтобы была задана «конечная точка» движения. Кавычки в данном случае поставлены с тем, чтобы указать на условность этой конечности. Она означает только то, что траектория свободного движения с необходимостью должна проходить через эту точку. На самом деле это скорее промежуточная точка, чем конечная. Но возникает вопрос: каким образом эта промежуточная точка определяется?

Как известно, движение есть результат воздействия силы. Если сила перестает действовать на движущийся объект, то его движение становится свободным. При этом направление свободного движения задается направлением действовавшей на него силы10. Таким образом, свободное движение всегда имеет вполне определенное направление. Это направление отображается прямой линией в непрерывном пространстве. Что касается дискретного пространства, то в случае, если оно конечно (что соответствует сегодняшним представлениям большинства физиков о физическом пространстве), то прямая, отображающая направление свободного движения в непрерывном пространстве, вообще может не проходить ни через одну точку дискретного пространства за исключением начальной. Имея это в виду, мы примем еще одно правило, на этот раз для определения конечной (промежуточной) точки свободного движения в дискретном пространстве: прямая, отображающая направление свободного движения в непрерывном пространстве, проходит через ту или иную точку дискретного пространства, если минимальное расстояние между этой точкой и прямой в непрерывном пространстве удовлетворяет соотношению:

где,

dmin - минимальное расстояние между точкой и прямой.

lnom- величина номинального кванта пространства. 

k – коэффициент от 0 до 1, характеризующий геометрические свойства данного пространства.

Таким образом, мы сконструировали условия, которые позволяют осуществлять свободное движение в дискретном пространстве. Нам остается только объяснить, каким образом происходит коллапс вероятности и выбирается ближайшая точка, через которую будет проходить траектория свободного движения. Но сначала нам нужно понять, что именно движется в сконструированном нами пространстве.

Из физики нам известно, что в пространстве движутся материальные тела. Но откуда берутся материальные тела и как они, вообще, попали в пространство?

Выше мы декларировали пространство как множество точек существования. Причем эти точки существуют не постоянно, а, как бы, мерцают – то существуют, то нет11. Сами по себе точки пространства перемещаться не могут. Тогда что же движется в пространстве?

Обратим внимание на то, что каждая точка существования в качестве сущего обладает сущностью, то есть набором свойств (потенциалов). Очевидно, что сущностно все точки пространства тождественны (то есть обладают одинаковым набором потенциалов). Но в количественном отношении эти потенциалы могут разниться. Разность потенциалов одного типа между данной точкой существования и ближайшими к ней точками инициирует процесс обмена потенциалами по определенным правилам для каждого типа потенциалов. Результат этого обмена и есть движение в пространстве. Другими словами, на этом уровне элементарности, в пространстве перемещаются не тела, а количества свойств (потенциалов) точек существования, которые мы будем называть экзистоунами12. Экзистоуны являются самыми элементарными квазичастицами, основой материи.

Движение экзистоуна под действием разности потенциалов может быть свободным, и тогда экзистоун будет сохранять направление своего движения, или вынужденным, при котором направление движения экзистоуна может быть изменено. Но в любом случае, вне зависимости от того, движется экзистоун свободно или под воздействием силы, выбор ближайшей точки, через которую будет проходить траектория движения, будет осуществляться на основе коллапса вероятности.

Поскольку движение экзистоуна – это самый элементарный процесс в физической реальности, то мы не можем предположить, что коллапс вероятности для выбора ближайшей точки будет осуществляться на основе каких-либо других физических процессов. Следовательно, тот процесс, результатом которого будет искомый выбор, должен осуществляться за пределами физической реальности, то есть за пределами материального мира вообще. И в этом выводе нет ничего нового, хотя бы уже потому, что именно на это обстоятельство намекал Альберт Эйнштейн в своей знаменитой реплике: «Бог не играет в кости со Вселенной!». Другое дело, что физическое сообщество так и не решилось ответить на вопрос о том, кто же или что же в эти «кости» играет?

В этой ситуации нам не остается ничего другого, как предположить существование некоего нематериального пространства, в котором и осуществляется этот выбор. Мы полагаем, что это нематериальное пространство есть ничто иное, как метафизическое пространство, пространство Бытия, на котором различено дискретное физическое пространство.  Но каким именно образом осуществляется выбор? какова его феноменология? – мы пока не знаем ответа на эти вопросы. Тем не менее, признавая нематериальность пространства, в котором происходит коллапс вероятности, как и нематериальность самого процесса коллапса, мы выводим проблему из сферы физики в сферу философии, тем самым, меняя парадигмальный базис изучения проблемы.

 От пространства к полям и веществу (от метафизики к физике)

После того, как мы подробно рассмотрели структуру дискретного пространства и времени и пришли к выводу, что элементарное движение в этом пространстве есть движение потенциалов точек существования, нам необходимо ответить на вопрос: каким образом потенциалы и их движение становятся тем, что мы воспринимаем как физические поля и физическое вещество?

Что касается физических полей, то их структура очень похожа на структуру дискретного пространства, описание которого мы дали в предыдущей части. Если приписать дискретному пространству существование нескольких типов экзистоунов, каждый из которых соответствует какому-либо типу бесструктурных элементарных частиц, то в этом случае феноменологическое описание дискретного пространства полностью совпадет с феноменологическим описанием физических полей, принятых в современной физике. При этом, однако, описание феноменологии известных свойств бесструктурных частиц должно производиться в терминах дискретного пространства-времени.

Для примера, рассмотрим свойства одной из наиболее известных бесструктурных частиц – фотона, который, как известно, является переносчиком взаимодействий электромагнитного поля.

Фотон – бесструктурная, безмассовая частица, характеризующаяся наличием постоянной скорости перемещения (скорость света) и длиной волны. Эти два свойства являются независимыми друг от друга и фундаментальными для фотона. Другие свойства фотона, такие, как, например, энергия есть ничто иное, как та или иная композиция его фундаментальных свойств.

Постоянство скорости перемещения фотона с очевидностью следует из описанной выше модели дискретного пространства-времени, если речь идет о расстояниях бо̀льших, чем классический радиус электрона (~10-15 м).

Роль длины волны фотона может играть расстояние до промежуточной точки. При этом для того, чтобы стабилизировать длину волны мы должны изменить правило выбора промежуточной точки, например, следующим образом (см. Рисунок 4): в качестве промежуточной (точка Б на рисунке) выбирается точка ближайшая по отношению к прямой, отображающей направление свободного движения в непрерывном пространстве, и расположенная внутри кольца с внешним диаметром:

и внутренним диаметром:

где,

λ – длина волны фотона.

lnom– величина номинального кванта пространства. 

k – коэффициент от 0 до 1, характеризующий геометрические свойства данного пространства.

Рисунок 4. Выбор промежуточной точки для стабилизации длины волны фотона.

Такая модель фотона позволяет трактовать его движение через промежуточные точки как прямолинейное движение корпускулярной частицы, а движение фотона между промежуточными точками как волновое движение (именно движение экзистоуна между промежуточными точками раскрывает нам феноменологию таких физических эффектов как дифракция и интерференция).

Аналогичный подход может быть положен и в основу поиска механизма трансформации дискретного пространства в вещество.  Одним из главных отличий вещества от полевого излучения является произвольная (но меньшая, чем скорость света) скорость движения. Этого эффекта можно добиться, если предположить, что при определенных условиях экзистоуны способны двигаться по замкнутым траекториям. При этом частицей вещества будет не сам экзистоун, а вся описываемая им при движении замкнутая траектория13. А движением частицы вещества будет движение центра этой замкнутой траектории. Поэтому в отличии от линейного экзистоуна, движение которого происходит от одного узла дискретного пространства к другому вне зависимости от направления движения, круговой экзистоун в плоскости замкнутой траектории движется не в дискретном, а в квази-непрерывном пространстве. Более того, поскольку вероятностный характер движения присущ лишь экзистоуну описывающему замкнутую траекторию, а не самой траектории, то характер движения кругового экзистоуна в плоскости замкнутой траектории оказывается детерминированным. Однако само движение кругового экзистоуна останется дискретным, т.е. будет происходить от точки к точке, но эти точки в общем случае не будут совпадать с узлами дискретного пространства. Что касается движения кругового экзистоуна в трехмерном пространстве, то это движение представимо в виде суммы двух движений: движения в плоскости замкнутой траектории и движения в перпендикулярном к этой плоскости направлении. При этом второе движение обладает всеми признаками полевого излучения, т.е. является дискретным и вероятностным. Соотношение же между этими двумя движениями дает представление о вещественной и волновой составляющей частицы. Таким образом, модель кругового экзистоуна раскрывает нам феноменологию корпускулярно-волнового дуализма и вносит весомый аргумент в пользу гипотезы Луи Де Бройля.

Необходимо заметить, что идея трансформации поля (линейный экзистоун) в вещество (круговой экзистоун) уже известна в квантовой физике. Так, например, А.Кирьяко выдвинул постулат о том, что «при определенных внешних условиях элементарная электромагнитная волна (ЭМ-струна) может начать двигаться по некоторой замкнутой криволинейной траектории, образуя относительно устойчивые конструкции различного типа –электромагнитные частицы (ЭМ-частицы)» [6].

Было проведено компьютерное моделирование движения прямолинейного и кругового экзистоунов на двумерной квадратной пространственной сетке. Для прямолинейного экзистоуна моделировалось свободное движение между двумя узлами дискретного пространства.

В качестве замкнутой траектории для кругового экзистоуна была выбрана окружность. Для движения по окружности14 в дискретном пространстве необходимо, чтобы вектор вероятности в каждой точке нахождения экзистоуна был бы перпендикулярен отрезку, проходящему через точку, в которой находится экзистоун, и центр этой окружности.  При этом, однако, отклонение траектории реального движения экзистоуна от окружности в силу дискретности пространства может быть весьма значительным, но чем больше радиус движения экзистоуна, тем стабильнее его траектория. 

На Рисунке 5 приведены результаты моделирования (красным цветом обозначено геометрическое место точек, через которые в процессе своего движения в дискретном пространстве проходили экзистоуны, а черным цветом обозначены идеальные траектории движения в непрерывном пространстве). При моделировании экзистоунов использовались следующие параметры:

  1. «Линейные» экзистоуны.
  • Расстояние между конечными точками: 1500 квантов пространства.
  • Угол к пространственной сетке: 45 градусов.
  • Количество экзистоунов: 3000.
  1. Круговой экзистоун.
  • Номинальный радиус окружности: 120000 квантов пространства.
  • Количество оборотов экзистоуна: 200.

 

Рисунок 5. Модель движения в дискретном пространстве прямолинейного и кругового экзистоунов.

 

Из рисунка следует, что траектории в дискретном пространстве как прямолинейного, так и кругового экзистоунов проходят через точки, расположенные в достаточной близости от идеальной траектории в непрерывном пространстве. Это происходит потому, что чем дальше траектория движения экзистоуна удаляется от идеальной траектории, тем меньше вероятность её актуализации. Таким образом, мы приходим к выводу, что введение дискретности физического пространства не приводит к размазанности реальных траекторий по всей области возможных траекторий, а лишь придает некую «толщину» идеальной траектории в непрерывном пространстве.

Завершающее обсуждение

Предложенная модель оснований физической реальности доказательно утверждает дискретный характер физического пространства и времени, из чего с необходимостью следует вероятностный характер движения. При этом пространство анизотропное на малых масштабах становится изотропным в практическом смысле на масштабах бо́льших, чем 10‑15м, а дискретный и вероятностный характер движения линейных экзистоунов – фундаментальных квазичастиц, составляющих основу материи, трансформируется в квази-непрерывный и детерминированный характер движения вещества в силу специфики его структуры.

Было показано, что для описания физической реальности достаточно задания дискретного пространства и времени. При этом важно, чтобы точки существования – узлы пространства, обладали свойствами (потенциалами) и обменивались ими по определенным правилам.

С момента зарождения идеи дискретности не прекращаются попытки построить специальную геометрию дискретного пространства. Однако в ходе нашего исследования мы выяснили, что геометрия пространства является фундаментальным связующим для Бытия и Сущего, поскольку геометрия любого дискретного пространства (Сущего) есть не что иное, как аппроксимация континуальной геометрии Бытия на конкретные параметры дискретности данного пространства. Это означает, что специфически дискретная геометрия, отражающая свойства реального пространства, невозможна. Геометрия предзадана дискретному пространству15. И поскольку физическое пространство-время различено на метафизическом пространстве-времени и наследует (геометрию) ему, то мы можем говорить о сдвоенности реального пространства-времени, в котором физическое пространство-время является лишь чувственно, а значит и экспериментально, постигаемой частью.

Квант времени инвариантен. При этом он инвариантен не только для нашей Вселенной, но его инвариантность распространяется на всё множество возможных пространств, на всю совокупность Сущего, т.е. квант времени является единой мерой всего Сущего. Это следует из требования непересекаемости пространств между собой.  Обеспечить выполнение данного требования путем смещения точек существования одного пространства относительно другого не удастся, поскольку все дискретные пространства являются подпространством единого континуального пространства Бытия. Поэтому для того, чтобы дискретные пространства не пересекались друг с другом, необходимо, чтобы они не имели общих моментов существования, а для этого квант времени должен быть одинаков для всех пространств.  Другими словами, геометрические точки существования расположены в одном непрерывным пространстве и могут геометрически совпадать или не совпадать друг с другом, но должны существовать в разные моменты времени.

Из фундаментальной инвариантности кванта времени вытекает возможность оценить мощность множества всех пространств, составляющих Сущее. Эта мощность равна мощности множества точек, составляющих квант времени.

В процессе исследования мы с необходимостью вышли за пределы физической парадигмы, признав насущность единства метафизического и физического пространства для моделирования оснований физической реальности. В этой ситуации вопросы, адресованные физическому пространству, на которые физическое сообщество так и не сумело найти ответа, теперь могут быть переадресованы метафизическому пространству.

Следует еще раз подчеркнуть, что представленная модель — это модель оснований физической реальности, а не самой физической реальности, ибо ни пространство, ни время, ни экзистоун не могут быть обнаружены физическими методами. Физическая реальность начинается с форм движения экзистоунов, поскольку в создании этих форм впервые участвуют аксиоматические правила, которые мы называем физическими законами. Сформулированные в данном тексте несколько таких правил претендуют на истинность лишь в первом приближении до тех пор, пока с помощью этих (а, возможно, еще и дополнительных) правил не будут смоделированы все аспекты физической реальности. И только в этом случае мы сможем надеяться на появление единой физической теории микромира.

Примечания

1. Справедливости ради, необходимо отметить, что хотя Дэвид Мермин сформулировал и озвучил указанный афоризм, он не был сторонником воспевавшегося в нем подхода. Напротив, его процитированная статья была направлена на то, чтобы физическое сообщество не оставляло попыток выстроить ясную и понятную феноменологию квантовой механики.

2. С подробностями истории этой дискуссии можно ознакомиться здесь: [3], [7].

3. Как ни странно, но выдвинувший этот аргумент Аристотель был сторонником непрерывности пространства и времени.

4. Эта идея перекликается с идеями дискретной геометрии Бранислава Петронивича [9].

5. Один из принципов, лежащих в основе представлений античных философов о дискретном пространстве-времени, согласно которому все атомы движутся с одинаковой скоростью.

6. Здесь и далее Бытие следует трактовать в аристотелевом смысле, т.е. Бытие и Сущее означают, что одно есть в возможности, другое – в действительности. ([4, стр.87].

7. Хотя, как мы уже отмечали выше, пространственная решетка в реальности не может быть квадратной, мы использовали именно квадратных решётку, так как такой тип решетки наилучшим образом подходит для иллюстраций дискретного пространства.

8. Данные правила корректны только для двумерной квадратной пространственной решетки. В общем случае они будут существенно сложнее.

9. «Вектор вероятности» отличается от обычного вектора тем, что сумма проекций вектора вероятности на ортогональные направления 1 и 2 равна единице.

10. Здесь под «силой» нужно понимать некую «квази-силу», так как на том уровне элементарности, на котором мы ведем рассмотрение, сила, поскольку ни массы, ни самого физического тела еще не существует, задает лишь направление движения.

11. Мы ничего не говорили о времени существования в одном цикле, а, лишь, обратили внимание на время между циклами. Дело в том, что также, как сами точки существования не имеют геометрических размеров, так и время существования является «точечным», то есть нулевым по продолжительности.

12. От exist (англ.) – существовать и stone (англ.) – камень, т.е. "(краеугольный) камень существования".

13. В такой интерпретации можно увидеть аналогию с демокритовским соотношением атомов и амеров: амеры входят в состав атомов, но атомы, при этом, не являются простой совокупностью амеров. Также, как и демокритовские атомы – вещество (поле) чувственно постигаемо, а экзистоун, также, как и амер – интеллигибелен.

14. Очевидно, что в случае дискретного пространства, окружность аппроксимируется неким замкнутым односвязным многоугольником.

15. К такому же выводу, хотя и из других предпосылок, пришёл и Кант, который утверждал, что «Геометрия есть наука, определяющая свойства пространства синтетически и тем не менее a priori.» [8, стр.80].

Библиографический список:

1. H. E. "Relative State" Formulation of Quantum Mechanics // Reviews of Modern Physics, Vol. 29, 1957. pp. 454-462.
2. Mermin N.D. What's wrong with this pillow? // Physics Today, Vol. 42, No. 4, 1989. P. 9.
3. Вяльцев А.Н. Дискретное пространство-время. Москва: КомКнига, 2007.
4. Аристотель. Метафизика. Соцэкгиз, 1934.
5. Риман Б. О гипотезах, лежащих в основании геометрии. // Об основах геометрии., 1956. pp. 311, 323-324.
6. Кирьяко А.Г. Теория нелинейных волн, адекватная квантовой теории поля. BODlib, 2006. 6 pp.
7. Ахундов М.Д. Проблема прерывности и непрерывности пространства и времени. Москва: Наука, 1974.
8. Кант И. Критика чистого разума. Москва: Наука, 1999.
9. Petronievics B. Principien der Metaphysik // Allgemeine Ontologie und die formalen Kategorien, Vol. Bd.1, No. Abt.1, 1904.




Рецензии:

7.04.2022, 11:04 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: РЕЦЕНЗИЯ на статью «Метафизическиие основания физической реальности» автора Балиева Леонида Оганесовича 1. Аннотация статьи с ПРЕДЛОЖЕНИЯ «Наши представления о пространстве….» не отражает того, что сделано автором и на основании чего. Стало быть, Аннотацию надо отредактировать и привести ее в нормальный вид, типа «На основании того-то и того-то, показано, что …. И т.д.» 2. 2. Автор затрагивая фундаментальные проблемы мироздания указывает, что с древности до наших дней имелось множество ДИСКУССИЙ. К сожалению, автор не приводит ни одной из них по той ПРОСТОЙ причине, что, как известно, НАУЧНЫЕ ДИСКУССИИ , когда бы они не проводились и между кем, преследуют ОДНУ цель – выявление истины. Если же этих истин не было выявлено, то ЭТО были не дискуссии НАУЧНЫЕ, а около научный СПОР, ни чем не завершившийся в смысле установления истины. Стало быть, эту часть материала надо подправить. 3. Автор понимает, что без обще понимаемых понятий таким КАТЕГОРИЯМ, как пространство и время, СТАТЬЯ не может публиковаться, ибо непонятно о чем пишет автор: 3.1.Так, он полагает, что «Для пространства в основании любой единицы измерения лежит расстояние между двумя ближайшими точками. Но такого расстояния, как мы уже указывали выше, в непрерывном пространстве просто не существует. Следовательно, у такого пространства не существует меры (в аристотелевом смысле).». Но, если нет меры, то нет и пространства. О чем же пишет АВТОР? О том ЧЕГО НЕТ? Стало быть, эту часть статьи автору необходимо тщательно продумать. 3.2. Далее, автор пишет «Под дискретным пространством (пространство Существования, физическое пространство) мы будем понимать счетное множество точек существования, различенных на несчетном множестве точек континуального пространства (пространство Бытия, метафизическое пространство)». Здесь автор противоречит сам себе – Сперва пишет о том, что пространства как бы нет, а потом неожиданно появляется новая категория «счетное множество точек существования». 3.3. «То же самое мы можем сказать и о другом компоненте пространства-времени – о времени. Любое множество квантов времени является подмножеством непрерывного времени.». Автор опять не дает определения ВРЕМЕНИ, как не коей категории, которую он объединяет с несуществующим пространством, вводя новое для читателей понятие «квант времени». Но «квант времени» без понятия о «времени» - это такое же абстрактное ни чем не определенное понятие, как и несуществующее пространство, ибо у пространства нет меры. СМтало быть, автору надо дать четкое определение категории времени, а уж затем говорить о КВАНТАХ этого времени. 4. Автор пишет о фотонах «Фотон – бесструктурная, безмассовая частица, характеризующаяся наличием постоянной скорости перемещения (скорость света) и длиной волны. Эти два свойства являются независимыми друг от друга и фундаментальными для фотона. Другие свойства фотона, такие, как, например, энергия есть ничто иное, как та или иная композиция его фундаментальных свойств.» К сожалению, автор не ссылается на источник, где можно было узнать, кто, в каком из экспериментов установил, что фотон – это то, о чем пишет автор. Но насколько известно из сведений о физических экспериментах, такого никто и нигде никогда не устанавливал. Гипотезы есть. Но тогда надо говорить о ЧЬИХ-то гипотезах и как к этим гипотезам относится АВТОР на фоне ТРЕБОВАНИЯ Декарта и Ньютона, которые, как известно, ГИПОТЕЗ не принимали за установленные факты. Стало быть, последующие расчеты АВТОРА на гипотезах о фотоне – это не более ЧЕМ применение несуществующих объектов физической картины мира для описания того, на что претендует автор. ВЫВОД – до устранения замечаний статья не может быть опубликована в научном журнале.

14.04.2022 21:21 Ответ на рецензию автора Балиев Леонид Оганесович:
Уважаемый рецензент, Я внимательно изучил написанную Вами рецензию и считаю необходимым отметить следующее: Вы пишите: «Аннотация статьи с ПРЕДЛОЖЕНИЯ «Наши представления о пространстве….» не отражает того, что сделано автором и на основании чего. Стало быть, Аннотацию надо отредактировать и привести ее в нормальный вид, типа «На основании того-то и того-то, показано, что …. И т.д.»» Довожу до Вашего сведения, что аннотация излагается в свободной форме и то, каким образом ее следует начинать никак не регламентируется. Вы пишите: «Автор затрагивая фундаментальные проблемы мироздания указывает, что с древности до наших дней имелось множество ДИСКУССИЙ. К сожалению, автор не приводит ни одной из них по той ПРОСТОЙ причине, что, как известно, НАУЧНЫЕ ДИСКУССИИ , когда бы они не проводились и между кем, преследуют ОДНУ цель – выявление истины. Если же этих истин не было выявлено, то ЭТО были не дискуссии НАУЧНЫЕ, а около научный СПОР, ни чем не завершившийся в смысле установления истины. Стало быть, эту часть материала надо подправить.» Тот факт, что научная дискуссия направлена на выяснение истины вовсе не гарантирует ее (истины) достижение. В противном случае, например, квантовая физика, которая отличается тем, что в ней одновременно используется множество не совпадающих теорий, по поводу которых постоянно ведутся дискуссии, должна бы быть лишена статуса науки. Вы пишите: «Автор понимает, что без обще понимаемых понятий таким КАТЕГОРИЯМ, как пространство и время, СТАТЬЯ не может публиковаться». В виду того, что приведенная фраза, на мой взгляд, совершенно лишена какого бы то ни было смысла, я не смогу ее прокомментировать. Вы пишите: «Но, если нет меры, то нет и пространства. О чем же пишет АВТОР? О том ЧЕГО НЕТ?» Отсутствие у пространства меры (в том понимании меры, которое использовано в статье) не равноценно отсутствию самого пространства. Тут у Вас логическая ошибка. Вы пишите: «Здесь автор противоречит сам себе – Сперва пишет о том, что пространства как бы нет, а потом неожиданно появляется новая категория «счетное множество точек существования»». Здесь нет никакого противоречия, поскольку я нигде не утверждал, что пространства нет. Вы пишите: «СМтало быть, автору надо дать четкое определение категории времени, а уж затем говорить о КВАНТАХ этого времени.» Философ Иммануил Кант посвятил много времени изучению природы наших представлений о пространстве и времени и пришел к выводу, что пространство и время — это не понятия, а априорные формы созерцания. Я согласен с ним. И в этом смысле, давать какие-либо определения пространству и времени – занятие неблагодарное и бессмысленное. Вы пишите: «К сожалению, автор не ссылается на источник, где можно было узнать, кто, в каком из экспериментов установил, что фотон – это то, о чем пишет автор.» Я, действительно, не стал приводить источник, поскольку данное представление о фотоне является общепринятым и общераспространенным. Впрочем, мне не трудно привести один из источников: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BD Вы пишете: «… на фоне ТРЕБОВАНИЯ Декарта и Ньютона, которые, как известно, ГИПОТЕЗ не принимали за установленные факты.» Во-первых, Вы исказили высказывание Ньютона: «Гипотез не измышляю!». А во-вторых, Декарт здесь совсем ни при чем. Имея в виду вышеизложенное, я не вижу оснований для внесения изменений в свою статью. С уважением, Л.О.Балиев, автор.

17.04.2022, 10:19 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Автор не устранил ни одного из замечаний, включая самое простое по аннотации. 2.Мало того, автор не привел обоснований, почему не надо эти замечания устранять ПИШЕТ: "Философ Иммануил Кант посвятил много времени изучению природы наших представлений о пространстве и времени и пришел к выводу, что пространство и время — это не понятия, а априорные формы созерцания. Я согласен с ним. И в этом смысле, давать какие-либо определения пространству и времени – занятие неблагодарное и бессмысленное". 3. Особым БЛЕСКОМ автор считает поправку мнения со ссылкой на Декарта и Ньютона, оставив одного Ньютона. В разорванном таким приемом контексте автор испытывает блаженство, хотя это не устраняет того факта, что после ответа АВТОРА становится ВПОЛНЕ ясно, что автор не статью научную ваял, а писал реферат, сотканный из мыслей автора о созерцании ИМ, и никем иным, скрывая ПРИНЦИП СОЗЕРЦАНИЯ. Конечно, ОСОБАЯ вершина мысли АВТОРА ОБ АПРИОРНЫХ формах созерцания. Но для кого АПРИОРНЫХ - автор не пишет. Остается вопрос задать: "Для кого созерцательно-априорных, да еще и до такой степени, что их НЕТ?" ОТВЕТ У АВТОРА ОДИН - ДЛЯ НЕГО, для автора. Так и успокойтесь - вы уже это сочинение сваяли, читайте и созерцайте и даже под подушку можете себе свою писание положить. Этого никто вам не может запретить. Но вы же пишите в журнал НАУЧНЫЙ. А в нем публикуются ТОЛЬКО научные статьи. Ваша статья научной не является, она является даже не ИТОГОМ созерцания, а итогом ваших размышлений о том, чего нет - ни о пространстве, ни о времени, ни, ТЕМ БОЛЕЕ, о третьей категории, каковой является "Пространство-Время". Т.е. материал автора - не научная статья. Он и сам не знает, что же он сделал с точки зрения научной полезности и новизны. 4. Таким образом,публикацию сочинения НИ О ЧЕМ, а только об априорных НИ ДЛЯ КОГО, кроме как для автора, понятий, которых так же нет и быть не может, РЕКОМЕНДОВАТЬ для публикации в научном журнале не имеет смысла.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх