НОВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ А.П.Ефремов РУДН 2008

НОВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О СТРОЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ
А.П.Ефремов
РУДН 2008
ЗАЧЕМ НУЖНО ЗНАТЬ ЧЕЛОВЕКУ?
Вопрос:
нужно
ли это
знание?
ИНТЕРЕСНО, ЛЮБОПЫТНО
Ответ:
ЭТО ВНЕШНИЙ ИМПЕРАТИВ: ИЩИ!
Это
знание
нужно!
Прогресс науки не остановить ничем:
термоядерная бомба, клоны, sky-net
СЛЕДУЕТ ПРЕДУГАДАТЬ РАЗВИТИЕ
СИТУАЦИИ НА ВРЕМЯ ВПЕРЕД ДЛЯ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВА, ПРЕДУПРЕДИТЬ
ОПАСНОСТИ
Это знание – из той же серии
Человечество будет стремиться к познанию,
чего бы это не стоило!
КАКОВЫ ПУТИ ПОЗНАНИЯ УСТРОЙСТВА МИРА?
ПУТЬ
ЭКСПЕРИМЕНТА
ФЕНОМЕНОЛОГИЯ
Ставится опыт или
делается
наблюдение,
результат
описывается
математически
«Гипотез не
измышляю!»
Законы Ньютона –
основа классической
механики
Закон «всемирного
тяготения» - (спор о
приоритете с Р.Гуком)
Спектральное
разложение света
ИСААК НЬЮТОН
1642-1727
Основы математического
анализа
ЭВОЛЮЦИЯ ФИЗИКИ
Арифметика
Алгебра
Функциональный
анализ
Обыкновенные
дифференциальные
уравнения
Геометрия
Тригонометрия
Неевклидова
геометрия
Уравнения
в частных
производных
Торсионные
поля
Матанализ
Механика
(Аристотель)
Галилей
Ньютон
Астрономия
(Аристотель
Птолемей)
Кеплер
Коперник
Майкельсон
Морли
Эйнштейн
Лагранж
МЕХАНИКА
НЬЮТОНА
Гамильтон
Эйлер
КЛАССИЧЕСКАЯ
МЕХАНИКА
Специальная
теория
относительности
Эйнштейн
Гильберт
Общая
теория
относительности
Квантовая
гравитация
Резерфорд
Бор
Бернулли
Классическая
механика
слошной среды
Шредингер
Гайзенберг
Дирак
КВАНТОВАЯ
МЕХАНИКА
Релятивистская
квантовая
механика
Физика спиноров
Физика
плазмы
Закон
Кулона
Лоренц
Боголюбов
Квантовая
электродинамика
Теория
кварков
Квантовая
теория
поля
Квантовая
хромодинамика
Фейнман
Калибровочные
поля
Янг
Закон
Фарадея
Янтарь
КЛАССИЧЕСКАЯ
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
МАКСВЕЛЛА
Классическая
теория
поля
Закон
Ампера
Квантовая
статистика
Закон
Бойля-Мариотта
Теплота
Гипотеза
теплорода
(флогистона)
Миллс
Клапейрон
Молекулярно
кмнетическая
теория
строения
вещества
Закон
Гей-Люссака
Закон
Шарля
Цикл
Карно
Лиувилль
Больцман
ТЕРМОДИНАМИКА
СТАТИСТИЧЕСКАЯ
ФИЗИКА
Гиббс
Менделеев
Теория вероятностей
d\q-basis\article\scheme1.doc
Есть другой
путь познания
строения мира:
эмпирикотеоретический
Схема возникновения теории относительности
Эйнштейна
Закон Кулона
?
Закон Фарадея
Закон Ампера
Механика
Ньютона
Электродинамика
Максвелла
Преобразования
Лоренца
Теория
относительности
Эйнштейна
Из теории относительности Эйнштейна
Точнее, из преобразований Лоренца следует:
Если наблюдать лабораторию из другой, движущейся
относительно нее, то будет казаться что:
1) длина отрезка прямой линии короче
2) часы идут медленнее
3) постоянная ось гироскопа поворачивается
Часть этих эффектов наблюдалась на опыте
Модель вселенной в теории Эйнштейна:
Четыре измерения
3 (наше пространство) + 1 (геометрическое время)
Эта эвристическая модель сегодня считается
общепринятой
ВРЕМЯ
ЧЕТЫРЕХМЕРНОЕ
ПРОСТРАНСТВОВРЕМЯ
А.ЭЙНШТЕЙН,
Г.МИНКОВСКИЙ
ПРОСТРАНСТВО
НА БАЗЕ 4-Х МЕРНОЙ МОДЕЛИ ВСЕЛЕННОЙ
ПОСТРОЕНО МНОЖЕСТВО ФИЗИЧЕСКИХ
ТЕОРИЙ:
Специальная теория относительности
(релятивистская механика)
Теория электродинамики Максвелла
Общая теория относительности
Теория релятивистских спиноров
(релятивистская квантовая механика)
Теория калибровочных полей
НО МНОГИЕ ТЕОРИИ ИМЕЮТ НЕДОСТАТКИ:
специальная теория относительности Эйнштейна не
позволяет изучать сложные движения лабораторий
квантовая электродинамика при расчетах дает
бесконечности
нельзя совсем построить квантовую гравитацию
большинство теорий строится опять-таки эвристически,
поскольку есть «общепризнанный» формализм
построения таких теорий
в целом – слишком много возможностей
НО ЕСТЬ ЕЩЕ
ОДИН ПУТЬ
ПОЗНАНИЯ МИРА:
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ
ВОПРОС:
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО, СОЗДАЕТ
МАТЕМАТИКУ ИЛИ ОТКРЫВАЕТ ЕЕ?
Предположение:
Математика открывается, а не создается,
очень много удивительных примеров:
Эварист Галуа
1811-1832
Нильс Абель
1802-1829
Николай
Лобачевский
1792-1856
СРИНИВАСА
РАМАНУДЖАН
1887 - 1920
«Он говорил, что формулы ему
внушает во сне богиня
Намаккальи
Вставая по утрам с кровати, он
записывал готовые формулы,
после чего быстро проверял их
Но строгие доказательства не
всегда ему удавались
Он был одержим страстью
познания математических истин
Он обладал мистическим даром
выписывать выражения
сложнейших функций»
«Это было молниеносное прозрение,
фантастический взлёт мысли»
Годфри Харди
(1877-1947)
ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ
СТРУКТУРЫ
АЛГЕБРЫ
Вспомним школу… «Алгебра» А.П.Киселева …
Мы думали, что это – все про алгебру, как мы
ошибались!
Алгебра действительных (вещественных) чисел:
1, 2, 3 …
натуральные числа, плюс
0, -1, -2, -3 ….
целые числа, плюс
1/2; 1/3; 1/7; 0,15 …
рациональные числа, плюс
иррациональные числа, плюс
2 ; 3 5 ; 10 1021 ...
  3,1414; e  2,7181
...
трансцендентные
числа
Все это в сумме составляет действительные или
вещественные числа с хорошими:
сложением – вычитанием, умножением – делением
У действительных чисел есть всего одна единица: 1
Геометрический образ – линия (прямая); каждой точке
на линии соответствует одно действительное число
Алгебра комплексных чисел
Первые сведения – из XVI в (Джероламо Кардано, 1545 г.)
Впервые изучены: Жан-Лерон Даламбер (1747), Леонард
Эйлер (1777), Карл Гаусс (1779)
Комплексные числа – обобщение действительных чисел:
к вещественным числам добавились «мнимые» числа,
имеющие свою особую единицу i   1
Здесь тоже хорошие:
сложение – вычитание, умножение – деление
Но здесь две единицы: 1 и i
Готфрид Лейбниц:
Мнимые числа – самое подходящее место для
обитания божественого духа, они представляются мне
промежуточным состоянием
между бытием и небытием
АЛГЕБРА КВАТЕРНИОННЫХ ЧИСЕЛ
Великий ирландский
математик и физик Уильям
Роуэн Гамильтон (1806-1865)
Проходя здесь
16 марта 1843 года,
сэр Уильям Роуэн Гамильтон
в гениальном озарении открыл
фундаментальную формулу
умножения кватернионов
и начертал ее на камне этого моста
i 2  j 2  k 2  ijk  1
Гамильтон сделал еще
одно потрясающее
открытие: числа новой
алгебры похожи на
направленные отрезки в
трехмерном мире
k
i
Одна из единиц – особая,
всегда постоянная
Три остальные единицы ведут
себя как три оси координат
Эти оси Р. Декарт (1596-1650)
эмпирически ввел для
описания событий в нашем
пространстве.
Но они – как выяснилось – уже
содержатся в Q-математике!
j
Выходит, что чисто
математическая структура – Qалгебра – описывает
геометрию пространства, в
котором мы живем
На рубеже XX века
немецкий математик
Фердинанд Фробениус доказал,
что алгебра кватернионов является последней
по числу размерностей
– исключительной алгеброй –
с «хорошим» умножением и делением.
Больше в природе таких алгебр нет!
ЧТО НЕОЖИДАННО
ОБНАРУЖИЛОСЬ В
СТРУКТУРЕ МАТЕМАТИКИ
КВАТЕРНИОНОВ:
В Qматематике
нашелся почти
весь спектр
направлений
современной
физики
Тезис
Q-математика
содержит в себе
много сведений о
строении мира
Механика
- А.Ефремов 1986 г.
Электродинамика
- Р.Фютер
1937 г.
Квантовая механика
- А.Ефремов 1983 г.
Спинорные поля Дирака - А.Ефремов 1983 г.
Сильные взаимодействия- А.Ефремов 1990 г.
НО САМОЕ НЕОЖИДАННОЕ И УДИВИТЕЛЬНОЕ:
В Q-МАТЕМАТИКЕ ЕСТЬ ПОЛНОЕ ОПИСАНИЕ
ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ!
ИЗ Q-МАТЕМАТИКИ СЛЕДУЕТ ДРУГАЯ ТЕОРИЯ
ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (Q-ТЕОРИЯ)
(А.Ефремов, 1993 г.)
Q-теория предсказывает все известные эффекты теории
Эйнштейна и даже больше, но описывает совсем другую
геометрию строения мира!
О преимуществах Q-теории:
возникает не эвристически, а естественно – как базовая
структура Q-математики
расчеты эффектов относительного движения
чрезвычайно просты
более того, некоторые сложные задачи, не решенные в
теории Эйнштейна, решаются точно!
ЭФФЕКТЫ СТО
«Сокращение длин»
 cosh 


H 3    i sinh 

0


3
  H 
dt p1  dr q 2  dt p1  dr  q 2 
i sinh 
cosh 
0
0

0
1 
dt   dt cosh  dr sinh
dr   dt sinh  dr cosh
Параллельное движение
V ()  V ()
V ()  ?
 


  H3


1
2
V1  V2
V ()  tanh(  1   2 ) 
1  V1 V2
Непараллельное движение
V ()  V ()
V ( ' )  ?
  H 3 2 R1 H 3 1 

(V1  V2 ) 2  (V1  V2 ) 2
V 
1  V1  V2
2
Диаграмма
скоростей
для двух
непараллель
-ных
Н-поворотов
НЕИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА
 (t )  {p k  [ Z  (t  ) ], q k  [( Z  (t ) ]}
  O (Z  ) 
ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ
 наблюдается из 
 (t )   t 
  H 3 (t ) 
1

t (t )  ln  t  1  ( t )

 наблюдается из 
2

1
t (t )  arctan [sinh(  t )]


a(t ) 
[1  ( t ) 2 ]3 / 2
a (t ) 
V (t )  tanh [sinh ( t )] 
r (t ) 
1

1  ( t ) 
2
  H 3 (t ) 
1

t
1  ( t )
2

cosh2 ( t )
V (t )  tanh( t )
r (t ) 
1

ln [cosh ( t )]
ПРЕЦЕССИЯ ТОМАСА
 

  R1 H 2 R1 
T   ()   ()   (1  cosh )
T  
0
0   cosh
 q1   1
  

 q 2    0 cos   sin     0
 q   0 sin   cos    i sinh
 3  

q 2
3
 sin {[ ()   ()] t}  sinh 2
 V 
2
 
2c
0  i sinh   1
0

1
0
  0 cos
0 cosh   0  sin 

2
sin  () t sin  () t
0   q1 
 
sin    q 2 
cos   q 3 
РЕЛЯТИВИСТСКИЙ
СДВИГ
ПОЛОЖЕНИЯ
СПУТНИКОВ
ПЛАНЕТ
 
 ()   () cosh (t )
 theor (t )   (t 0 ) t 
 VE VP
 real (t )    () dt 
V 2  x12  x 22  VE2  VP2  2VEVP cos(   )  tanh 2 
   real   theor 
 VE VP 
c2
c
2
sin (   ) 
1      t 


t
ТАБЛИЦА РЕЛЯТИВИСТСКИХ СДВИГОВ ПОЛОЖЕНИЯ
РЕЛЯТИВИСТСКИЙ СДВИГ СПУТНИКОВ МАРСА И ЮПИТЕРА
СПУТНИКОВ МАРСА И ЮПИТЕРА
время наблюдения лет
100
скорость Земли км/с
29,8
скорость света км/с
300000
ПЛАНЕТА ее скорость км/с
Марс
24,1
Юпитер
13,1
СПУТНИК:
Фобос Деймос Метис Адрастея Амальтея Теба
Ио
Европа
орбитальный период зем.сут.
0,32
1,26
0,29
0,30
0,50
0,67
1,77
3,55
орбитальный период
с
27570
109037
25469
25770
43044 58277 152928 306720
радиус орбиты
км
9378
23459
128000
129000
181300 222000 422000 671000
циклическая частота 1/с
0,00023
0,00006 0,00025
0,00024
0,00015 0,00011 0,00004 0,00002
угловой сдвиг рад
0,00574
0,00145
0,0034
0,0033
0,0020 0,0015 0,0006 0,0003
угловой сдвиг угл.мин
18,2
4,6
10,6
10,5
6,3
4,7
1,8
0,9
длина сдвига км
54
34
431
429
361
327
237
188
характерный размер
км
20
12
40
20
189
100
3600
3200
Для Метиса за один «юпитерианский» год, равный
11,8 земных лет, наблюдаемое с Земли
линейное смещение l  52 км , размер спутника 40 км.
БЫСТРЫЕ СПУТНИКИ ЮПИТЕРА
Метис
Адрастея
Амальтея
www2.jpl.nasa.gov/galileo/
Теба
ДВИЖЕНИЕ АМАЛЬТЕИ ВОКРУГ ЮПИТЕРА
www.solarviews.com
Copyright Calvin J. Hamilton
СХЕМА «СДВИГА» АМАЛЬТЕИ ЗА 100 ЛЕТ
ЮПИТЕР
АМАЛЬТЕЯ
190 км
360
«сдвиг» за 100 лет в км
НОВЫЕ СПУТНИКИ ЮПИТЕРА
S/2003 J23 характерный размер 2 км
These figures show discovery images of the new Jupiter satellite
S/2003 J23 taken about 39 minutes apart on UT February 6,
2003 with the Canada-France-Hawaii Telescope.
www.ifa.hawaii.edu/~sheppard/satellites/jup2003.html
ТЕПЕРЬ САМОЕ ГЛАВНОЕ:
МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ
ВСЕЛЕННОЙ
В Q-ТЕОРИИ ВСЕЛЕННАЯ СОСТОИТ ИЗ ДВУХ
АБСОЛЮТНО РАВНОПРАВНЫХ ЧАСТЕЙ
трехмерный мир + трехмерный мир
всего – шесть измерений.
Подчеркиваю: составных частей Вселенной – всего две!
Каждый из этих миров ничем не отличается от нашего
трехмерного пространства, в котором мы живем
Эти два трехмерных мира отделены друг от друга
барьером. Но высота его – конечна
По этому барьеру «скользят» – движутся фотоны
Преодолеть этот барьер телу, масса покоя которого не
равна нулю – невозможно
Наше тело никогда этот барьер не перейдет
СХЕМА ДУАЛЬНОСТИ ВСЕЛЕННОЙ
барьер
Возникает вопрос: а что может перейти из «этого»
трехмерного мира в «тот» – мир
«геометрического времени»?
Пока точного ответа нет
Но в квантовой механике есть «туннельный
эффект»: даже очень высокий барьер можно
преодолеть
Вопрос: а где находится этот второй мир?
Ответ: он рядом с нами, все время вокруг нас
Но мы его видеть не можем:
его «отгораживает» свет
ЧТО ЕСТЬ В НАШЕМ МИРЕ?
Пространство: длина-ширина-высота, скорости
Тела: материальные предметы
Поля: «посредники» между телами
Порядок и беспорядок среди тел и полей
ЧТО ЕСТЬ ВО ВТОРОМ МИРЕ?
Время: «длина-ширина-высота», «скорости»
Реплики тел: «мнимые» предметы
Реплики полей: «мнимые посредники»
Порядок и беспорядок среди реплик
ТЕЛА И РЕПЛИКИ
реплика (след) тела
тело в нашем мире
ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК
?
энтропия
iA
A
Э=AxA>0
И = iA x iA= – A x A = – Э
Другое название
негаэнтропии –
информация
Сознательно
информацию на
Земле
обрабатывает
только человек
ЭТИ ИДЕИ МОЖНО РАЗВИВАТЬ
С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЗИКИ
И С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЛОСОФИИ
Учебно-научный институт гравитации и
космологии РУДН
Магистратура
См. наш сайт: www.cosmology.su