|
В
начале
февраля
форум PHYSICS – ONLINE
поставил на
обсуждение
книгу Ли
Смолина
«Неприятности
с физикой:
взлет теории
струн,
упадок
науки и что
за этим последует».
http://www.rodon.org/sl/nsfvtsunichzes/#a3
К сожалению,
серьезно
обсуждать
что-либо на
этом форуме
невозможно,
поскольку
всякий
комментарий
ограничивается
1000 символами. Но
книга Ли
Смолина
безусловно
заслуживает
обсуждения.
В ней почти 200
страниц. Она
была издана
в 2006 году и, как
я слышал, она
наделала
много шума.
Она мне
раньше не
попадалась,
но о Ли
Смолине я
слышал как
об
оригинально
и широко
мыслящем
человеке. В
книге я
встретил
такие
утверждения,
которые раньше
я нигде не
встречал.
Говорить я
буду только
о том, что
меня
поразило
больше всего.
Уже во
введении Ли
Смолин
утверждает,
что физика
оказалась в
кризисе
(хотя он
говорит об
этом
несколько
иначе). Он
говорит, что
до 1980 года
каждые 25 лет в теоретической
физику
делалось
выдающееся
открытие. С
этого
времени
прошло
больше 30 лет
(в 2005, когда писалась
эта книга
было 25 лет)
, но никаких
открытий
сделано не
было. Более того,
не ясно, что
надо
сделать для
того, чтобы
двинуть
вперед
теоретическую
физику.
Он считает,
что
«Великие
объединения
стали
основополагающими
идеями, на
которых воздвиглись
целые новые
науки.» Так,
например, он
полагает,
что переход
от механики
Аристотеля
к механике
Ньютона, основанный
на введении
понятия
инерции
есть
результат
объединения
понятий
покоя и
движения.
Специальная
теория
относительности
основывается
на
объединении
понятий
времени и
пространства.
ОТО является
результатом
объединения
пространства-времени
и
гравитации.
Из пяти проблем,
которые он
выдвигает в
первой
части своей
книги,
первую и
третью
предполагается
решить
путем
объединения.
Вот эти пять
проблем
ПРОБЛЕМА 1:
Объединить ОТО и квантовую
теорию в
одну теорию,
которая
может
претендовать
на роль
полной
теории
природы
ПРОБЛЕМА 2:
Решение
проблемы
обоснований
квантовой
механики
или путем
придания
смысла теории
в ее
существующем
виде, или
путем изобретения
новой
теории,
которая
имеет смысл.
ПРОБЛЕМА 3:
Определить,
могут или
нет различные
частицы
и силы быть
объединены
в теорию,
которая
объясняет
их все как
проявление
единственной,
фундаментальной
сущности.
ПРОБЛЕМА 4:
Объяснить,
как в
природе
выбираются
величины
свободных
констант в
стандартной
модели
физики
частиц.
ПРОБЛЕМА 5:
Объяснить
темную
материю и
темную
энергию. Или,
если они не
существуют,
определить,
как и почему
гравитация
модифицируется
на больших
масштабах.
Более общо,
объяснить,
почему
константы
стандартной
модели
космологии,
включая
темную
энергию,
имеют те
величины,
которые
имеют.
Подход, при
котором
развитие
фундаментальной
физики
рассматривается
как
объединение
независимых
до этого понятий
и явлений,
был для меня
новым и
неожиданным,
хотя я знал,
что
желательно
получить
концепцию, в
которой
было бы
минимальное
число
фундаментальных
понятий
(желательно
одно).
Монистическая
концепция,
когда
имеется одно
фундаментальное
понятие, а
все остальные
являются
производными
(вторичными)
понятиями,
является
наиболее
удобной
концепцией,
поскольку в
ней нет
необходимости
согласовывать
различные
фундаментальные
понятия между
собой. (именно
такое
согласование
создает
основные
трудности,
поскольку
способов
согласования
очень много.)
По существу
я интуитивно
стремился
построить
монистическую
концепцию.
Самое
удивительное,
что мне
удалось это
сделать. Мне
удалось
свести
физику к
геометрии
пространства-времени,
а геометрию
пространства-времени
описывать с
помощью
единственной
величины
(мировой функции).
Я
попробовал
выразить
полученные
мной результаты
в терминах
объединения.
Вот что у меня
получилось.
1.
Объединение
описания
движения
детерминированных
частиц с
описанием
движения
недетерминированных
(стохастических)
частиц.
2.
Объединение
непрерывной
геометрии с
дискретной
геометрией
пространства-времени.
Таким
образом, в
первом
объединении
речь шла о
динамике, а
во втором – о
геометрии.
Вообще, говоря
геометрия –
это нечто
более
фундаментальное,
чем
динамика
частиц. И
объединения
следовало
бы поменять
местами, но я
расположил
их в
хронологическом
порядке (в
этом порядке
были
осуществлены
объединения.)
Оба мои
достижения
(объединения)
были
фундаментальнее,
чем любая из
проблем,
выдвинутых Ли
Смолиным. По
этой
причине
осуществление
моей
программы
объединений
автоматически
устраняло
проблемы
Смолина.
Дальше я покажу,
как это
получается.
Причина
такой ситуации
в том, что
Смолин
считал
правильным
в
теоретической
физике все то,
что было
сделано до
того, как он
начал заниматься
этой наукой,
(т.е. до 1980 года
или немного
ранее). Что
касается
меня, то я
подверг пересмотру,
все то, что
было
сделано в
физике после
создания
СТО.
Основной
ошибкой
была
недоделанность
теории
относительности
в том смысле,
что после
провозглашения
СТО
уравнения
движения
частиц стали
релятивистскими,
а описание
состояния частицы
осталось
нерелятивистским.
Состояние
точечной
частицы
описывалось
координатой
и импульсом,
(т.е. так как
это
делается в
нерелятивистской
физике.)
Такое
описание
состояния
частицы
годилось
для
описания
движения
релятивистской
ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ
частицы, но
было
непригодно
для
описания
движения релятивистской
стохастической
частицы.
Дело в том,
что
динамика
описывает
только
среднее движение
стохастической
частицы,
которое описывается
статистическим
ансамблем. Статистический
ансамбль –
это
непрерывная
динамическая
система
(типа
сплошной
среды),
состоянием
которой
является
плотность
состояний
частиц в
ансамбле. В
нерелятивистском
случае эта
плотность
состояний
описывается
скалярной
функцией
распределения,
а в релятивистском
случае –
4-вектором
потока
частиц в
ансамбле,
т.е.
статистический
ансамбль описывается
так, как
описывается
сплошная среда.
Эффекты
квантовой
механики
описываются
как
статистическое
описание
случайно движущихся
релятивистских
частиц. При
этом, хотя
квантовая
механика является
нерелятивистской
при ее
получении
следует
рассматривать
релятивистские
стохастические
частицы,
поскольку
стохастическая
составляющая
их движения
может быть
релятивистской,
хотя регулярное
(среднее)
движение
является
нерелятивистским.
Таким
образом,
обосновать
КМ как статистическое
описание
стохастических
элементарных
частиц
можно
только при
правильно
определенном
релятивистском
состоянии
частицы.
После того
как КМ
обоснована,
решается
вторая
проблема Ли
Смолина.
Первая
проблема
просто не
возникает,
потому что
принципы КМ
перестают
быть
первыми
принципами
природы,
согласно которым
надо
квантовать
все на свете.
Оказывается,
что
геометрические
поля квантовать
не надо. А
гравитационное
поле является
геометрическим
полем. Таким
образом,
квантовой
гравитации
просто не
существует.
Что
касается
трех
остальных
проблем
Ли Смолина,
то они
решаются
после того,
как было
произведено
объединение
непрерывной
и дискретной
геометрии.
Дело в том,
что мы не можем
знать
заранее,
какой
является
геометрия
пространства-времени
(непрерывной
или
дискретной).
Считать ее
непрерывной
на том
основании,
что
непрерывную
геометрию
мы знаем, а
дискретную
– нет,
казалось
мне не очень
разумным. Нужно
было
создать
математический
аппарат,
общий для
дискретной
и
непрерывной
геометрий.
После этого
можно будет
решать,
какая геометрия
больше
подходит
для
описания
пространства-времени.
Оказалось,
что дискретная
геометрия
не является
вырожденной
(как
евклидова
геометрия) и
обладает свойством
многовариантности,
которое
обеспечивает
стохастичность
движения
элементарных
частиц и
вихляние их мировых
линий. Кроме
того,
потребовалось
новое
уточнение
при описании
состояния
частицы в
дискретной
геометрии
пространства-времени.
В
дискретной
геометрии
вектор
представляет
собой упорядоченное
множество
из двух
точек (а не
касательный
вектор к
мировой
линии,
которая в дискретной
геометрии
не является
гладкой).
Расстояние
между
точками
представляет
собой массу
частицы (в
геометрических
единицах).
Таким
образом,
масса
частицы геометризуется
и перестает
быть
внешней
величиной,
приписываемой
частице.
Обобщением
такого
описания
состояния
частицы
является ее
каркас, т.е.
несколько
жестко
связанных
между собой
пространственно-временных
точек.
Расстояния
между
точками
каркаса
являются
инвариантами.
Эти
инварианты
сохраняются
вдоль всей
мировой
линии
частицы и
описывают
все ее
характеристики
(массу, спин,
и другие характеристики,
которые
обычно по
мере
необходимости
навешивают
на
элементарную
частицу).
Наконец,
очень
важным
свойством
двух объединений
является то
обстоятельство,
что для этих
объединений
используется
логическая
перезагрузка
и не
используется
никаких
новых
гипотез.
Логическая
перезагрузка
представляет
собой
замену
одного
множества
фундаментальных
понятий на
другое
множество
фундаментальных
понятий.
Сама по себе
логическая
перезагрузка
не меняет
существующую
концепцию,
но
существенно
изменяет
возможность
ее
обобщения. В
случае
геометрии
такие
фундаментальные
геометрические
понятия как
размерность,
топология,
прямая, угол,
и т.п.
заменяются
одной
величиной:
мировой
функцией.
В случае
динамики
замена
отдельной
частицы на
статистический
ансамбль
позволяет единообразно
описывать
детерминированные
и
стохастические
частицы, что
важно для
обоснования
КМ и
уменьшения
числа
первых
принципов
природы.
|