Ученые прогнозируют, что до открытия антигравитации осталось всего несколько месяцев

Ученые из CERN объявили о том, что им удалось поймать в ловушку 309 атомов антиводорода и удержать их там на протяжении 15 минут. Этого времени вполне достаточно для проведения самых разнообразных экспериментов, в частности направленных на то, что бы выяснить, подчиняется ли антивещество закону тяготения, падает ли оно под воздействием гравитации, подобно обычной материи. И ответив на этот вопрос, ученые собираются вплотную приблизиться к обнаружению явления антигравитации.

Ответ на вышеприведенный вопрос еще никогда не проверялся экспериментально, что связано с трудностями создания и сохранение антивещества длительное время. Но вероятнее всего, что антиматерия «упадет вниз» точно так же как и обычная материя. Ученые прогнозируют это исходя из того, что антивещество, несмотря на все его «анти-» свойства, наполнено обычной энергией, даже несмотря на его противоположный заряд, и должно повиноваться самым общим физическим законам.

Однако, если антивещество продемонстрирует антигравитацию, это будет иметь огромное значение для объяснения некоторых особенностей строения нашей Вселенной. Как предполагается, во Вселенной существует равное количество вещества и антивещества, только вот во всей наблюдаемой части Вселенной мы видим только обычное вещество. Если будет обнаружено, что вещество и антивещество взаимно отталкиваются, это будет означать, что в некоторых областях космоса, до которых еще не добралось человечество, можно будет найти целые галактики из антивещества. Это так же сможет объяснить, почему Вселенная не просто расширяется, а делает это с возрастающим ускорением.

В любом случае пока ученым CERN остается лишь высказывать смелые предположения и выдвигать теории. А через два-три месяца, требующихся на подготовку, будет проведен эксперимент , в ходе которого в ловушке будет собрана целая капля антиводорода и будут проведены наблюдения за тем, в какую же сторону она будет падать. Если она будет падать вниз, то это будет означать то, что известные физические законы «остаются на месте», и, вероятнее всего, антигравитационный скейтборд когда-нибудь станет реальностью.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.8 (35 votes)
Источник(и):

1. dvice.com

2. DailyTechInfo



Shaitan аватар

Перевели неправильно конец статьи. Если капля будет падать вверх, то тогда скейт будет возможен =)

bor403 аватар

Предисловие. В данном комментарии предложена модель Вселенной, в которой проблему антиматерии можно считать решённой: в нашей Вселенной искать антиматерию не надо.

ТЕОРИЯ ВСЕЛЕННОЙ

Основные положения теории Вселенной (вещества, антивещества, квантов)

Теория Вселенной может быть построена на следующих представлениях.

  1. Исходное представление о всей Вселенной: Вселенная не ограничена её наблюдаемой областью. Она бесконечна в пространстве и во времени. Наша (наблюдаемая, видимая) часть Вселенной – это только сверхмалая пространственно-временная область с суммарным барионным зарядом одного знака. За пределами наблюдаемой пространственно-временной области Вселенной находятся вселенные, подобные нашей, но с суммарным барионным зарядом противоположных знаков. Число таких вселенных бесконечно. Суммарный барионный заряд всей Вселенной равен нулю.
  2. Всё, что в действительности существует в наблюдаемой части Вселенной и за её пределами, включая все известные и ещё не открытые элементарные частицы, античастицы, кванты, физические поля, есть бесконечное, динамичное восьмимерное непрерывное дифференциально-геометрическое многообразие.
  3. Четыре измерения данного восьмимерного многообразия представлены во Вселенной физически ненаблюдаемым четырёхмерным пространственно-временным континуумом.
  4. Ещё четыре измерения восьмимерного многообразия представлены во Вселенной физически наблюдаемым четырёхмерным волновым континуумом, который проявляется в виде существующих во Вселенной элементарных частиц, античастиц, квантов.
  5. Каждой точке четырёхмерного пространственно-временного континуума может быть поставлено в соответствие некоторое значение (релятивистской) плотности функции Лагранжа.
  6. Каждой точке четырёхмерного волнового континуума может быть поставлено в соответствие некоторое значение спектра плотности функции Лагранжа.
  7. Плотность функции Лагранжа и спектр плотности функции Лагранжа связаны между собой двумя кратными интегралами Фурье: 1) четырёхкратным интегральным преобразованием плотности функции Лагранжа в спектр плотности функции Лагранжа с пределами интегрирования от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность» по четырём пространственно-временным координатам и 2) четырёхкратным интегральным преобразованием спектра плотности функции Лагранжа в плотность функции Лагранжа с пределами интегрирования от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность по четырём компонентам волнового 4-вектора.

Следствия из данного подхода просто удивительны. В частности, все частицы (и античастицы), кванты могут быть представлены в виде физически наблюдаемых спектров плотности функции Лагранжа, которые имеют конечные пространственно-временные размеры, обладают массой и импульсом. Для этого нужно воспользоваться соотношениями неопределенностей: каждое из 4-х произведений среднеквадратичных отклонений компонент волнового 4-вектора от их средних значений на среднеквадратичные отклонения пространственно-временных координат от их средних значений больше или равно 1/2. Также нужно иметь в виду, что плотность функции Лагранжа принципиально не может быть определена точно ни в одной пространственно-временной точке (для такого точного определения потребовалось бы сосредоточить в этой точке информацию о распределении спектра плотности функции Лагранжа во всей бесконечной Вселенной). Аналогично, спектр плотности функции Лагранжа принципиально не может быть определён точно ни в одной точке четырёхмерного волнового континуума (для такого точного определения потребовалось бы сосредоточить в этой точке информацию о распределении плотности функции Лагранжа во всей бесконечной Вселенной). Возникающие неопределённости функции Лагранжа и спектра функции Лагранжа и есть коренная причина существования дискретно распределённого вещества и физических полей. Указанные неопределённости возникают вследствие того, что пределы интегрирования в четырёхкратных интегралах Фурье при определении плотности функции Лагранжа и спектра плотности функции Лагранжа внутри элементарных частиц, античастиц, квантов нельзя принимать бесконечными – в соответствии с выше указанной причиной. Эти пределы должны соответствовать соотношениям неопределённостей: каждое из 4-х произведений среднеквадратичных отклонений компонент волнового 4-вектора от их средних значений на среднеквадратичные отклонения пространственно-временных координат от их средних значений должно быть равно 1/2.

Уместно заметить, что исходным представлением была непрерывность 8-мерного дифференциально-геометрического многообразия, но, вместе с тем, соотношения неопределённостей требуют существования дискретно распределённого вещества, антивещества, квантов.

Динамика Вселенной

Во многих областях физической науки применяется понятие «Функция Лагранжа». Отношение функции Лагранжа для заданной физической системы к единице трёхмерного пространственного объема, занимаемого данной физической системой, называют плотностью функции Лагранжа. Плотность функции Лагранжа в общем случае зависит от четырех переменных: от времени и трёх пространственных координат. С помощью четырёхкратного интегрального преобразования Фурье она может быть представлена в виде спектра. При этом спектр плотности функции Лагранжа в общем случае будет являться функцией четырех компонент волнового вектора.

Спектр плотности функции Лагранжа может быть представлен четырехкратным интегралом Фурье от плотности функции Лагранжа по четырем пространственно-временным координатам.

Плотность функции Лагранжа может быть представлена четырёхкратным интегралом Фурье от спектра плотности функции Лагранжа по четырём компонентам волнового 4-вектора.

В теории информации два указанных преобразования называют парой. Пределы интегрирования в каждом из двух преобразований в рассматриваемой паре – от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность» (по четырем пространственно-временным координатам в первом интегральном преобразовании и по четырем компонентам волнового 4-вектора во втором интегральном преобразовании).

Попытаемся применить изложенное к Вселенной в целом (не только к наблюдаемой области), – какой бы она ни была протяжённой во времени и в пространстве, при этом имея ввиду возможность обращения времени и пространственную инверсию (в рассматриваемой паре время, пространственные координаты и компоненты волнового 4-вектора, обозначающие пределы интегрирования, могут быть и со знаком и «плюс» и со знаком «минус».

Мысленно разделим всю Вселенную на трёхмерные пространственные области воображаемой трёхмерной сеткой. Пусть число пространственных областей в сетке равно N. Устремим N к бесконечности. Тогда объём каждой пространственной области будет стремиться к нулю. Такие (нулевые) пространственные области (по сути, точки, не имеющие объёма) могут принадлежать как внутренней структуре той или иной элементарной частицы, так и находиться за пределеми внутренней структуры элементарных частиц или квантов.

В соответствии с изложенным каждой нулевой пространственной области должна соответствовать определённая плотность функции Лагранжа. Но чтобы её точно определить через спектр, нужно сначала точно определить сам спектр плотности функции Лагранжа в интервале значений пространственно-временных координат от «минус бесконечность» до «плюс» бесконечность.

Спектр плотности функции Лагранжа математически точно определяется через плотность функции Лагранжа с помощью первого преобразования Фурье с пределами интегрирования от от «минус бесконечность» до «плюс» бесконечность по четырём пространственно-временным координатам.

Таким образом, чтобы, например, в заданный момент времени точно определить плотность функции Лагранжа в какой-либо пространственной точке Вселенной, необходимо в этой точке каким-то способом в этот момент сосредоточить полную информацию о пространственно-временном распределении плотности функции Лагранжа во всей Вселенной: и в прошлом, и в будущем, и в наблюдаемой Вселенной, и за её пределами. И это относится к каждой точке Вселенной. В этом случае Вселенная оказывается переполненной информацией. Можно ли принять такую точку зрения? Если нет, то, как следствие, плотность функции Лагранжа принципиально не может быть определена точно ни в одной точке Вселенной.

Функция Лагранжа есть трёхкратный интеграл от плотности функции Лагранжа по трём пространственным координатам с заданными пределами. Если пространственные пределы ограничены, скажем, размерами протона, то функция Лагранжа для него не будет определена точно. И это принципиально. Действие для этого протона как интеграл от функции Лагранжа по времени также не будет определено точно. И тоже принципиально.

Таким образом, динамика Вселенной оказывается в целом неопределённой – в силу допущения о том, что ни в одной точке Вселенной физически невозможно сосредоточить полную информацию о распределении плотности функции Лагранжа во всей Вселенной.

Изложенное здесь в развитии (на основе четырёхкратных преобразований Фурье плотности функции Лагранжа в спектр и спектра плотности функции Лагранжа в плотность функции Лагранжа, а также четырех соотношений неопределённостей для компонент волнового вектора и пространственно-временных координат) приведут, возможно, к созданию теории Всего.

При таком подходе частицы и кванты – это спектры, а пространтство имеет восемь измерений (два подпространства по четыре измерения каждое). Одно подпространство (пространство-время) оказывается физически ненаблюдаемым, а второе (назовём его волновое) представлено физически наблюдаемыми частицами и квантами.

Соотношения неопределённостей во Вселенной

В квантовой теории соотношения неопределённостей Гейзенберга между проекциями импульса и пространственными координатами, энергией и временем играют важнейшую роль и органически связаны с принципом дополнительности Н. Бора.

В теории волн в соотношения неопределённостей вместе с пространственно-временными координатами входят не проекции импульса и энергия, а компоненты волнового 4-вектора.

Разложение плотности функции Лагранжа в спектр – это переход к волновому описанию пространственно-временного континуума. Такое описание обладает следующим свойством: вблизи некоторой заданной пространственной точки волны будут иметь одну и ту же фазу, и в результате все амплитуды волн спектра плотности функции Лагранжа сложатся, а в вдали от этой точки будут гасить друг друга из-за разнобоя в фазах. Таким образом, ненулевая плотность функции Лагранжа будет сосредоточена вблизи заданной пространственной точки. Понятие «вблизи» определяется соотношением длины волны и расстояния до заданной пространственной точки. Если это расстояние соизмеримо с длиной волны, то применимо понятие «вблизи», если нет, то волны взаимно гасят друг друга, и плотность функции Лагранжа стремиться к нулю. Оказывается, согласно теории волн размер пространственной области, в которой волны имеют примерно одинаковую фазу обратно пропорционален ширине спектра в этой области.

Точные соотношения неопределённостей для компонент волнового 4-вектора и пространственно-временных координат по теории волн можно сформулировать следующим образом: каждое из 4-х произведений ширины спектра компонент волнового 4-вектора на координаты пространственно-временной области, в которой определяется ширина спектра, больше или равны 1/2.

Например, если размер пространственной области приблизительно равен размеру, скажем, нейтрона, то из сформулированных соотношений неопределенностей можно определить интервал волновых чисел, соответствующих данному нейтрону. Из соотношений неопределённостей также следует, что с уменьшением интервала волновых чисел возрастает пространственный размер, а с уменьшением частоты увеличивается интервал времени. Действительно, возраст наблюдаемой Вселенной сейчас оценивается в 13,7 млрд. лет. Это самый большой временной интервал в наблюдаемой Вселенной. Величина, обратная возрасту наблюдаемой Вселенной, имеет размерность частоты и по величине оказывается равной постоянной Хаббла, то есть лежит в пределах 50–100 (км/с)/Мпк. Произведение постоянной Хаббла на возраст наблюдаемой Вселенной – примерно 1. Этот факт либо случайность, либо одно из подтверждений предлагаемого подхода.

В любом случае четырёхкратные преобразования Фурье, рассмотренные в сообщениях под названиями «Теория Вселенной» и «Динамика Вселенной» в сочетании с соотношениями неопределённостей между компонентами волнового 4-вектора и пространственно-временными координатами дают возможность перейти к анализу следствий.

Можно ожидать, что масса частиц и квантов, спин, электрический заряд, электромагнитное и гравитационное поля  – это физически наблюдаемые свойства спектра плотности функции Лагранжа, определённого в волновом подпространстве.

Вещество и антивещество: барионная симметрия

Предисловие В основу данной публикации положен подход, изложенный в сообщениях «Теория Вселенной», «Динамика Вселенной» и «Соотношения неопределённостей во Вселенной» (на http://quantum-tech.ru/).

Барионная асимметрия – это один из проблемных вопросов современной космологии, который до сих пор не решён удовлетворительно.

В данном сообщении будет показано, 1) что проблема барионной асимметрии может быть решена и 2) как её можно решить. Для сокращения объёма текста введём систему обозначений:

S(k0,k1,k2,k3) – спектр плотности функции Лагранжа,

L(x0,x1,x2,x3) – плотность функции Лагранжа,

k0,k1,k2,k3 – компоненты волнового 4-вектора,

x0,x1,x2,x3 – пространственно-временные координаты.

В соответствии с преобразованиями Фурье спектр S(k0,k1,k2,k3) может быть выражен через плотность функции Лагранжа L(x0,x1,x2,x3), а L(x0,x1,x2,x3), в свою очередь, через спектр S(k0,k1,k2,k3) четырёхкратными интегралами Фурье с пределами интегрирования от «минус бесконечность» до «плюс бесконечность» по x0,x1,x2,x3 и k0,k1,k2,k3, соответственно.

Оба интеграла Фурье можно представить в виде следующих сумм:

S(k0,k1,k2,k3) = S ' (k0,k1,k2,k3) + S ' ' (k0,k1,k2,k3), (1)

L(x0,x1,x2,x3) = L ' (x0,x1,x2,x3) + L ' ' (x0,x1,x2,x3). (2)

В (1) и (2) пределы интегрирования разбиты на два интервала: для

S ' (k0,k1,k2,k3)

и

L ' (x0,x1,x2,x3)

от нуля до «плюс бесконечность», а для

S ' ' (k0,k1,k2,k3)

и

L ' ' (x0,x1,x2,x3)

от нуля до «минус бесконечнсть».

Проблема барионной асимметрии в данном подходе решается путём введения следующей нормировки:

S ' (k0,k1,k2,k3) – S ' ' (k0,k1,k2,k3) = 0, (3)

L ' (x0,x1,x2,x3) – L ' ' (x0,x1,x2,x3) = 0. (4)

Действительно, при обращении времени и пространственной инверсии в интегралах

S ' ' (k0,k1,k2,k3)

и

L ' ' (x0,x1,x2,x3)

составляющая плотности функции Лагранжа

L ' ' (x0,x1,x2,x3)

и соответствующий ей спектр

S ' ' (k0,k1,k2,k3)

должны определять антивещество, – исходя из предположения, что CPT-теорема верна.

Следует заметить, что нормировка (3), (4) невыполнима, если допустить, что за пределами видимой части Вселенной нет вселенных, состоящих из антивещества.

С точки зрения предлагаемого подхода наша Вселенная во всех направлениях – это полупериод волны искривлённого пространства-времени, частота которой численно равна половине постоянной Хаббла. Энергия, заключённая в этой кривизне, по-видимому, и является той причиной, вследствие которой примерно 13,7 млрд. лет назад возникло вещество в наблюдаемой Вселенной – почти одновременно в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров. И ещё. Число вселенных, состоящих из вещества и состоящих из антивещества, скорее всего, бесконечно. Наша Вселенная – одна из них.

Возникновение вселенных

В настоящее время представление о возникновении нашей Вселенной основано на открытии Хаббла и вычислениях А. Фридмана и называется Большим взрывом. С Большим взрывом связано много нерешённых в космологии проблем. Согласно сообщениям «Теория Вселенной», «Динамика Вселенной», «Соотношения неопределённостей во Вселенной», «Вещество и антивещество: барионная симметрия», опубликованным на сайте http://quantum-tech.ru/, наша Вселенная представляет собой одну из бесконечного числа вселенных, состоящих из вещества, и антивселенных, состоящих из антивещества, – в бесконечном пространстве-времени. Такой взгляд на строение Вселенной в целом требует пересмотра вопроса о возникновении нашей (наблюдаемой, видимой) Вселенной.

Проблема сингулярности была и остаётся. Самый простой способ решить эту проблему – заменить представление о возникновении нашей Вселенной из сингулярного состояния альтернативным вариантом.

Предположим, что 13,7 млрд. лет назад наша Вселенная была пустая, без вещества. Но существовала кривизна пространства-времени, плавно, волнообразно переходящая из области кривизны с одним знаком в область кривизны с противоположным знаком. Это волнообразное чередование знака кривизны простиралось бесконечно в пространстве и во времени. Но кривизна – это энергия, заключённая в пространстве-времени.

Можно предположить, что 13,7 млрд. лет назад кривизна пространства-времени в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров достигла некоторого критического значения. Энергия, заключённая в искривлённом пространстве-времени, высвободилась в виде вещества (сначала нейтронов). Этот процесс охватил одновременно всю область в радиусе 1,2 на 10 в 26 степени метров. Через короткое время (порядка в среднем 15,3 минут) нейтроны распались на протоны, электроны и нейтрино. Затем из протонов и электронов образовались атомы водорода…

Такое представление о возникновении нашей Вселенной обходится без непонятной, необъяснимой сингулярности. Вопрос о «бесплатном ланче» тоже снимается; если Вселенная в целом – волнообразное чередование кривизны пространства-времени с разными знаками, то энергия, заключённая в пространстве-времени с кривизной, и есть тот «материал», из которого образовалось вещество в нашей Вселенной. В областях пространства-времени, занятых антивеществом (антивселенные) кривизна имела противоположный знак.

Изложенное здесь представление о возникновении вселенных, в том числе и нашей, не противоречит ни одному закону физики, основано на преобразованиях Фурье и соотношениях неопределённостей компонент волнового 4-вектора и пространственно-временных координат. Кроме того, введение многомерного пространства (8 измерений, 2 по 4) представляется вполне оправданным, логичным и понятным.

Эволюция Вселенной

Данное сообщение основано на предыдущем: «Возникновение вселенных» (см. на http://quantum-tech/ в рубрике "Публикации читателей). Отметим главное в предыдущем сообщении.

"… Предположим, что 13,7 млрд. лет назад наша Вселенная была пустая, без вещества и квантов. Но существовала кривизна пространства-времени, плавно, волнообразно переходящая из области кривизны с одним знаком в область кривизны с противоположным знаком. Это волнообразное чередование знака кривизны простиралось (и простирается) бесконечно в пространстве и во времени.

Но кривизна пространства-времени – это энергия, заключённая в ней. Можно предположить, что 13,7 млрд. лет назад кривизна пространства-времени в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров достигла некоторого критического значения. Энергия, заключённая в искривлённом пространстве-времени, высвободилась в виде вещества (сначала нейтронов). Этот процесс охватил одновременно всю область расстояний в радиусе 1,2 на 10 в 26 степени метров. Через короткое время (порядка в среднем 15,3 минут) нейтроны распались на протоны, электроны и нейтрино. Затем из протонов и электронов образовались атомы водорода…".

С появлением нейтронов время и пространство обрели современный смысл. Поэтому 15,3 минуты с момента возникновения нейтронов и 15,3 минуты сейчас – это один и тот же интервал времени (одна секунда в момент возникновения нейтронов и одна секунда сейчас – это одна и та же секунда), а один метр в момент возникновения нейтронов и один метр сейчас – это один и тот же метр.

Таким образом, возникновение времени и пространства непосредственно связано с возникновением нейтронов (появились спектры, точки отсчёта расстояний, а значит, появились масштабы времени и длины). Другими словами, можно сказать, что время и пространство возникли 13,7 млрд. лет назад. Но остались физически ненаблюдаемыми (если не считать кривизны). Нейтроны возникли тоже 13,7 млрд. лет назад, но они являются спектрами плотности функции Лагранжа и поэтому физически наблюдаемы. В течение интервала времени 13,7 млрд. лет ход времени не менялся, не менялся также и масштаб расстояний.

Эволюция нашей Вселенной происходила по схеме: возникновение нейтронов одновременно в радиусе примерно 1,2 на 10 в 26 степени метров, вместе с ними слабого, сильного и гравитационного взаимодействий – распад нейтронов на протоны, электроны и нейтрино под воздействием слабого взаимодействия и одновременное возникновение электромагнитного взаимодействия – образование атомов водорода под воздействием электромагнитного взаимодействия – образование звёзд, планет, галактик и скоплений галактик под воздействием гравитационного взаимодействия – охлаждение планет, образование воды и атмосферы на Земле и на других планетах нашей Вселенной – возникновение жизни и цивилизаций.

Всё сказанное здесь об эволюции нашей Вселенной справедливо по отношению также и к другим вселенным и антивселенным. Похоже, число цивилизаций во всей Вселенной (а не только в нашей, видимой, наблюдаемой её части) бесконечно.

См. также сообщения на http://quantum-tech.ru в рубрике «Публикации читателей», на http://vkontakte.ru/ и на http://bor403.ya.ru/: «Теория Вселенной», «Динамика Вселенной», «Соотношения неопределённостей во Вселенной», «Вещество и антивещество: барионная асимметрия», «Возникновение вселенных».

Там же есть уравнения теории.

На http://vkontakte.ru/ и на http://bor403.ya.ru/ опубликована ещё одна статья (последняя на данный момент): «Эволюция Вселенной». Есть объяснение, почему можно обойтись без представления о сингулярном состоянии Вселенной.

PS. В современных стандартных космологических теориях «лишние измерения» стараются скрыть, пытаются как-то объяснить, почему они физически не наблюдаемы. В данном подходе всё наоборот: компактифицированные 4 измерения восьмимерного многообразия – это физически наблюдаемые элементарные частицы и кванты; их не надо скрывать. И не надо объяснять существование в теории «лишних» четырёх измерений.

Курнышев Б.С., д.т.н., проф. Ивановский государственный энергетический университет

bor403 аватар

Попытки ученых создать чисто физическую модель происхождения Вселенной основываются на трех постулатах:

1) все явления природы могут быть исчерпывающе объяснены физическими законами, выраженными в математической форме;
2) эти физические законы универсальны и не зависят от времени и места;
3) все основные законы природы просты.

Содержание предложенной теории соответствует этим постулатам.

Похоже, что ещё никто не предлагал ничего подобного.