Теория физического вакуума в популярном изложении

Шипов Г. И.

^{Рис. 18.Вращение половины длины окружности вокруг оси, проходящей через диаметр, заметает в пространстве двумерную сферу. Поверхность сферы представляет собой двумерное искривленное пространство.}

^{Рис. 19.Перекрученная бумажная лента в пределе, когда ее ширина стремится}

к нулю, превращается в закрученную линию.

А как можно представить закрученное пространство? Пусть мы имеем бумажную ленту (см. рис. 19).Закрепим один конец ленты, а другой будем поворачивать. В результате получим скрученную ленту. Устремим ширину ленты к нулю, тогда в пределе мы получим скрученную линию. Единичный вектор, присоединенный к какой-нибудь точке этой линии, будет вращаться по мере передвижения вектора вдоль линии. Если теперь взять закрученную полуокружность на рис.18и начать вращать ее вокруг диаметра, то мы получим сферу, поверхность которой будет не только искривлена, но и закручена. Траектории частиц, принадлежащие такой поверхности, будут соответствовать движению в некотором силовом поле с учетом вращения вокруг собственной оси (т.е. с учетом «классического» спина). Это был пример двумерного по трансляционным координатам искривленного и закрученного пространства, в то время как пространство теории физического вакуума по трансляционным координатам четырехмерно.

Если рассматривать одни лишь трансляционные координаты, то в специальной теории относительности, в теории Эйнштейна и общерелятивистской электродинамике доступное наблюдателю пространство событий находится внутри и на поверхности светового конусабудущего (см. рис 20).

После создания модели электрон-позитронного вакуума, Дирак предложил рассматривать позитрон как электрон, который движется вспять по времени, т.е. в прошлое. Впоследствии все античастицы стали рассматривать как соответствующие им частицы, движущиеся вспять по времени. Поэтому в квантовой теории поля на микроуровне пространство событий включает в себя (дополнительно к конусу будущего) конус прошлого.

В теории физического вакуума допустимыми оказываются все области пространства событий (см. рис. 20).Этот вывод следует из двух теоретических следствий новой теории.

^{Рис. 20.Различные области пространства событий. I– пространство специальной и общей теории относительности, I + II -то же квантовой теории поля; I + II + III -теории физического вакуума.}

^{Рис. 21.Триплетный характер решений уравнений физического вакуума. Скорости решений. V ₁– брадионного, с– люксонного; V ₂– тахионного.}

Во-первых, решения уравнений вакуума носят триплетный

характер. Каждое решение описывает один и тот же объект, но этот объект может проявить себя либо как брадион -частица, которая движется со скоростью меньше скорости света, либо как люксон -частица, которая движется со скоростью света, либо как тахион -частица, которая движется со сверхсветовыми скоростями (см. рис. 21).

Из

специальной теории относительности известно, что тахионы обладают мнимой энергией и, следовательно, мнимой массой: m = iЕc ². Известна так же теорема, согласно которой системы, состоящие из совокупности положительных и мнимых масс, могут иметь отрицательную массу.

Во-вторых, закон сохранения энергии при рождении из вакуума положительных масс требует одновременного рождения масс отрицательных. Отрицательные массы порождают отрицательные энергии: Е = - mc ², a отрицательные энергии соответствуют частицам, которые движутся вспять по времени (внутри и на поверхности конуса прошлого).

Рассмотрим теперь свойства пространства Вайценбека-Вейля, структурой которого обладает множество относительных координат конформных систем отсчета (см. рис. 14).Такое пространство имеет 15 координат. Пять дополнительных координат включают в себя:

а) четыре специальных конформных координаты,описывающих композицию инверсии, трансляции и повторной инверсии;

б) пятая координата соответствует конформным растяжениям.

Замечательным свойством пространства Вайценбека-Вейля оказывается равноправие бесконечно удаленной точки со всеми остальными точками пространства. Отсюда следует важный для физики вывод - рождение каких-либо объектов из вакуума является существенно нелокальным процессом,поскольку в нем участвуют бесконечно удаленные точки пространства.

2.5. Что рождается из физического вакуума?

На этот вопрос современная физика отвечает так. Из вакуума рождаются пары частиц, причем каждая пара представляет собой частицу и античастицу, например, электрон и позитрон. В теории физического вакуума рождение тонкой материи начинается с уровня первичного вакуума. Происходит расслоение первичного вакуума по спину (см. рис. 16),в результате чего появляются правыеи левые первичные торсионные поля.Эти поля покрывают все пространство и выступают как своего рода катализаторы, вызывая рождение грубой материи с вакуумного уровня.Поскольку первоначальная энергия вакуума равна нулю, то происходит одновременное рождение правой материи с положительной массойm ⁺и левой материи с отрицательной массойm ^– . Поэтому глобально всегда выполняется закон сохранения масс:

m ⁺+ m ^– = 0.

Полный спектр частиц, рождаемых в теории вакуума, изображен на рис. 22.

^{Рис. 22.Классы частиц, рождаемых из физического вакуума: а) с положительной массой покоя m+ ; б) с отрицательной массой покоя m-; в) с положительной массой движения m+ 0 ; г) с отрицательной массой движения m- 0; д) с мнимой массой im+ ; е) с мнимой массой im- .}

На плоскости Е/с - р(энергия-импульс), принятой в специальной теории относительности, изображены шесть классов частиц, рождаемых из физического вакуума.

1. Частицы с положительной массой покоя и положительной энергией (правая материя)

m ⁺> 0, E > 0.

Примером таких частиц являются электроны, протоны, нейтроныи т.д.

2. Частицы с отрицательной массой покоя и отрицательной энергией (левая материя)