Поле Хиггса стоит особняком, оно изначально обладает энергией в любой своей точке. При этом энергия вакуума, как результирующей совокупности всех полей близка к нулю. То есть напрашивается вывод, что энергия поля (полей) Хиггса чем-то компенсируется. Может вопрос глупый, но все же - а как можно компенсировать энергию? Например, положительный электрический заряд нейтрализуется отрицательным электрическим зарядом, то есть выше нуля и ниже нуля. И поэтому: 1) либо можно говорить о том, что существует, например, другое поле с дефицитом энергии в каждой точке (не знаю как это можно представить); 2) либо по аналогии - у поля Хиггса положительный заряд энергии, а у другого некоторого поля отрицательный. Правильно ли я рассуждаю?
Учитывая уникальность, возможно стоит выделить поля Хиггса в отдельную категорию наряду с полями фермионов и полями бозонов? Наверняка потом добавится еще и некоторая четвертая категория (куда, например, войдет гравитационное поле).
По поводу корпускулярных частиц - в школе, помнится, говорили о корпускулярно-волновом дуализме частиц, сейчас приходят к тому, чтобы говорить только о волновой природе? (если я конечно правильно сформулировал вопрос)
virus пишет: Может вопрос глупый, но все же - а как можно компенсировать энергию?
Ну, например, если рассматривать механическую энергию Земли в движении вокруг Солнца, то она отрицательна. Из-за того, что потенциальная (если мы задаем ее равной нулю на бесконечности) по модулю больше кинетической, но при этом противоположна по знаку. Поэтому, чтобы улететь от Солнца, следовало бы увеличивать кинетическую до тех пор, пока полная механическая энергия не перестала бы быть отрицательной. Поэтому, когда во Вселенной начало появляться вещество, его энергия шла в плюс, а за счет роста гравитационного взаимодействия между веществом у энергии появлялся и соответствующий минус.
Цитата
virus пишет: Учитывая уникальность, возможно стоит выделить поля Хиггса в отдельную категорию наряду с полями фермионов и полями бозонов? Наверняка потом добавится еще и некоторая четвертая категория (куда, например, войдет гравитационное поле).
Ну оно и выделено - в табличке же его нет. А стараться впихнуть его именно туда же смысла нет. Потому что эта табличка - лишь одна из сторон искомого "бриллианта". Вот, посмотрите на это: Elementary Particle Explorer. Это пример того, как мог бы выглядеть этот самый искомый "бриллиант". Если Вы будете пытаться вращать это изображение, то увидите, как частицы "переходят" одна в другую в соответствии с внутренней симметрией этого представления. Поэтому не стоит слишком увлекаться идеей дополнения именно той таблички - как я уже и говорил, она вполне вероятно будет расти "вглубь".
Цитата
virus пишет: По поводу корпускулярных частиц - в школе, помнится, говорили о корпускулярно-волновом дуализме частиц, сейчас приходят к тому, чтобы говорить только о волновой природе? (если я конечно правильно сформулировал вопрос)
К сожалению, у нас в школе учат так, что зачастую потом приходится расхлебывать результаты этого обучения. Нет никакого корпускулярно-волнового дуализма в природе. Есть лишь квантовое поле, и это поле при каких-то условиях рассмотрения ведет себя как частица, а при каких-то - как волна. То есть это зависит исключительно от того, с какого уровня мы на это поле смотрим. Я Вам, пожалуй, дам ссылку на хороший ответ на похожий вопрос: Принцип Гюйгенса-Френеля и корпускулярно-волновой дуализм
Внимание! Есть полагание основать, что личное мнение содержит исключительно сообщение автора. Оно может не отвечать, что соответствует научности по критериям данности.
Ссылки просмотрел, прочитал, спасибо. В трехмерной модели мало что понял, но создалось впечатление что, действительно все стройно и модель напоминает бриллиант своими гранями. Корпускулярные свойства частиц - это частный случай проявления свойств квантов в микромире, от понятия "дуализма" отказались, как устаревшего.
Получается материя по сути это только поля и соответствующие кванты. А энергию в таком случае как можно представить? Или материя и энергия по сути одно и тоже?
На другой ветке форума как-то такую мысль высказал:
Цитата
virus пишет: в момент предполагаемого Большого взрыва в самую первую очень малую единицу времени уже теоретически было с высокой степенью вероятности (приближающейся к единице) предопределено образование звездной системы в определенном диапазоне времени с определенным множеством форм и характеристик и так далее ... и с какой-то степенью вероятности было предопределено даже появление существ, у которых появится разумное сознание, достаточное для того, чтобы предположить существование в прошлом самого факта Большого взрыва. Взорвалась точка (точка сингулярности) - а уже в этот момент заложен по сути весь последующий мир с картой распределения вероятностей. Причем термин "предопределил" - не в смысле заданной кармы - не карма, не предопределение - задается вполне конкретное поле вероятностей, возможностей.
ВЕТЕР IIEPEMEH, было бы очень интересно узнать Ваше мнение по поводу этой мысли.
virus пишет: Корпускулярные свойства частиц - это частный случай проявления свойств квантов в микромире, от понятия "дуализма" отказались, как устаревшего.
Да, корпускулярные свойства (как и волновые) - это частный случай квантовополевой природы нашего мира. Т.е. квантовое поле является более сложной сущностью, чем просто поле или просто волна, и в реальности сочетает свойства и того, и другого. Наиболее близкий (но не 100% точный) образ - солитон, который сочетает в себе и свойства волны, и свойства частицы.
Цитата
virus пишет: Получается материя по сути это только поля и соответствующие кванты. А энергию в таком случае как можно представить? Или материя и энергия по сути одно и тоже?
Да, почти что так. Представьте себе, что есть гладкое ровное пространство-время. А на его "поверхности" иногда возникает "рябь" или "пена" в виде локальных дефектов метрики. Причем эти дефекты не вполне произвольны, а имеют фиксированный набор состояний (определяемых какими-то своими законами, описывающими появление этой "пены"), каждое из соответствует тому или иному полю и той или иной частице. Вот деформация, соответствующая этим дефектам метрики, и есть энергия. То есть фактически даже получается, что пространство, материя и энергия - это проявления одного и того же, потому что материя - определенное состояние области пространства, а энергия - возможность перестроения/перехода этого "дефекта" в какой-то другой "пузырик пены" с другим состоянием.
Цитата
virus пишет: в момент предполагаемого Большого взрыва в самую первую очень малую единицу времени уже теоретически было с высокой степенью вероятности (приближающейся к единице) предопределено образование звездной системы в определенном диапазоне времени с определенным множеством форм и характеристик и так далее ... и с какой-то степенью вероятности было предопределено даже появление существ, у которых появится разумное сознание
Это называется антропным принципом. В общем-то, действительно, еще в самый первый момент, в первые три секунды, физика нашего мира сложилась таким образом, что в нем стало возможно существование материи (в ее имеющемся виде) и нас самих. И последующие миллиарды лет лишь следствие этих трех секунд.
Внимание! Есть полагание основать, что личное мнение содержит исключительно сообщение автора. Оно может не отвечать, что соответствует научности по критериям данности.
BETEP IIEPEMEH пишет: Это называется антропным принципом. В общем-то, действительно, еще в самый первый момент, в первые три секунды, физика нашего мира сложилась таким образом, что в нем стало возможно существование материи (в ее имеющемся виде) и нас самих. И последующие миллиарды лет лишь следствие этих трех секунд.
BETEP IIEPEMEH, сразу напрашивается вопрос - почему не в сам момент Большого Взрыва, а именно в первые три секунды? В эти три секунды была какая-то альтернатива в количестве будущих полей и/или определении их параметров (например, спин, заряд квантов и так далее)?
virus пишет: BETEP IIEPEMEH, сразу напрашивается вопрос - почему не в сам момент Большого Взрыва, а именно в первые три секунды? В эти три секунды была какая-то альтернатива в количестве будущих полей и/или определении их параметров (например, спин, заряд квантов и так далее)?
Я в общем-то торопился, думал о другом и допустил ошибку, оговорившись. Не трех секунд, а десять в минус третьей секунды (одна тысячная). К этом моменту (0.001 секунды) заканчивается формирование материи в ее нынешнем виде, кварки с глюонами связываются в мезоны и барионы и возникает привычное нам вещество. То есть несколько ранее этого времени еще нет даже нейтронов с протонами, и их образование заканчивается как раз к этому моменту, а дальше уже наступает эпоха нуклеосинтеза и рекомбинации, которая связана именно с тем веществом, которое мы привыкли "видеть". Были ли какие-то альтернативы до момента 0.001 секунды или нет - сказать определенно никто не может, мы в состоянии пока лишь только более-менее фиксировать "летопись" событий. Фундаментальные физические константы - да, видимо были зафиксированы в сам "момент" БВ и можно в принципе говорить о том, что весь путь между 0 и 0.001 был также предопределен. Но обоснованность такого утверждения, на мой взгляд, недостаточна.
Внимание! Есть полагание основать, что личное мнение содержит исключительно сообщение автора. Оно может не отвечать, что соответствует научности по критериям данности.
BETEP IIEPEMEH пишет: К этом моменту (0.001 секунды) заканчивается формирование материи в ее нынешнем виде, кварки с глюонами связываются в мезоны и барионы и возникает привычное нам вещество. То есть несколько ранее этого времени еще нет даже нейтронов с протонами, и их образование заканчивается как раз к этому моменту, а дальше уже наступает эпоха нуклеосинтеза и рекомбинации, которая связана именно с тем веществом, которое мы привыкли "видеть".
А сам Большой взрыв как правильно можно представить - действительно взорвалась точка (нечто бесконечно малое) или как, встречал такое описание, то, что взорвалась не точка, а нечто большее, например сразу все пространство в каждой своей точке? Концепция Большого Взрыва включает в себя расширение Вселенной, из этого я предполагаю следующие выводы: 1) что она начала расширяться из точки, 2) что она имеет границы, которые постоянно удаляются. Таким образом получается, что наша Вселенная не бесконечная, но теоретически она бесконечно может расширяться. Непонятно при этом - 1) появилось ли само пространство в момент БВ и материя расширяется вместе с пространством, 2) или пространство уже существовало, а в момент БВ появилась кварк-глюонная заготовка для будущей материи и только материя расширялась в существующем бесконечном пространстве?
virus пишет: А сам Большой взрыв как правильно можно представить - действительно взорвалась точка (нечто бесконечно малое) или как, встречал такое описание, то, что взорвалась не точка, а нечто большее, например сразу все пространство в каждой своей точке?
Строго говоря, именно никакого взрыва не было. Имел место взрывообразный характер расширения Вселенной, но это требует отдельного уточнения. Представьте себе, что Вы смогли расчертить все пространство на клеточки. Утром Вы измеряете размер клеточки, он оказывается равным, например, 1 метру. А измеряете вечером - размер клеточки стал уже равным 2 метрам. Т.е. привычная нам жесткая система координат оказывается вовсе не статичной, а также изменяющейся, причем мы замечаем это лишь по той причине, что материя, из которой мы состоим, является связанной силовыми взаимодействиями, и не "расползается" подобно этой нарисованной нами пространственной сетке. В этом случае мы можем задать систему пространственных координат как сетку вида x*a(t). Величина a(t) при этом называется масштабным фактором и определяет скорость расширения нашей системы координат. Подставляя нашу новую сетку в уравнения Эйнштейна, мы получаем, что в прошлом величина a(t), где t = сколько-то там миллиардов лет назад, является очень маленькой (и при этом очень быстро меняется). Скажем, если сейчас шаг нашей сетки равен одному метру, то, используя ту же самую современную линейку как и сейчас, в те времена мы бы получили обнаружили шаг сетки равным каким-то тысячным, миллионным и т.д. долям этого же метра. Здесь я намеренно разделяю материальную линейку и нематериальную сетки, чтобы Вы понимали, что изменение шага сетки связано не с разлетанием вещества в результате взрыва, а с изменением характеристик самого пространства (изменение масштаба длины), в то время как вещественные характеристики (наша железная линейка) как раз остается неизменной. Возьмите воздушный шарик. Его поверхность - это условно и есть вся наша Вселенная. Нарисуйте на поверхности шарика небольшой кружок - это наблюдаемая нами область, размером во сколько-то там миллиардов световых лет, которая из-за малости размеров относительно самого шарика кажется нам даже плоской, несмотря на то, что сам шарик круглый. Дальше этой отмеченной нами области мы ничего не видим - оттуда к нам свет дойти не успел. Теперь давайте отслеживать поведение этого шарика обратно во времени, к моменту, когда его только начали надувать. Вы заметите, что точки отмеченного нами горизонта начинают сближаться, и при стремлении радиуса самого шарика к нулю не только границы нашего горизонта сливаются вместе, но и вся поверхность шарика практически сливается воедино, несмотря на то, что это по-прежнему все тот же мир, все та же огромная поверхность шарика.
Цитата
virus пишет: Концепция Большого Взрыва включает в себя расширение Вселенной, из этого я предполагаю следующие выводы: 1) что она начала расширяться из точки, 2) что она имеет границы, которые постоянно удаляются.
Нет, как видите из примера с шариком, оба вывода не являются верными. Так, например, поверхности шарика нет границ, которые бы удалялись друг от друга. Кроме того, где бы Вы стали проводить границу там, где самого пространства и понятия границы нет? Ну и, помимо этого, у поверхности шарика нет точки, из которой бы все начало расширятся. Как раз наоборот - все точки шарика одновременно начинают удаляться друг от друга, и нет точки поверхности, которая была бы центром этого расширения.
Цитата
virus пишет: Непонятно при этом - 1) появилось ли само пространство в момент БВ и материя расширяется вместе с пространством
Само понятие пространства связано исключительно с самой нашей Вселенной и существует лишь внутри нее. Вы можете представить себе это так, как будто существует нефизическое НЕЧТО (в котором нет ни времени, ни пространства), но в зависимости от ситуации это НЕЧТО "где-то, как-то, когда-то", насколько об этом можно говорить по отношению к тому, что не обладает ни протяженностью, ни временными рамками, ни пространственной локализацией, вдруг все-таки начинает проявлять ФИЗИЧЕСКИЕ свойства. Это проявление и есть наша Вселенная, которая находится нигде и никогда, поскольку эти понятия существуют лишь внутри нее.
Внимание! Есть полагание основать, что личное мнение содержит исключительно сообщение автора. Оно может не отвечать, что соответствует научности по критериям данности.
BETEP IIEPEMEH пишет: Нет, как видите из примера с шариком, оба вывода не являются верными. Так, например, поверхности шарика нет границ, которые бы удалялись друг от друга. Кроме того, где бы Вы стали проводить границу там, где самого пространства и понятия границы нет? Ну и, помимо этого, у поверхности шарика нет точки, из которой бы все начало расширятся. Как раз наоборот - все точки шарика одновременно начинают удаляться друг от друга, и нет точки поверхности, которая была бы центром этого расширения.
Но логичнее было бы представить Вселенную в модели с шариком не только поверхностью шарика, а всем объемом шарика. В данном случае выводы об одновременном удалении точек друг от друга при сохранении структуры и содержания остаются верными, но граница остается - между внутренним объемом (внутри шарика) и внешним объемом (снаружи шарика). Честно говоря, мышление сопротивляется пониманию расширения Вселенной как поверхности шарика
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет: Кроме того, где бы Вы стали проводить границу там, где самого пространства и понятия границы нет?
Тоже верно, да и трудно представить себе место, где нет пространства.
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет: Представьте себе, что Вы смогли расчертить все пространство на клеточки. Утром Вы измеряете размер клеточки, он оказывается равным, например, 1 метру. А измеряете вечером - размер клеточки стал уже равным 2 метрам.
Попробую размышлять по аналогии: представим что мой рост 1 метр и я проживу 1 млрд.лет. Условно предположим, что к этому времени Вселенная увеличится ровно в два раза. Соответственно я полагаю, что мой рост к этому времени станет равен 2 метра (в соотношении с сегодняшним днем). Но я не замечу, что мой рост стал два метра, потому что и линейка, которой я буду себя замерять, тоже увеличится в два раза и снова покажет 1 метр. Правильно? Вообразив такой мысленный эксперимент, я получил новые вопросы: 1) как ученые узнали, что Вселенная расширяется, если это по идее ни на что не должно влиять - ведь расширяются не только расстояния между объектами, но и сами объекты, соответственно и силы между объектами тоже не меняются? 2) такое понимание расширения Вселенной подводит к пониманию Вселенной как изначально бесконечной, а расширение просто увеличивает порядок бесконечности. То есть условно говоря, расширение предполагает не то, что до края Вселенной надо лететь, например, в два раза больше, а то что до края Вселенной никогда по изначальному умолчанию нельзя добраться, потому что она бесконечная, но вот до соседней галактики теперь лететь в два раза дальше. - в связи с чем вопрос - в случае такого понимания - расширение Вселенной никак не должно влиять на процессы внутри Вселенной, однако же мы знаем что в момент Большого Взрыва произошло рождение материи, то есть расширение Вселенной связано с процессами в самой Вселенной. Где я ошибаюсь? - "но вот до соседней галактики теперь лететь в два раза дальше" - точнее, наверное, лететь ровно столько же, так как метр тоже стал в два раза длиннее, но в два раза дольше... Опять ошибка - в таком случае наблюдатель внутри Вселенной должен наблюдать необъяснимое падение своей скорости в два раза... То есть летит он и столь же далеко (в новой метрической системе) и столь же долго. Тогда какой смысл вообще в этом расширении.
Вроде бы расширение ни на что влиять не должно, однако же связано в момент взрыва с "растягиванием" кварк-глюонной массы... Если мы знаем, что если, условно, Вселенная стала в два раза больше - получается кроме нашего вселенского пространства, существует независимое объективное пространство, относительно которого мы и можем наблюдать расширение...
Я как всегда - самое простое понимаю труднее всего
virus пишет: Но логичнее было бы представить Вселенную в модели с шариком не только поверхностью шарика, а всем объемом шарика.
Нет, не логичнее. Более того, это было бы неправильно.
Цитата
virus пишет: Честно говоря, мышление сопротивляется пониманию расширения Вселенной как поверхности шарика
Соотнесите друг с другом образы двумерной поверхности и трехмерного пространства. Как одно в другое укладывается. Примерно также выглядит наш трехмерный мир в пространстве большей размерности (при добавлении времени) - как трехмерная гиперповерхность. Что же касается сопротивления... - даже в классической физике есть много вещей, которые кажутся противоречащими житейскому опыту. Например, скамья Жуковского.
Цитата
virus пишет: Тоже верно, хотя трудно представить себе место, где нет пространства.
Потому что наше воображение всегда представляет только то, что есть. Но не в состоянии представить себе то, чего нет. Потому что акт представления обязательно требует каких-то характеристик для этого, а в данном случае речь идет о принципиальном отсутствии оных. Представляйте себе это просто как НЕЧТО, находящееся в нефизическом состоянии (т.е. не обладающую физически измеримыми характеристиками). Как потенциальную возможность ВСЕГО. В том числе и потенциальную возможность пространства.
Цитата
virus пишет: Попробую размышлять по аналогии: представим что мой рост 1 метр и я проживу 1 млрд.лет. Условно предположим, что к этому времени Вселенная увеличится ровно в два раза. Соответственно я полагаю, что мой рост к этому времени станет равен 2 метра (в соотношении с сегодняшним днем). Но я не замечу, что мой рост стал два метра, потому что и линейка, которой я буду себя замерять, тоже увеличится в два раза и снова покажет 1 метр. Правильно?
Нет, неправильно. Ваше тело связано взаимодействиями, поэтому материя Вашего тела как занимала в длину один метр, так и занимает по-прежнему. Потому что связано (внутренними силами). Заметить расширение можно иначе. Допустим, Вы взяли некую метку и расположили достаточно далеко от себя. В состоянии покоя. Метка изолирована от всяких внешних взаимодействий и находится достаточно далеко, чтобы пренебречь гравитационным притяжением к Вам. Некоторое время спустя Вы заметите, что метка пришла в движение относительно Вас (скорость изменения масштабного фактора не постоянна, в данный момент она увеличивается), хотя ее никто не трогал. Вы снова ее зафиксировали, чтобы она не удалялась. Оставили. Однако некоторое время спустя она снова начинает удаляться от Вас. Таким образом, получается, что на достаточно больших (космологических) масштабах для того, чтобы тело оставалось относительно Вас в состоянии покоя, к нему нужно прикладывать пусть небольшую, но силу. Которая бы компенсировала странное отталкивание, возникающее между телами на таких расстояниях. Причем, если у Вас будет много таких меток, то Вы заметите, что в случае, если подобных коррекций Вы не проводите, то все эти метки каким-то образом умудряются начать удаляться друг от друга. Именно все вместе друг от друга, как точки на поверхности надуваемого шара, когда они убегают не от одной какой-то выбранной, а каждая друг от друга. Вот с этим вот отталкиванием и связана энергия вакуума (космологическая постоянная), которая создает отрицательно давление, "давящее" во все стороны ни на что иное, как на само пространство, заставляя его расширятся.
Цитата
virus пишет: Вообразив такой мысленный эксперимент, я получил новые вопросы: 1) как ученые узнали, что Вселенная расширяется, если это по идее ни на что не должно влиять - ведь расширяются не только расстояния между объектами, но и сами объекты, соответственно и силы между объектами тоже не меняются?
Это Вам стоит почитать про закон Хаббла - там много интересных деталей. Вкратце, если посмотреть на объекты в зоне нашего горизонта, то близкие объекты (Местная группа) являются связанными гравитационными взаимодействиями, и на небольших расстояниях разбегание незаметно. Но когда мы смотрим это в масштабе всего-всего горизонта событий, который на много порядков больше нашей Местной группы, то это разбегание начинает просто бросаться в глаза.
virus пишет: 2) такое понимание расширения Вселенной подводит к пониманию Вселенной как изначально бесконечной, а расширение просто увеличивает порядок бесконечности. То есть нет никакого пространства вне Вселенной - она бы расширялась только для гипотетического наблюдателя обладающего бесконечностью большего порядка. То есть условно говоря, расширение предполагает не то, что до края Вселенной надо лететь, например, в два раза больше, а то что до края Вселенной никогда по изначальному умолчанию нельзя добраться, потому что она бесконечная, но вот до соседней галактики теперь лететь в два раза дальше.
Именно так. Получается, что вся наша Местная группа когда-то была настолько компактна, что между ее компонентами действовали законы квантового мира. А вся структура Вселенной - следствие квантовых флуктуаций, которые за счет стремительного расширения растянулись и выросли до космологических масштабов.
Цитата
virus пишет: - в связи с чем вопрос - в случае такого понимания - расширение Вселенной никак не должно влиять на процессы внутри Вселенной, однако же мы знаем что в момент Большого Взрыва произошло рождение материи, то есть расширение Вселенной связано с процессами в самой Вселенной.
Почему же не должно? Должно. Просто суть здесь несколько в другом. Само расширение Вселенной есть результат того, в каком виде она родилась. Я Вам говорил про симметрии полей, про энергию вакуума. Вот в начальный момент симметрия была более высокого уровня, ненарушенной. И энергия вакуума была выше. Но это состояние являлось неустойчивым, а высокая энергия вакуума создавала очень сильное отталкивание. В результате произошло спонтанное нарушение симметрии (как тогда, когда шарик скатывается с макушки горки, где находился в неустойчивом равновесии), началась перестройка полей и снижение энергии вакуума - в течении тех самых 0.001 секунды. И вот это новое состояние являлось уже существенно более устойчивым - в нем энергия вакуума низка и стабилизируется существованием материи.
Цитата
virus пишет: Если мы знаем, что если, условно, Вселенная стала в два раза больше
Вселенная какой была, такой и осталась. Изменяются не ее размеры как таковые, а масштабный фактор внутри нее. Вы можете даже считать, что не сама Вселенная (тот самый надутый шарик), увеличивается, а непрерывно уменьшаются размеры наших линеек и величины фундаментальных констант. Как если бы шарик остывал, и в соответствии с этим уменьшались бы какие-то характеристики внутри него - сути это никак не изменит, просто в этом случае мы должны рассматривать не одну зависимую от времени величину (собственно, еще и вопрос, от чего зависит само время) в виде масштабного фактора, а все вместе, просто даже математически проще рассматривать зависимость от времени лишь одной величины, а не всех вместе одновременно.
Внимание! Есть полагание основать, что личное мнение содержит исключительно сообщение автора. Оно может не отвечать, что соответствует научности по критериям данности.
Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии.
Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием
порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве.
Подробнее