Г. Шипов - Теория физического вакуума в популярном изложении

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.

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 правые и 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 массой m +и левой материи с отрицательной массой m -. 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, нейтроны и т.д.

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

m -< 0, E < 0.

К левой материи относятся античастицы - позитроны, антипротоны и т.д.

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

m += 0, E > 0.

Такой частицей является фотон.

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

m -= 0, E < 0.

Эта частица должна рождаться из вакуума одновременно с фотоном.

5. Частицы с мнимой массой покоя и мнимой энергией, имеющей положительный знак перед мнимой единицей (правая материя)

m += im, E = ie.

Один из видов торсионного поля - тахион.

6. Частицы с мнимой массой покоя и мнимой энергией, имеющей отрицательный знак перед мнимой единицей (левая материя)

m -= -im, E = -ie.

Торсионное поле, сопровождающее рождение тахиона (частица 5) из вакуума - антитахион.

Российский физик Я.П. Терлецкий предложил называть частицы с положительной массой и положительной энергией позитонами, а если эти величины отрицательны - негатонами. Поскольку первоначальная энергия, импульс, масса, заряд, спин и другие физические характеристики вакуума равны нулю, то законы сохранения требуют, чтобы частицы рождались из вакуума не парами, а квадригами (квадриги Терлецкого). Например, при рождении из вакуума таких основных частиц как протоны и электроны (обозначим их как +1p + и е -), одновременно должны рождаться негатонные протон-электронные пары ( -1p - и е +) или

0 = +1p + и е -+ -1p - и е +

В таких процессах рождения соблюдаются сразу шесть законов сохранения: массы, заряда, спина, барионного числа (слева внизу у буквы), лептонного числа (обозначения не введены) и четности.

Наблюдаемое во Вселенной отсутствие скопления отрицательных масс объясняется тем, что отрицательные массы взаимно отталкиваются, образуя равномерный фон плотностью

р -= -10 -30 г/см 3.

Эта плотность настолько ничтожна, что почти не влияет на лабораторные эксперименты. Зато в масштабах галактик ее влияние может быть существенным.

В качестве уравнений физического вакуума в теории использованы структурные уравнения Картана геометрии Вайценбека или Вайценбека-Вейля в зависимости от рассматриваемой физической ситуации. По самому названию понятно, что структурные уравнения описывают структуру геометрии, т.е. ее основные геометрические свойства. В случае пространства Вайценбека имеются:

24 уравнения (А) и 20 уравнений (В).

Уравнения (А) представляют собой определение кручения Риччи геометрии Вайценбека, а уравнения (В) устанавливают связь между римановой кривизной и кручением Риччи (помните, в мире ничего не происходит, кроме изменения кривизны и кручения пространства).

Если в уравнениях (А) и (В) выбраны четыре трансляционных координаты х, у, z, x 0= ctи шесть вращательных ф 1, ф 2, ф 3, q 1, q 2, q 3, то тогда уравнения вакуума представляют собой систему 44 нелинейный дифференциальных уравнений первого порядка относительно 24 независимых компонент кручения Риччи и 20 независимых компонент тензора Римана.

Поскольку уравнения (А) и (В) имеют геометрическую природу, то первоначально они не содержат никаких физических констант (они же структурные уравнения). Подобными свойствами обладают вакуумные уравнения Эйнштейна, описывающие гравитационное поле частицы вне массы. Это свойство вакуумных уравнений объясняется тем, что вакуум не может характеризоваться какими-либо конкретными физическими параметрами.