Причинность
 
 М.И. Беляев, 1999-2007 г,©Вверх

1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ
1. ИНВАРИАНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЗАКОНОВ СИММЕТРИИ
Инвариантность законов сохранения особенно наглядно проявляется в физике микромира.
Единство симметрии и асимметрии характеризуют все процессы, протекающие в целостных иерархических системах и эти процессы носят ритмический, двойственный характер. .
При этом симметрия проявляется в виде форм с внешней (проявленной) двойственностью, а асимметрия — в виде форм с внутренней (не проявленной) двойственностью.
Из физики известно, что законы сохранения связаны с существованием таких преобразований, которые являются инвариантными относительно преобразований.
К ним относятся:
Закон сохранения энергии, являющийся следствием симметрии относительно сдвига во времени (однородности времени).
Закон сохранения импульса, являющийся следствием симметрии относительно параллельного переноса в пространстве (однородности пространства).
Закон сохранения момента импульса, являющийся следствием симметрии относительно поворотов в пространстве (изотропности пространства).
Закон сохранения заряда, являющийся следствием симметрии относительно замены описывающих систему комплексных параметров на их комплексно-сопряженные значения (С-инвариантность).
Закон сохранения четности, являющийся следствием симметрии относительно операции инверсии (зеркальная симметрия, Р- инвариантность).
Закон сохранения энтропии, являющийся следствием симметрии относительно обращения времени (Т-инвариантность).
Закон сохранения CPT-четности, за которым скрывается комбинация трех симметрий (С-инвариантность, P-инвариантность и T-инвариантность).
Этот закон сохранения имеет особое значение для понимания механизма инвариантных преобразований из одного собственного подпространства (пространства) в другое. СРТ-четность определяется как величина, сохранение которой есть следствие СРТ-инвариантности, то есть инвариантности по отношению к одновременному выполнению трех операций - замене частиц на античастицы, зеркальному отражению и обращению течения времени.
СРТ-четность представляет собой произведение трех величин - зарядовой четности (С-четности), пространственной четности (Р-четности) и временной четности (Т-четность). Каждая из этих четностей выступает как сохраняющаяся величина, отвечающая соответствующей определенной дискретной симметрии.
Закон СРТ-четности является абсолютным законом сохранения, в отличие от законов сохранения С-четности, Р-четности, Т-четности, которые не являются абсолютными.
Законы сохранения четности могут комбинироваться. Рассмотрим для примера комбинацию двух симметрий (СР-четность). Эта комбинация известна как закон сохранения комбинированной четности (СР-четность)
Пусть М — собственный момент импульса ядра атома (кобальт), Рe— импульс электрона, рождающегося в процессе распада, а Q — угол между векторами М и Рe .
Позиция G-исходная. Вектор спинового момента ядра кобальта (вектор М) ориентирован по направлению внешнего магнитного поля (Н— вектор напряженности магнитного поля). Эти два вектора характеризуют свойства «внешней» системы кординат.
Отражение в плоскости S приводит к позиции U. При этом направление вектора М, равно как и вектора Н, остается неизменным, тогда как направление вектора Рe изменяется. В результате угол Q между векторами и в исходной позиции превращается в угол 180-Q.
рис. 1
Если заменить частицы на античастицы, то мы получим ситуацию, изображающую позиции C, A. Таким образом, легко видеть, что одновременное выполнение двух преобразований — зеркального отражения и замены частиц на античастицы приводит к переходам либо G <-->A, либо U <-->C. При этом угол между векторами и остается всякий раз неизменным. Это означает, что одновременное выполнение указанных операций оставляет инвариантным рассматриваемый процесс распада.
Закон сохранения комбинированной четности (СР-четность) означает, что законы природы остаются неизменными не тогда, когда мы переходим в антимир, не тогда, когда мы переходим в зазеркалье, а тогда, когда мы переходим в зазеркальный антимир.
По выражению советского физика Я.А.Смородинского «одно и то же испытание с одним и тем же результатом пройдет и левый винт, сделанный из вещества, и правый винт, сделанный из антивещества".
Из рисунка видно также, что С-инвариантность и Р-инвариантность являются комплексно-сопряженными по отношению друг к другу.
Из физики микромира известен еще один закон сохранения симметрии —СРТ-инвариантность:
Если одновременно заменить все частицы соответствующими античастицами, выполнить операцию зеркального отражения и, кроме того, обратить течение времени, то в этом случае все физические законы должны остаться неизменными, все физические процессы протекать по-прежнему.
Обратите внимание на формулировку „обратить течение времени“. Эта формулировка вовсе не означает, что время приобретает „отрицательный знак“, ибо этот закон можно записать в форме тождества
из которого можно непосредственно осознать, что время имеет свойство „растягиваться“ и „сжиматься“. Равновесность между этими двумя взаимнодополнительными состояниями может происходить в соответствии с принципом максимина (или минимакса)
Этот закон сохранения симметрии является абсолютным. Он никогда не нарушается, в то время как другие законы сохранения симметрии могут нарушаться. Но нарушение одних законов переводит систему в иное состояние, в котором начинает проявляться взаимодополнительный закон сохранения, порождая последовательную иерархическую цепочку инвариантных преобразований законов сохранения симметрии.
Из рисунка 1 следует, что между секторами G, U, C и A имеют место взаимоотношения
В этих тождествах стрелка после векторов характеризует их направление. Для С-инвариантности эта стрелка символизирует зеркальный закон сопряжения, для Р-инвариантности -стрелка характеризует уже закон сохранения зарядовой симметрии.
Данное тождество наглядно отражает двойственность каждой компоненты в этих весах. Но самое „мистическое“ свойство данного тождества заключается в том, что по диагонали „G-A“ группируются взаимодействия, в которых вектор М и Рe совпадают по направлению, в то время как на диагонали „U-C“ эти вектора характеризуются взаимопротивоположным направлением.
Принцип инвариантности преобразования симметрии взаимодействий проявляется в том, что на диагонали »G-A» взаимодействующие векторы «приталкиваются» друг к другу, а на диагонали »U-C» взаимоотношения характеризуются векторами, которые «расталкиваются» друг от друга.
У этого тождества есть свой Творец -это вектор напряженности магнитного поля, относительно которого ориентирован вектор М .
Учитывая, что
мы можем записать аналогичное тождество для вектора электрической напряженности, а затем сформировать тождество законов сохранения на более высоком уровне иерархии
рис. 2
Из этого рисунка можно осознать, что инвариантные преобразования законов симметрии придают Мирозданию равновесность на всех уровнях иерархии.
Инвариантные преобразования законов симметрии позволяют осознать, что
Законы сохранения симметрии не нарушаются. Они только преобразуются из одной формы в другую…
2. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ ПРИЧИННОСТИ
Причинно-следственная картина Мироздания может быть представлена в виде следующей системы тождеств.
рис. 3
Данный рисунок отражает библейскую Истину: «Я в Боге, а Бог во мне».
Каждая причина (псевдопричина), каждое следствие (псевдоследствие) может порождать свое собственное многомерное и многуровневое Мироздание.
И когда люди начнут это осознавать, то их уже «не купить» на «всенародные консенсусы», когда истинную причину подменяют следствием, когда решение Уже принято и его надо только «легализовать». Например, вместо дилеммы «расстреливать или не расстреливать Верховный Совет» обсуждается иная: «как ЭТО реализовать (бомбить, расстрелять из танков, …).
Современная наука не является исключением из общего правила, ибо она не может выйти за „горизонт осознанного мира первопричин“. И когда ученые начнут ЭТО осознавать, только тогда они смогут осмысленно реализовать „духовный путь“ развития науки, позволяющей целеустремленно идти по пути к Творцу Первопричины, не плутая в „темных чуланах Не-Знания“.
3.1. ПРИНЦИП ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ
Принцип дополнительности представляет собой одну из самых глубоких идей современного естествознания.
Квантовый объект — это не волна и не частица. Поэтому экспериментальное изучение микрообъектов предполагает использование двух типов приборов: один позволяет изучать волновые свойства, другой — корпускулярные. Эти свойства несовместимы в плане их одновременного проявления. Однако они в равной мере характеризуют квантовый объект, а потому не противоречат, а дополняют друг друга.
Квантовый объект — это не волна и не частица. Сущность такого объекта можно отразить тождеством
Поэтому экспериментальное изучение микрообъектов предполагает использование двух типов приборов: один позволяет изучать волновые свойства, другой — корпускулярные, Эти свойства несовместимы в плане их одновременного проявления. Однако они в равной мере характеризуют квантовый объект, а потому не противоречат, а дополняют друг друга.
Принцип дополнительности, сформулированный Н. Бором в 1927 г., состоит в том, что при экспериментальном исследовании микрообъектов могут быть получены точные данные либо об их энергиях и импульсах (энергетически-импульсная картина), либо о поведении в пространстве и времени (пространственно-временная картина). Эти взаимоисключающие картины не могут применяться одновременно, поскольку свойства квантовых объектов запрещают их одновременное использование, т. е. можно говорить о единстве этих картин, с точки зрения законов сохранения симметрии, ибо эти свойства в равной мере характеризуют микрообъект, что предполагает их использование в том смысле, что вместо единой картины необходимо применять две: энергетически-импульсную и пространственно-временную.
Изложение концепции дополнительности было сделано Н. Бором в 1927 г. Н. Бор писал:
„В своем докладе я высказал тогда точку зрения, которую кратко можно охарактеризовать словом „дополнительность“. Для этого решающим является признание следующего основного положения:
как бы далеко ни выходили явления за рамки классического физического объяснения, все опытные данные должны описываться при помощи классических понятий… Для полного описания квантово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих („дополнительных“) набора классических понятий, совокупность которых дает наиболее полную информацию об этих явлениях как о целостных“.
С самого начала идея дополнительности рассматривалась Н. Бором как основополагающая в общем процессе научного познания.
Суть принципа дополнительности как общего принципа научного познания, может быть определена следующим образом: всякое сущностное явление природы не может быть определено однозначно с помощью слов естественного языка и требует для своего определения, по крайней мере, два взаимоисключающие, дополнительные понятия (категории).
Принципы дополнительности и принцип соответствия характеризуют сущность инвариантного преобразования законов симметрии:
Законы симметрии не нарушаются, они из одной формы трансформируются в другую, взаимодополнительную форму симметрии.
Анализ законов сохранения симметрии и принципа дополнительности показывает, что принцип дополнительности является следствием проявления законов сохранения симметрии.
Поэтому данный принцип является всеобщим. Он характеризует корпускулярно-волновой дуализм не только в микромире, но и вообще, на всех уровнях мироздания.
Он несет в себе глубокий системный смысл и отражает глубокую системную причинно-следственную связь между структурой и функцией
Эта формула имеет прозрачный смысл. Структура является дискретной („квантованной“). Она характеризует взаимосвязь между элементами системы.
Но вот функция системы является целостной, единой („непрерывной“). Каждый элемент системы имеет собственную функцию, но при интеграции элемента в систему функции отдельных элементов становятся для внешнего наблюдателя „не прозрачными“.
При этом „внутренняя сущность“ структуры является функциональной, а „внутренняя сущность“ системной функции отражает в себе структуру системы.
3.2. ПРИНЦИП СООТВЕТСТВИЯ
Новая теория, претендующая на более глубокое познание сущности мироздания, на более полное описание и на более широкое применение ее результатов, чем предыдущая, должна включать предыдущую как предельный случай. Так, классическая механика является предельным случаем квантовой механики и механики теории относительности. Релятивистская механика (специальная теория относительности) в пределе небольших скоростей переходит в классическую механику (ньютоновскую). Это и составляет содержание методологического принципа соответствия, сформулированного Н. Бором в 1923 г.
Суть принципа соответствия заключается в следующем: любая новая более общая теория, являющаяся развитием предыдущих классических теорий, справедливость которых была экспериментально установлена для определенных групп явлений, не отвергает эти классические теории, а включает их в себя. Предыдущие теории сохраняют свое значение для определенных групп явлений как предельная форма и частный случай новой теории. Последняя определяет границы применения предыдущих теорий, причем в определенных случаях существует возможность перехода новой теории в старую.
В квантовой механике в принципе соответствия проявляется тот факт, что квантовые эффекты существенны лишь при рассмотрении величин, сравниваемых с постоянной Планка (h). При рассмотрении макроскопических объектов постоянную Планка можно считать пренебрежимо малой (h->0). Это приводит к тому, что квантовые свойства рассматриваемых объектов оказываются несущественными; представления классической физики - справедливы.
Следовательно, значение принципа соответствия выходит за границы квантовой механики. Он войдет составной частью в любую новую теорию.
Общеметодологическое значение принципа соответствия определяется следующим образом:
„Теории, справедливость которых была экспериментально установлена для определенной группы явлений с появлением новой теории не отбрасываются, а сохраняют свое значение для прежней области явлений как предельная форма и частный случай новых теорий. Математический аппарат новой теории, содержащий некий характеристический параметр… при надлежащем его значении переходит в математический аппарат старой теории“.
( Кузнецов И. В. Принцип соответствия в современной физике и его философское значение, М., 1948.).
Принцип соответствия, по сути отражает эволюционный принцип развития любого объекта (явления, процесса) мироздания. При этом переход от одной формы сохранения симметрии к другой характеризуется инвариантными преобразованиями.
3.3. ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Это фундаментальный принцип в квантовой теории, определяющий границы применимости классических представлений при описании свойств микромира.
В классической механике частица, движущаяся по определенной траектории, имеет точные значения координаты, импульса, энергии; микрочас­тица, обладая волновыми свойствами, не имеет траектории, а значит, не имеет одновременно точных значений координаты и импульса. Это означает, что координаты, импульс, энергия микрочастицы могут быть заданы лишь приблизительно. Количественно это выражается соотношением неопределенностей В. Гейзенберга (1901 - 1976).
Соотношение неопределенностей Гейзенберга: принципиально нельзя определить одновременно координату и импульс частицы точнее, чем это допускает соотношение неопределенностей. Микрочастица не может иметь одновременно координату х и определенный импульс р, причем неопределенности этих величин удовлетворяют условию
Dх —Dр ³ h,
где h - постоянная Планка,
т. е. произведение этих неопределенностей не может быть меньше h. Этот предел довольно мал, поскольку мала h - постоянная Планка, но он существует, и это закон природы.
Принципы запрета. Данный закон утверждает, что невозможно одновременно точно определить координату и соответствующую ей составляющую импульса. Это нельзя сделать точно так же, как нельзя достичь абсолютного нуля температур, как нельзя превысить скорость света и т. п. Поэтому принципы запрета играют в науке весьма важную роль.
Из современных исследований элементарных частиц ученые делают вывод, что единственным отражением хаоса событий в мире сверхмалого являются запреты. Эта точка зрения характеризует кардинальное изменение представлений людей о законах природы.
Согласно старым представлениям, фундаментальные законы природы должны быть законами дозволения. Они определяют, что может и должно происходить в природе.
Согласно новой точке зрения, наиболее фундаментальные законы носят характер запретов. Они определяют, что не может происходить в природе. Так, если в классической механике допускается измерение координаты и импульса с любой степенью точности, то соотношение неопределенностей является квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.
Квантовая теория - не просто новое направление в изучении микромира. Это новое отношение к действительности, новое миропонимание, новая философия.
Однако новое понимание должно быть равновесным, т. е.
где m отражает уровень иерархии взаимоотношений законов сохранения симметрии.
Смысл этого тождества тривиален: всегда, когда мы переходим к другой форме законов сохранения симметрии, мы теряем (или находим) новое качество взаимоотношений.
Законы дозволения и законы запрета являются взаимодополнительными. Они допускают инвариантные преобразования.
Принцип неопределенности Гейзенберга противоречит принципу единства и целостности мироздания. Он порождается тождеством, в котором координата x отражает пространственно-временную форму симметрии, а з
импульс р -энергоимпульсную форму симметрии.
На второй перекладине весов располагается „первоквант“ нашего мироздания-постоянная Планка, внутренняя сущность которой также отражает двойственность, но эта двойственность уже является „внутренней“, „не проявленной“. Это означает, что данный „первоквант“ является бесструктурным, но он несет в себе „генетическую память“ законов сохранения симметрии.
4. КРИВОЕ ЗЕРКАЛО ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ В МИКРОМИРЕ
Законы сохранения симметрии в физике микромира рассмотрим на примере распада нейтрона
(кварк-лептонная симметрия).
рис. 4
Слева на рисунке приведена схема распада нейтрона, а справа -та же схема, но здесь схема распада интерпретируется на кварковом уровне
Эти схемы более глубоко можно осознать, если рассматривать их с позиций законов сохранения симметрии.
И рисунка видно, что взаимосвязь этих двух схем происходит через физический вакуум.
На этих рисунках микромир „отделен“ от физического вакуума специфической „мембраной“. Преломление элементарной частицы приводит к ее погружению в физический вакуум (дематериализация). Обратный процесс порождает материализацию элементарной частицы. Однако законы сохранения симметрии взаимодействия диктуют строгие правила поведения частиц и кварков, что позволяет эти рисунки объединит в единую схему, отражающую баланс между микромиром и физическим вакуумом.
рис. 5
Из этой схемы непосредственно видно, что на уровне физического вакуума появляется еще одна частица, которая ничем себя не обнаруживает в схеме распада. Это позитрон (е+).
Приведенное на рисунке тождество однозначно свидетельствует о том, что в процессе распада нейтрона, на уровне физического вакуума вначале рождается позитрон, после чего начинается его материализация в электрон.
Теперь схему распада нейтрона можно записать в общем виде.
рис. 6
В этой схеме кварки присутствуют только в физическом вакууме.
Из этого тождества можно увидеть, как формируется единая двойная спираль распада нейтрона.
рис. 7
Из этого тождества непосредственно также видно и триединство всех участвующих во взаимодействиях частиц. Так из тождества
можно непосредственно вычислить все свойства участвующих во взаимодействиях частиц (и кварков). В этом тождестве каждая компонента выражается через три других. Так, из тождества непосредственно можно увидеть и осознать реальный, а не виртуальный смысл кварка „d“.
Из этого выражения видно, что кварк „d“ на входе в физический вакуум имеет целый заряд.
В правой части мы имеем аналогичное тождество, из которого можно определить смысловое значение кварка „u“.
Здесь кварк „u“ также имеет целый заряд. Но если теперь „склеить“ между собой взаимолдействующие в вакууме кварки, то мы увидим совершенно иную картину.
Из тождества
следует, что „u“ должно иметь удвоенный заряд. При этом заряды u и d будут иметь противоположные знаки.
Это и есть та самая вакуумная линза, которая, как лента Мёбиуса переворачивает исходное тождество и через „кривое зеркало“, формирует результаты для последующей материализации.
Приводимые выше схемы 1,2, 3 не претендуют на истину в последней инстанции. Они отражают только принципы взаимоотношений между между реальными частицами и их представлениями в вакууме.
В результате мы снова и снова приходим к выводу, что дробный заряд кварков является „виртуальным“. Их в природе не существует. Они являются кажущимися. Их формирует тождество законов сохранения. Поскольку оно на всех уровнях иерархии имеет одни и те же свойства и на всех уровнях иерархии взаимоотношения со смежными уровнями иерархии осуществляется аналогично, то немудрено, что у физиков возникла иллюзия, что это реальные частицы, имеющие дробный заряд.
На самом деле кварки отражают только устойчивые отношения между квантами материи (элементарными частицами или волновыми пакетами), участвующими во взаимодействиях.
5. КУБ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ СИММЕТРИИ МИКРОМИРА
Последние рисунки (схема 3, 4) позволяет записать тождество в геометрической форме
рис. 8
Из этого „кубика“» непосредственно видно, что в нем нет места дробным зарядам, что это проявляется кривое зеркало законов сохранения симметрии, которое подобно линзе переворачивает исходные компоненты, трансформируя «янский аспект» в «иньский» и наоборот.
Из этого «кубика» непосредственно видно, как из нейтрона рождается «первоатом» химических элементов -водород. Может быть теперь, осознав, что «кварки» представляют собой не только механизм, «вакуумной линзы», переворачивающей исходное отношение, но они отражают и механизм перенормировки, механизм квантования элементарных частиц, позволяющий переходить «частице» из одного уровня иерархии на другой.
Поэтому в любом атоме химических элементов через нейтрон происходит либо синтез следующего
химического элемента, либо распад существующего. Разве это не свидетельствует об обратимости времени?
Учитывая, что в физике микромира структура большинства элементарных частиц «выражается в кварках», что многие взаимодействия в физике микромира происходят на уровне «микромир-физический вакуум», что многие взаимодействия имеют схему, подобную схеме 1, можно утверждать, что большинство подобных взаимодействий, в геометрической интерпретации можно отразить в форме куба.
Заметим, что «кубик» -это только интерпретация, которая к геометрической форме может не иметь никакого отношения, ибо она отражает только «геометрию» законов сохранения симметрии.
РЕЗЮМЕ
1. Причинно-следственная картина мироздания, в первом приближении обоснованная выше, позволяет говорить о том, что Первопричиной всех законов сохранения, известных сегодня науке, являются законы сохранения симметрии:
Симметрия никогда не нарушается. Она только трансформируется из одной формы в другую.
2. Первопричина, формируя причинно-следственные отношения, способна порождать (и порождает) «кривые зеркала» следствий, псевдопричин и псевдоследствий, которые порождают «кажущиеся первопричины», каждая из которых может отождествляться с Первопричиной. Так, одной из таких псевдопричин может наглядно служить кварковая концепция материи, в которой следствие (дробный заряд кварков) выдается за первопричину.
© Беляев М. И., «МИЛОГИЯ», 1999-2006г.
Опубликован: 13/04/2006г.,
Сайт ЯВЛЯЕТСЯ ТВОРЧЕСКОЙ МАСТЕРСКОЙ АВТОРА, открытой для всех посетителей.
Убедительная просьба сообщать о всех замеченных ошибках, некорректных формулировках.
Книги «Основы милогии», «Милогия» могут быть высланы в Ваш адрес наложенным платежом,
URL1: www. milogiya2007.ru e-mail: milogiya@narod.ru
Архив 2001 г:URL1: www.newnauka.narod.ru Архив 2006 г: URL1: www. milogiya. narod.ru