FALOWA TEORIA GRAWITACJI C D
Fale grawitacyjne, których istnienie wynika z Ogólnej Teorii Względności Alberta Einsteina, zaobserwowano po raz pierwszy 14 września 2015 roku na detektorze LIGO. Jeżeli przestrzeń ulega odkształceniom, wibracjom w konsekwencji ruchowi w skali makro, to być może, to co nazywamy materią i energią na poziomie mechaniki kwantowej, jest w istocie objawem skondensowanego i uporządkowanego ruchu przestrzeni a właściwości cząstek elementarnych i ich wzajemne oddziaływania są konsekwencją tych zjawisk. Aby ten proces był trwały i osiągał wartości skończone musi być powtarzalny, analogicznie do procesów makroskopowych gdzie energia potencjalna zamieniana jest w kinetyczną a kinetyczna w potencjalną ale ich stany pośrednie muszą przyjmować charakter dyskretny i realizować się bez strat. Załóżmy że ruchem przestrzeni rządzi prawo zachowania, gdzie iloraz prędkości i objętości ma wartość stałą, równą sześcianowi długości Plancka i prędkości światła a czas ruchu to czas Plancka.
Vn- prędkość n-tego torusa
Qn-objętość n-tego torusa
lp- długość Plancka
c- prędkość światła
tn- czas ruchu n-tego torusa
tp- czas Plancka
ωn- prędkość kątowa n-tego torusa
W obliczeniach należy uwzględniać efekty relatywistyczne i biorąc pod uwagę że w tych równaniach pojawią się liczby naturalne, to ten fakt eliminuje całkowanie i różniczkowanie co znacząco komplikuje obliczenia.
1, Model kwantu
Wyobraźmy sobie ruch obszaru przestrzeni w kształcie torusa o objętości Qn =2 π rn s, (przestrzeń torusów nie jest w jakikolwiek sposób wyróżniająca się od otoczenia z wyjątkiem jej ruchu ), gdzie promień rn =nlp, gdzie lp, to długość Plancka a n liczby naturalne, natomiast s= Ip² to przekrój torusa. Ruch torusa realizuje się prostopadle do kierunku propagacji fali, gdzie kinematyka polega na przekazywaniu „pędu” od torusa Qn do torusa Qn -1 do momentu osiągnięcia prędkości światła c ( każdy kolejny jest ma mniejszy promień o lp), lub przeciwnym kierunku od prędkości c do minimalnej wartości V torusa o maksymalnym promieniu (tutaj każdy kolejny jest ma większy promień o lp). W dowolnej chwili porusza się tylko jeden torus a czas ruchu jest równy tp, co sprawia że ta złożona kinematyka w istocie przyjmuje formę fali. Po osiągnięciu prędkości światła c przestrzeń o objętości lp³ ulega całkowitej kontrakcji. Proces przekazywania „pędu” realizuje się między różnymi objętościami co indukuje wirowanie którym rządzi takie samo prawo zachowania i być może ten fakt jest przyczyną przyjmowania stanów dyskretnych. Ruch przestrzeni, w dużym przybliżeniu wyglądały, jak niżej.
Rys. 1 Rysunek poglądowy ruchu przestrzeni.
Anim. 1 Poglądowa animacja fotonu 2d.
Zastanawiające jest pytanie; skąd foton wie kiedy ma zakończyć pojedynczy cykl (inaczej cykl kończył by się w nieskończoności)? Wydaje się że robi to wzajemne bezpośrednie oddziaływanie sąsiednich torusów ( foton musi się składać z pary tych procesów) biegnące naprzeciw siebie. Ten akt ustala częstość kołową kwantu a więc i długość fali, która z kolei decyduje o jego energii. Propagacja polega na przekazywaniu kinematyki kolejnym torusom, analogicznie jak w przekładni zębatej. Ten model generuje dwie nowe wielkości geometryczne; amplitudę A i kąt obrotu φ. Wyznaczenie amplitudy A i kąt obrotu φ, bez uwzględnienia efektów relatywistycznych.
Wnioski wypływające z modelu kwantu;
-wszystkie trzy oddziaływania są nieciągłe ale nieciągłości elektrycznego i magnetycznego są bardzo małe. W przypadku grawitacji nieciągłości te są relatywnie bardzo duże.
-foton jest niemal płaski, gdzie dla światła widzialnego amplituda jest rzędu A=10 lp a promień E+28 lp i dlatego polaryzacja światła ma charakter czysto geometryczny, to po prostu konfiguracja przestrzenna tej płaszczyzny
- uogólnieniem równania Plancka jest równanie Ȇ = Δ Q c / Q według którego ilość działania w cząstce elementarnej to względna prędkość zaniku przestrzeni. Gdy Δ Q ma wartość stałą proces jest kwantowy a przy wartości zmiennej, jest falą
-kąt obrotu φ jaki wykonuje ta kinematyka dla jednego A w przybliżeniu wynosi 15º a dla pełnych dwóch 30º, a dokładnie jego wartość ma charakter unikalny.
- w chwili kontrakcji przestrzeni Δ Q = lp³ pojawia się masa której prędkość w kierunku propagacji jest zerowa.
-sumaryczny spin fotonu (przeciwnie wirujących procesów) jest równy zero lub 1 jako suma wartości bezwzględnych spinów.
2,Model leptonu.
Kreacja i anihilacja par rzeczywistych; pozyton, elektron polegający na zamianie kwantu gamma na parę i ponowna przemiana w stronę przeciwną, sugeruje że procesy zachodzące w tych cząstkach, pomimo różnic pomiędzy samymi cząstkami ( lepton, bozon z Modelu Standardowego), są do siebie bardzo podobne a ich właściwości ( masa, ładunek, spin, stan kwantowy itd) wynikać powinny ze złożoności kinematyki przestrzeni. Z założenia, nic więcej tam nie ma. W modelu leptonu, analogicznie do kwantu, przestrzeń w postaci torusów wykonuje ruch równoległy do osi głównej oraz obrót przekazując „ pęd” zgodnie z prawem zachowania Vn Qn= clp³ od prędkości c do prędkości V= c lp³ / Qmax co po prostych obliczeniach wyniesie V= lp c/ λ i ponownie do prędkości c i dalej po przeciwnej stronie ta sama kinematyka. Należy jeszcze raz podkreślić że w dowolnej chwili porusza się tylko jeden torus. Bardzo uproszczony model elektronu i pozytonu w poniższej animacji 2d.
Anim.2 Elektron
Anim.3 Pozyton
Tu również pojawia się pytanie; skąd ten proces wie, kiedy ma zakończyć pojedynczy cykl (inaczej cykl kończył by się w nieskończoności), innymi słowy, jaki jest warunek trwania cząstki? Wydaje się że, robi to wzajemne bezpośrednie oddziaływanie kulistej fali kontrakcji na poruszający się torus który z cyklu rosnącego zamienia na malejący. Ten akt spotkania ustala długość fali Comptona np. elektronu a więc i masę, ładunek. Pozornie, ruch po krzywej logarytmicznej nie może dogonić ruchu po promieniu, ale to jest proces fizyczny w którym należy uwzględnić jego uwarunkowania geometryczne, efekty relatywistyczne i być może inne. W artykule „ Nieodgadniona tajemnica fizyki ” w bardzo uproszczonym równaniu pojawia się triplet miejsc zerowych.
- Oddziaływania
Istotnym parametrem charakteryzującym oddziaływania jest stała sprzężenia, będącą bezwymiarową wielkością określającą natężenie oddziaływania.
Wydaje się że wyrażenie α = lp² / 2 x y określa stałą sprzężenia oddziaływań fizycznych. Parametry x i y mogą przyjmować tylko trzy wartości charakteryzujące wszechświat cząstek elementarnych λ, A, lp. .Zaczynając od największej λ to długość fali Comptona dominującej cząstki w danym oddziaływaniu, A jest to amplituda, a lp to długość Plancka równa 1,61623 × 10−35 m.
Liczba rodzajów oddziaływań będzie równa liczbie kombinacji tych parametrów a więc sześć. Biorąc pod uwagę mechanizm procesu zachodzący w cząstce to można je pogrupować na dwa zasadniczo różniące się oddziaływania; obojętne i z ładunkiem.
Rys. 2 Tablica oddziaływań
Rys. 3 Schemat oddziaływań
Początek obu oddziaływań jest ten sam, to znaczy znikająca przestrzeń Δ Q = lp³, generuje dwa oddzielne i niezależne procesy, falę kontrakcji i ruch torusów. Powstająca fala kontrakcji w początkowej fazie ruchu nie będzie izotropowa, tworząc w kierunku ruchu ekstremum, które działając w strefie s, gdzie lp= s , jak sądzę nazywamy gluonem, a gdy ta strefa s rozszerzy się lp< s < λ staje się bozonem Z lub W. Ta fala kontrakcji w strefie s >> λ staje się grawitacją a ekstremum zanika lub być może, staje się neutrinem. W oddziaływaniu z ładunkiem w strefie lp< s < A mamy silne z gluonami, w strefie lp< s < λ bozony Z+i Z -.
Rys.4 Schemat początkowej fazy ruchu fali kontrakcji
Wydaje się że różnice dzielące oba oddziaływania uniemożliwiają ich pełną unifikację ale w poszczególnych pionach podobieństwo procesów pozwoli być może, w przyszłości na ich pełną unifikację.
Rys. 5 Porównanie fotonu do grawitacji
- Oddziaływanie silne
α = lp² / 2 lp lp α =1/2
α = lp² / 2 lp A α ≈1/16
- Oddziaływanie słabe
α = lp² / 2 lp λ α ≈10^-19
α = lp² / 2 A λ α ≈10^-21
Oddziaływania silne i słabe działają wewnątrz stref i dlatego mają bardzo krótki zasięg i ich wartości dotyczą wymiaru w strefie a nie jej granicy i dlatego te wartości w rzeczywistości są znacznie większe. W przypadku o. słabych wartość uznana α≈10^-5.
- Oddziaływanie elektromagnetyczne
α = lp² / 2 A A α ≈1/137
Zgodnie z powyższym stała struktury subtelnej jest zmienna ponieważ zależy od logarytmu ln (λ / (2πlp)), co potwierdzają wyniki wysokoenergetycznych zderzeń w akceleratorach. Również wartość tej stałej dla mionu byłaby o około 24% większa od elektronu. Pomiary w Eksperymencie Mion g-2 w Fermilabie, oddziaływania mionu z polem magnetycznym, dają wyniki nieco większe od przewidywań teoretycznych ale ta różnica jest o pięć rzędów mniejsza od tych 24 %.
- Grawitacja. α = lp² / λ λ α ≈10^-40
Z przedstawionych modeli wynika, że oddziaływanie grawitacyjne jest cyklicznie powtarzającą się falą kulistą kontrakcji ( izolowane piki), poruszającej się z prędkością światła, o częstości kołowej cząstki generującej te fale, powstającej na skutek całkowitej kontrakcji (zaniku) stałej objętości przestrzeni ΔQ = lp³, której energia maleje jak 1/r. Fala kulista kontrakcji posiada dwa parametry; długość fali Comptona cząstki elementarnej λ oraz długość piku kontrakcji L który maleje z kwadratem odległości r.
L= lp³ / 4 π r²
Oddziaływanie grawitacyjne dowolnych mas jest sumą fal kontrakcji wszystkich N cząstek w Kartezjańskim układzie współrzędnych, uwzględniając ich stan energetyczny oraz zjawiska falowe; interferencje, dyfrakcje, efekt Dopplera. Na jedną długość fali Comptona λ przypada dwa piki kontrakcji.
Radialny ruch materii w polu grawitacyjnym wywoływać będzie podwójny efekt Dopplera, to znaczy odbierane długości charakteryzujące to pole; długość piku L jak i długość fali Comptona λ będą się zmieniać. Przy oddalaniu będą rosły a przy zbliżaniu malały. Analizujemy ruch dla prędkości V<<c.
Δg1=g0 (V/c+2(V/c) ² ) / (1+V/c)
Dla zbliżających się mas.
Δg2 = g0 (-V/c+2(V/c) ² )/(1-V/c)
Niesymetryczność efektu Allaisa Δ Δ g.
Δ Δ g = Δg1- l Δg2 l =2(V/c) ² / (1- (V/c) ²)
g0- przyspieszenie grawitacyjne dla orbity kołowej przy zerowej prędkości wirowania
V= względna prędkość
c- prędkość światła
Wydaje się że grawitacyjny efekt Dopplera wzmacnia to oddziaływanie, nie tylko w trakcie radialnego ruchu materii ale również w orbitalnym ruchu mas które można potraktować jako ciągłe (niesymetryczność efektu Allaisa dla struktur ciągłych; galaktyki spiralne, gromady galaktyk, dyski akrecyjne, itd), umożliwia wyjaśnienie płaskości krzywych rotacji galaktyk spiralnych i być może dynamiki całego wszechświata. Te wzmocnienia zależą od (V/c)2, ale ich wartości rosną wykładniczo ponieważ je należy namnażać z kolejnymi warstwami.
Wydaje się że grawitacja generuje jeszcze jeden bardzo poważny problem. Powyżej napisałem że <Ta fala kontrakcji w strefie s >> λ staje się grawitacją>. Pojawia się tu pytanie gdzie zaczyna się grawitacja i do jakiej kategorii oddziaływań zaliczyć to co jest ponad słabymi a przed tą granicą? Jeden z najpoważniejszych problemów mechaniki kwantowej dotyczy istoty fal de Broglie’a czy też fal materii czy też funkcji falowej i co za tym idzie interferencji pojedynczych fotonów, elektronów itd. Być może w tym obszarze trzeba szukać wyjaśnienia tych zagadek.
- Kwantowe zjawiska elektronu w ruchu.
Prędkość światła w próżni jest największą prędkością, z jaką może być przenoszona energia lub informacja. W modelach cząstek ΔQ = lp³, z założenia porusza się i wiruje w czasie Plancka z prędkością c, i w konsekwencji ta prędkość i jej kierunek powinien być wypadkowym kierunkiem dla wszystkich składowych ruchów wykonywanych przez cząstkę. W fotonie prędkość masy w kierunku propagacji jest zerowa i dlatego wektor prędkości Vn będzie pod kątem prostym. Dla elektronu cosinus tego kąta wyniesie cos α =V/c, gdzie V to prędkość elektronu. Kierunek ten przyjmuje zarówno, wektor momentu pędu L i wektor momentu magnetycznego μ.
Rys. 6 Elektron w ruchu
Jeżeli czas życia jednego cyklu elektronu oznaczmy jako T, to dystans S jaki pokona ta cząstka w czasie T będzie równa, jak niżej.
S= T V = λ V/c
Kluczem do zrozumienia mechaniki kwantowej jest zbudowanie kinematyki procesu jednego cyklu życia cząstki w którym powinny pojawić się znane efekty kwantowe, o których posiadamy ugruntowaną wiedzę. Poniższy rysunek przedstawia schematycznie jeden cykl życia dwóch elektronów o skrajnie różnych konfiguracjach przestrzennych
Rys.8 Schemat ruchu elektronów
Dystans S jest znacznie mniejszy od λ i zgodnie teorią nieoznaczoności Heisenberga która mówi że nie można z dowolną dokładnością wyznaczyć jednocześnie położenia i pędu cząstki, w konsekwencji ta analiza ma charakter poglądowy której celem jest tylko próba wizualizacji tego złożonego procesu. Ruch modelu elektronu w którego „wnętrzu” mamy ruch i obrót torusów względem osi nachylonej do kierunku ruchu całej cząstki wymusi pojawienie się precesji wektora momentu pędu L, μ i Vn. Biorąc pod uwagę że sumaryczny kąt obrotu torusów wynosi tylko + 15 i – 15 stopni, kąt precesji będzie znacznie mniejszy. Kinematyka ta przyjmuje, co prawda dosyć dziwaczną postać, pozornie burząc fundamenty fizyki, ale wydaje mi się że ta niepełna precesja pozwala na zrozumienie i wizualizację wielu zjawisk kwantowych. Poniżej animacja poglądowa precesji wektora momentu pędu elektronu w ruchu obserwowanego od tyłu.
Anim. 4 Precesja poglądowa wektora momentu pędu
Dzięki tej precesji anonimowy elektron nabiera tożsamości bo w strumieniu swobodnych elektronów każdy jest inny, ponieważ posiada własną konfigurację przestrzenną polaryzacji, oraz moment magnetyczny który jest niejednorodny ( próba szukania analogii do małych wirujących magnesów jest błędna), która pod wpływem zewnętrznego oddziaływania może łatwo ulec zmianie.
Rys.9 Strumień swobodnych elektronów
- Doświadczenie Sterna-Gerlacha
Doświadczenie Sterna-Gerlacha wykonany na początku XX wieku powinno być pierwszym testem zaproponowanego modelu elektronu i jego stanu kwantowego. Gdy na strumień swobodnych elektronów skierujemy niejednorodne oddziaływanie magnetyczne, ich niepełne precesje ustawią się, N do S i S do N, zgodnie z własną wiodącą polaryzacją która pojawia się gdy kierunek ruchu elektronu pokrywa się z rzutem prędkości torusów Vn, a szczególnie gdy Vn=c ( Rys.8), tworząc dwa oddzielne strumienie spolaryzowanych elektronów z przeciwnie skierowanymi wektorami momentu magnetycznego μ. Gdy skierujemy tak samo skonfigurowane o. magnetyczne na już spolaryzowane elektrony, uzyskamy tylko jeden strumień już spolaryzowanych elektronów. Gdy obrócimy magnesy o 90 stopni, ta niepełna precesja, z oczywistych względów, na powrót wygeneruje dwa przeciwstawnie spolaryzowane strumienie.
Rys.10 Strumień elektronów w niejednorodnym polu magnetycznym
Biorąc pod uwagę przedstawione modele, cząstki elementarne jawią się nam jako obiekty o niezwykle skomplikowanej kinematyce, w których w dowolnej chwili dzieje się wiele, ale te procesy są powtarzalne z niezwykłą dokładnością i analogia do precyzyjnego zegara jest, jak sądzę zasadna. Jeżeli w jakimś zjawisku fizycznym powstaną dwie cząstki o dokładnie takich samych energiach ale o przeciwnych spinach (np kreacja pary pozyton, elektron) i przeciwnych fazach stanu, to ich stan kwantowy jako całości jest określony co nazywamy splątaniem. Jeżeli te cząstki poruszają się w dowolnych kierunkach, i dowolnie długo to ich wzajemne korelacje nie powinny się zmieniać i pomimo że w dowolnej chwili ich stany kwantowe nieustannie zmieniają się, ale tylko w zakresie niepełnej precesji, ale ich stany kwantowe pomimo wszystko nie są zdefiniowane. I nie jest zdefiniowany, zarówno kąt polaryzacji jak i faza stanu i tylko pomiar jest w stanie te wartości określić a komunikacja między elektronami jest całkowicie zbędna.
Rys.11 Splątanie kwantowe elektronów
- Pomiar
W oparciu o zaproponowane modele cząstek elementarnych oraz ich stanów kwantowych, pomiar tych stanów narzuca z góry szereg ograniczeń o charakterze fundamentalnym;
-Przed pomiarem położenie, zarówno precesji wektora momentu pędu jak i fazy w żaden sposób nie może być ustalony.
- Mamy do dyspozycji tylko dwa bieguny N i S które stanowią zewnętrzny nieruchomy układ odniesienia , a więc możemy zmierzyć tylko składową na oś N-S wektorów.
-Pomiar - skanowanie dowolnym oddziaływaniem, z całą pewnością zmieni stan kwantowy ( zmieni polaryzację precesji ) ale nadal stan kwantowy nie jest ustalony jednoznacznie bo precesja wektora momentu pędu, po pomiarze nadal funkcjonuje ( chyba że uderzy w ekran).
9,Podsumowanie
Bez wątpienia mechanika kwantowa jest najbardziej fundamentalną teorią fizyki. Jednak jej spektakularne sukcesy przysłania fakt braku możliwości zrozumienia tych zjawiska co tłumaczone jest faktem że wyobraźnia ludzka jest klasyczna i nie pasuje do świata kwantów. Myślę że jedyną możliwą droga do zrozumienia mechaniki kwantowej jest budowanie modeli fizycznych obrazujących powtarzalne procesy i ich weryfikacja przy pomocy właśnie mechaniki kwantowej. Teoria strun poszła w dobrym kierunku traktując cząstki jako proces. Czy wykorzystała wszystkie możliwości obrazowania zjawisk kwantowych? Z całą pewnością, nie.
Iwanowski Krzysztof