Зоткин Николай Иванович : другие произведения.

Классификация элементарных частиц по генам. Живая неживая материя

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    По некоторым особенностям - непоявлению частей,роли энергии в столкновениях, несводимости к перегруппировке гипотетических неизменных составляющих с сохранением их суммарного числа, ненаблюдаемости самопроизвольного рождения, воспроизводству отдельных признаков и частиц в целом - превращения элементарных частиц аналогичны размножению биологических клеток или организмов. Кроме того, ненаблюдаемость в свободном виде кварков также имеет аналог - ненаблюдаемость, как следствие несуществования по отдельности, независимых ядра и цитоплазмы, основных составляющих клетки. Предположение о том, что в основе этих свойств элементарных частиц лежит их строение, приводит к представлению о частицах организованных, в общих чертах, как клетка организм и содержащих, в частности, составляющие функционально подобные генам. Естественно применение ген в целях классификации. Поскольку экспериментальных данных о структуре частиц на уровне ген нет, геннеый механизм моделируется исходя из простых предположений: парность ген в простом наборе, два простых набора в сложных элементарных частицах и т.п. Приводятся качественные следствия, вытекающие из соответствующего представления о частицах. Одно их этих следствий, согласно которому микрочастицы являются корпускулами, допускает экспериментальную проверку. Исследуются эффекты связанные с корпускулярной природой микрочастиц при прохождении их пучка через дифракционную решетку.
  Глава 1. Аналогии. Предположение о генах.Как известно, законы сохранения позволяют зная исходные элементарные частицы предсказать возможные продукты реакций. В то же время, формулировка законов сохранения допускает следующее наблюдаемое на опыте явление - исчезновение и появление в цепочке превращений отдельных характеристик частиц.
  Например, воспроизводятся значения электрического заряда, барионного и лептонных чисел. Иллюстрацией способности к воспроизводству могут служить реакции:
  еплюс плюс еминус переходит в лямбданоль плюс лямбданольчерта плюс пионы; лямбаноль распад еминус плюс нюелектронноечерта плюс протон.
  Здесь электрический заряд -е и электронное число +1 исчезают после первого процесса у лямбда-ноль и вновь появляются у одного из продуктов его распада электрона. Число примеров можно увеличить.
  Чередование исчезновения и появления признаков наблюдается и в биологии. В классических опытах по скрещиванию гороха исчезают в первом поколении и появляются во втором растения с зелеными семенами, низкостебельный и белоцветковый горох. В основе этого биологического явления лежат процессы сопровождающие размножение, существование и парность ген, доминирование гена желтого над геном зеленого цвета семян и т.п.
  Продукты превращений элементарных частиц не относятся к исходным как части к целому. В частности, самопроизвольный распад элементарной частицы не является делением на составляющие. В этом отношении, распад аналогичен бесполому размножению одноклеточных организмов, или лежащему в его основе процессу деления клетки - митозу. Митоз неразрывно связан с существованием, самовоспроизведением и равномерным распределением между дочерними клетками хромосом несущих наследственную информацию. Превращения элементарных частиц, в целом, аналогичны размножению. Неделение на части характерно для размножения организмов вообще.
  Опираясь на указанные аналогии предположим, что элементарные частицы содержат способные к самопроизведению составляющие, также несущие наследственную информацию. Для обозначения этих составляющих используем биологический термин ген.
  Проведем еще несколько сравнений указывающих на сходство некоторых общих свойств организмов и элементарных частиц.
  В биологии установлено, что единственный источник появления новых организмов - размножение старых, уже существующих. Следовательно и в этом отношении превращения совпадают с размножением, поскольку и они также являются единственным источником новых частиц. Самопроизвольное рождение элементарных частиц экспериментально не наблюдается.
  Предмет химии, химические реакции - это превращения молекул. Причем, огромное число этих реакций не связано с превращениями друг в друга
  атомов из которых состоят молекулы. Т.е, есть такой уровень деления на
   -2-
  котором превращения молекул сопровождаются только перегруппировкой их составляющих - атомов.
  Предположим, что для элементарных частиц есть такой уровень деления на котором их превращения не вызваны рождением, исчезновением или взаимопревращениями составляющих. По этой особенности, назовем составляющие на данном уровне неизменными или неизменяемыми.
  Приведем рассуждения в пользу того, что для частиц ситуация имевшая место в химии полностью не повторяется. Суммарное число неизменяемых определенного сорта, входящих в состав частиц, в превращениях не остается постоянным.
  Рассмотрим распады:
  
  Если под индексом частицы понимать число неизменяемых определенного сорта, входящих в эту частицу, то, допустив сохранение суммарного числа неизменяемых, стрелки связывающие части уравнений следует заменить знаком равенства. Заменив мю-минус в правой части первого полученного таким путем равенства правой частью второго равенства, а пи-минус правой частью третьего равенства и исключив одинаковые члены стоящие в разных частях, получим
  мюонное нейтрино + мюонное антинейтрино = 0
  Поскольку сорт неизменяемых не фиксирован, этот вывод равносилен отрицанию существования неизменяемых.
  К аналогичному выводу пи-ноль = 0 придем рассмотрев столкновение
  пи-ноль + протон стрелка пи-ноль + пи-ноль + протон.
  Принималось, что элементарная частица содержит строго определенное число неизменяемых каждого сорта.
  Допустим, что элементарные частицы состоят из большого числа неизменяемых и относительно небольшие вариации в числе неизменяемых не влияют на их свойства. Тогда, с учетом сохранения числа неизменяемых в процессах, точное равенство нулю в примерах заменится на приближенное, с точностью до вариаций. Число неизменяемых каждого сорта, в частице, оказывается сравнимым с их вариациями, что противоречит малости вариаций по сравнению с числом неизменяемых, хотя бы для одного сорта.
  Из сказанного вытекает существование неизменяемых в виде своеобразной среды и обмен веществом между частицами и средой в ходе превращений. Т.е, по крайней мере, в превращениях элементарные частицы аналогичны организмам. Вся жизнедеятельность организмов связана с такими обменными процессами.
  С точки зрения - частица подобна организму, сохранение энергии и импульса в обменных процессах является следствием организации частиц. Например, подобно тому, что организация теплокровных поддерживает постоянной температуру их тела.
  Увеличение энергии сталкивающихся элементарных частиц сопровождается увеличением числа рождающихся в реакции новых частиц. Следовательно, при столкновении частиц, рост их энергии играет роль фактора благоприятного размножению.
  В биологии, в точности подобной энергетической характеристики организмов нет. Однако имеется некоторое сходство между энергией частиц и температурой тела организмов. Т.е. энергия элементарных частиц
   -3-
  является, как-бы, температурой в ее элементарной форме.
  Таким образом, некоторые общие свойства элементарных частиц аналогичны свойствам организмов. Исходя из этого можно предположить, что элементарная частица устроена подобно биологической клетке и с учетом первой аналогии содержит гены. При этом, образование новых частиц есть процесс самовоспроизведения ген и последующее развертывание информации, содержащейся в новых генетических наборах. Ненаблюдаемость этих процессов следует, очевидно, связывать с тем, что они протекают за короткие промежутки времени и гены с их малыми размерами недоступны эксперименту.
  Считая, что за сходными свойствами кроются сходные организации мы тем самым предполагаем, что свойства вещества на микроуровне и макроуровне в принципе одинаковы, в частности, элементарная частица есть корпускула. Различны только величины пространственных и временных интервалов, в которых протекают события.
  Вероятностная трактовка событий в микромире, невозможность построения количественной теории с использованием понятия траектории вызваны, в этом случае, сложной организацией частиц и сложностью процессов протекающих в микроинтервалах.
  
  Глава 2. Вид. Сложные элементарные частицы.
  Из основной функции ген нести информацию о свойствах частиц вытекает естественное их применение в целях классификации. Более того, классификация учитывающая все свойства частиц должна, прямо или косвенно, опираться на гены.
  Предположим, что некоторые превращения и в частности некоторые распады сопровождаются только разделением ген по продуктам, т.е. гены самовоспроизводятся не в каждом превращении. В этом случае, появляется задача - отделить сложные генетические наборы способные разделяться от простых не обладающих таким свойством. И одна из задач классификации будет заключаться в выделении множества частиц с простыми наборами ген, определении числа и сорта ген в таких наборах.
  Элементарные частицы способны к взаимопревращеним и в этом отношении не распадаются на обособленные, не связанные между собой группы. Значит, есть единственное множество частиц - вид, содержащий одинаковый простой набор ген. Если у частиц А и В простые наборы и А содержит гены которых нет в В, то среди продуктов распада В, новых частиц появившихся после столкновения В с В, продуктов самопроизвольных распадов этих новых частиц и т.д. не появится А. Принималось, что любой ген не эквивалентен по информации комбинации других ген, гены не способны превращаться друг в друга и появляются только при самовоспроизведении уже существующих ген.
  Согласно одному из положений модели восьмеричного пути, все адроны можно составить из октетов барионов и псевдоскалярных мезонов. Переведем это положение на язык ген, т.е. предположим, что эти два октета представлены адронами с простым набором ген.
  Октет мезонов содержит как мезоны так и соответствующие им антимезоны. Исходя из этого допустим, что вид вместе с частицей содержит соответствующую античастицу и добавим в вид октет антибарионов.
  
   -4-
  Эти соображения приводят к простой идее о парности ген в частицах вида и об исчезновении признаков всвязи с подавлением функций одного из ген в каждой паре. Действительно, 8 есть 2 в степени 3 и можно предположить, что частицы содержат n пар ген, в каждой из которых может доминировать любой ген, соответственно второй ген этой пары рецессивен. У мезонов, барионов и антибарионов доминирующие гены в n-3 парах фиксированы, а в 3 парах произвольны. У барионов и антибарионов, вместе взятых, фиксированы гены в n-4 парах.
  Адроны не исчерпывают всех частиц. Добавив в вид четыре лептона - электрон, мюон, два нейтрино и соответствующие антилептоны, получим тридцать две частицы.
  Будем считать, что вид состоит из названных тридцати двух частиц - подвидов. Эти частицы содержат по пять пар ген общих для вида. В каждой паре доминирует один из ген и свойства частицы полностью определяются набором доминирующих ген. Из этого следует, что свойство доминировать не является характерной особенностью гена а определяется, в конечном счете, процессами сопровождающими самовоспроизведение ген.
  Сложные генетические наборы определялись как способные разделяться на простые. Значит сложные наборы содержат кратное число простых. Предположим, что сложные элементарные частицы содержат, как правило, по два простых набора и их число равно числу всевозможных пар из частиц вида. Тогда, за оценку общего числа элементарных частиц можно взять величину
  N = 32 + 528 = 560.
  В биологии имеет место взаимодействие ген различных пар, когда один признак определяется генами разных пар. Предположим, что это верно для элементарных частиц. Назовем и в этом случае подобное явление взаимодействием ген - взаимодействием доминирующих ген простого набора и взаимодействием доминирующих ген различных простых наборов входящих в состав сложного.
  Сложные элементарные частицы содержат кратное число простых наборов, так же как составные системы - ядра и атомы. Чтобы отделить сложные частицы от составных, объяснить почему сложные частицы не распадаются на части необходимо допустить, что на основе информации доминирующих ген простого набора, входящего в состав сложного, из-за взаимодействия ген, формируются составляющие качественно и по количеству отличающиеся от составляющих соответствующей частицы вида. Используем для обозначения этого явления термин интерференция процессов приводящих к формированию составляющих.
  По отношению к количественным характеристикам термин интерференция следует, очевидно, применять в случае когда количественная характеристика сложной частицы не является суммой аналогичных характеристик соответствующих частиц вида. При интерференции световых волн, например, недостаточно знать средние по времени значения энергии поля каждого источника в данной точке чтобы получить общую картину. Так же и в случае с элементарными частицами, для построения интерференционной картины нужно кроме величин знать характеристики процессов их формирования.
   -5-
  Масса ядра не сводится к массам составляющих его нуклонов. Следовательно, дефект массы ядер является результатом интерференции при взаимодействии ген в составных системах - ядрах. Если в составных системах есть интерференция, тогда их отличие от сложных частиц заключается в том, что интерференция в них намного слабее и с большой точность можно говорить о делении на части. Дефект массы ядер не превышает 9 Мэв/нуклон. Для пион-нуклонного резонанса дельта-ноль-1238, например, величина интерференции массы составляет 80 Мэв/частицу.
  
  Глава 3. Распределение доминирующих ген по подвидам.
  Обозначим простой набор ген так же как это делается в биологии, используя пары латинских букв: Aa, Bb, Cc, Dd, Ff.
  Свойства частиц-подвидов определяются наборами доминирующих ген. Следовательно, одна из задач классификации - внутривидовая, заключается в определении ген доминирующих в подвидах. Экспериментальных фактов которые имеются в наличии недостаточно чтобы однозначно решить эту проблему и поэтому приходится сделать ряд предположений. Мы не будем приводить их, чтобы не загромождать текст, а сразу дадим результат.
  Лептоны:
  электронное нейтрино - aBcdF
  электрон - ABcdF
  мюонное нейтрино - aBCdF
  мю-плюс - ABCdF
  Мезоны:
  пи-минус - ABcdf
  пи-ноль или эта-ноль - aBcdf
  ка-плюс - ABCdf
  ка-ноль - aBCdf
  Барионы:
  протон - ABCDF
  нейтрон - aBCDF
  лямбда-ноль - aBcDF
  сигма-плюс - ABCDf
  сигма-ноль - aBCDf
  сигма-минус - ABcDF
  кси-ноль - aBcDf
  кси-минус - ABcDf
  Отметим, что первая пара ген определяет модуль электрического заряда: если доминирует ген A то частица заряжена, если доминирует ген a то частица нейтральна.
  Полное значение заряда определяется тремя доминирующими генами: заряд +е связан с группами ABC и Abc; а заряд -е с группами ABc и AbC.
  У всех частиц типа протона и электрона доминирует ген В, а у соответствующих античастиц ген b и т.д.
  
  Глава 4. Триплет кварков. Декуплет. Фотон.
  Кварки не наблюдаются вне адронов, аналогично тому, что составляющие клетки - ядро и цитоплазма - не существуют раздельно. Из этого сравнения, если его использовать как дополнение к концепции частица подобна клетке,
   -6-
  вытекает что кварки не только не существуют но и не могут существовать раздельно, как ядро и цитоплазма. Процессы протекающие в цитоплазме необходимы для существования ядра, так же как процессы в ядре - существования цитоплазмы. Следовательно, обменные процессы в адроне не сводятся к процессам связывающим кварки в адрон, а включают и процессы протекающие в адроне как в целом и обеспечивающие существование его частей - кварков.
  За разделением адрона на кварки последует необратимый распад кварков на неизменяемые. Отсюда в свою очередь, следует, что силы удерживающие кварки в адроне предохраняют форму от необратимого распада. Рост сил удерживающих кварки в адроне с увеличением расстояния между ними следует понимать так: с приближением расстояния между кварками к критическому за которым следует распад, очевидно конечному и не превышающему размеры адрона, растет и сопротивление адрона своему необратимому разрушению.
  Каждый из кварков u и s содержится в шести барионах и в мезонах. Шесть барионов не могут иметь более двух одинаковых доминирующих ген. Это гены B и D. В мезонах доминирует ген d. Кварк u содержится в пи-плюс, а кварк s в ка-ноль-черта и ка-минус-черта у которых доминирует ген b. Следовательно, с кварком u или s нельзя связать некоторую определенную группу ген и имеется, в общем случае, не три кварка, а три множества кварков - U, D, S. Этот вывод, в предельном случае, следует понимать как индивидуализацию кварков - каждый подвид имеет свои собственные кварки u, d или s, а возможность рассматривать три множества как три частицы связана с тем, что не учитываются их некоторые неизвестные свойства.
  Индивидуализация кварков объясняет, в принципе, почему один и тот же кварк существует в различных комбинациях с другими кварками. Например, кварк u помещается в частицы - протон(uud), нейтрон(udd), пи-плюс(ud), ка-плюс(us-черта) и т.д. Имеются, по сути дела, разные кварки которые и существуют в разных условиях - различных внутренних средах.
  Согласно модели восьмеричного пути, частицы декуплета состоят из частиц октета барионов и октета псевдоскалярных мезонов. На языке ген это означает, что резонансы это сложные элементарные частицы содержащие по два простых набора, в одном из которых доминируют гены барионов, в другом - гены мезонов.
  Сложный набор определялся как способный разделяться на простые. В силу этого, для определения ген доминирующих в резонансах можно использовать их распады.
  дельта-1236 стрелка эн,пи
  сигма-1385 стрелка лямбда,пи; сигма,пи
  кси-1530 стрелка кси,пи
  омега-минус стрелка кси,пи; лямбда,ка-черта
  Наличие нескольких каналов распада не позволяет получить однозначный результат и кроме того показывает, что в распадающихся резонансах пртекают процессы которые, в некоторых случаях, приводят к изменению доминирующих ген.
  Упругое пион-нуклонное рассеяние сопровождается образованием резонансов с различной энергией. Это явление аналогично существованию
   -7-
  различных уровней в составных системах - ядрах и атомах. Если число таких уровней невелико, то частицы декуплета, по величине интерференции массы и по числу уровней, занимают промежуточное положение между частицами вида и составными системами. Согласно унитарной симметрии все адроны можно сгруппировать по мультиплетам. В частности барионы, антибарионы и псевдоскалярные мезоны объединяются в октеты - восьмерки. Свойства этих групп определяются сильными и полусильными взаимодействиями. Некоторые предположения приводят к формулам Гелл-Манна - Окубо связывающим массы частиц в октетах: кси + нуклон/2 =3лямбда + сигма/4 - для барионного октета ка = 3эта-мезон + пи-мезон/4 - для мезонного октета, где под названиями частиц понимаются средние значения их масс в изтопических мультиплетах, или массы нейтральных аналогов. Подставив в эти формулы экспериментальные значения масс будем иметь: 1127,5 = 1135 для барионов и 498 =445,5 для мезонов. Видно, что во втором случае соответствие намного хуже. В классификационной модели все частицы вида отличаются от соответствующих частиц только доминирующим геном во второй паре. Исключение составляют пи-ноль и эта-ноль. Хотя ситуация с генами здесь такая же они не относятся друг к другу как частица и античасица. В частности массы их различны. Поскольку изотопическая структура унитарного октета определяется однозначно - один изотопический триплет, один синглет и два дублета, - ясно, что такую аномалию создают те же причины которые объединяют мезоны в октет, т. е. сильные и полусильные взаимодействия. Они расщепляют два дублета - пи-ноль, эта-ноль, пи-плюс и пи-минус на синглет и триплет и соответственно создают указанную аномалию. Поскольку генетический набор не меняется должны появится процессы компенсирующие действие ген. Ясно, что это приведет к дополнительным затратам энергии. Допустим, что это отражается на массе эта-мезона, которая увеличивается в процессе расщепления. Легко посчитать, что увеличение массы эта-мезона на 70 мэв сделает массовое соотношение для мезонного октета соответствующей опыту. Таким образом на действие компенсирующих процессов затрачивается энергия в 70 мэв.
  Фотон, не попадая в вид, является сложной элементарной частицей и содержит два простых набора. В одном наборе доминируют гены частицы, в другом - гены соответствующей античастицы. Если предположить, что это доминирующие гены электрона и позитрона, тогда аргумент в пользу сложности генетического набора фотона можно найти в третьем из уравнений КЭД:
  кубик А = минус джи.
  В уравнении, левая часть линейна по А, правая квадратична по пси умножить на пси-черта. На этой основе можно предположить, что уравнение явно отражает сложность фотона по генам и связывает некоторые характеристики фотона и системы электрон-позитрон.
  Фотон стабилен, имеет наибольшую возможную скорость, поглощается и испускается веществом. Следовательно, можно ожидать, что он служит для обмена информацией между веществом во Вселенной и играет в этом отношении основную роль. Фотон, в силу своих свойств он стабилен, излучается и поглощается веществом, имеет максимально возможную скорость, - частица наиболее подходящая для обмена информацией на больших расстояниях. Если же учесть и СТО то оказывается, что фотон и идеален для такой цели, поскольку скорость его одинаково максимальна во всех системах отсчета. Иначе говоря, существование в природе именно максимальной скорости, скорости света в вакууме, не зависящей от скорости движения других тел является следствием того, что материя обменивается информацией и, что для нее важно чтобы этот процесс протекал наиболее эффективно. Т. е. именно это обстоятельство и является сущностью СТО. Мы здесь не поднимаем проблем связанных с ОТО. Таким образом, с учетом сказанного ранее о связи закона сохранения энергии и наиболее экономного энергетически способа размножения можно утверждать, что такие фундаментальные физические понятия как закон сохранения энергии и инерциальные системы отсчета являются, в конечном счете, следствием того, что материя размножается и обменивается информацией. Глава 5. Опыт с дифракционной решеткой и переход электрона с уровня на уровень. Допустим, что элементарная частица является корпускулой и следовательно проходит через одну из щелей в дифракционной решетке. Тогда, чтобы объяснить зависимость дифракционной картины от числа и параметров других щелей, необходимо предположить, что на частицу действует сила, зависящая от структуры решетки в целом. Такие силы физикам известны. Допустим, далее, что в этом силовом поле сигнал распостраняется с конечной скоростью, как и любой другой сигнал. Тогда можно предложить следующий опыт с дифракционной решеткой с двумя щелями. Закроем одну щель. Вторая щель в течении времени t будет давать картину соответствующую двум открытым щелям, где t - время необходимое для прохождения сигнала от одной щели до другой. Когда сигнал достигнет второй щели, закроем ее и одновременно откроем первую щель. Теперь первая щель, в течении времени t, будет давать картину соответствующую двум открытым щелям. Еще через время t закроем первую щель и откроем вторую и т.д. Таким образом, если мы экспериментально подберем t равное времени прохождения сигнала от одной щели до другой, мы получим картину соответствующую двум открытым щелям, хотя открыта всегда только одна щель, первая или вторая. Правда, интенсивность будет в два раза меньшей, поскольку частицы пропускаются поочередно или одной или другой щелью. Если же запаздывания нет, т.е. микрочастица имеет какую то особую природу, то независимо от времени t, детектор зафиксирует наложение двух картин - открыта только первая щель и открыта только вторая щель. Именно такой опыт, а не классический, когда структура решетки не меняется, и решит - является ли микрочастица корпускулой или нет. Можно предложить и другой опыт. Если достаточно быстро задиафрагмировать пучок электромагнитных волн, то в течении короткого промежутка времени дифракционная расходимость, из-за запаздывания, будет пропорциональна l/D, а не l/d - где D первоначальный диаметр пучка, а d конечный диаметр отверстия в диафрагме, l длина волны. Я думаю, что опыт с нестационарной решеткой, с двумя щелями можно будет провести используя поляризованные пучки и вещества меняющие свои 'оптические' свойства под действием напряжения. В этом случае проще получить большие частоты, при которых станет заметной зависимость интерференционной картины от периода. Надеюсь, что опыт покажет, что микрочастицы есть корпускулы и, что, следовательно, волновые свойства вещества вызваны не особой, непонятной с точки зрения макромира природой микрочастиц, а существованием взаимодействия, которое учитывается квантованием классических уравнений. Сколько времени требуется электрону для перехода с уровня на уровень. Допустим, что к явлениям микромира применима такая категория как время. Тогда, различные процессы будут протекать, в общем, за разные промежутки времени. Рассмотрим излучение электромагнитного кванта атомом. Этот процесс можно разделить на следующие два этапа: излучение кванта электроном и затем переход электрона с уровня на уровень. Это разнотипные явления и следовательно различны и соответствующие им временные интервалы. Допустим, еще, что временной интервал соответствующий первому этапу много меньше второго - так как здесь имеет место превращения элементарных частиц - и приравняем его нулю. Следовательно второй интервал - обозначим его буквой Т - будет определять время за которое атом придет к конечному состоянию, или иначе время запаздывания. Излучение фотона меняет такие энергетические характеристики атома как массу и кинетическую энергию, т. е. температуру. Рассмотрим для простоты массу. Формула для изменения массы излучающего вещества, без учета законов сохранения импульса и момента импульса, как легко показать, будет выглядеть так: m(t) = m(0) - Whwt/ 2пcc + D где m(t) -масса вещества в момент времени t; m(0) - масса при t = 0; W - количество актов излучения в секунду; D - поправка на запаздывание равная D = WThw/2п2cc. Это соотношение и дает возможность, в принципе, используя экспериментальные данные вычислить время перехода Т. Глава 6. Гены и квантовая электродинамика. В основе физических теорий взаимодействий лежат уравнения описывающие взаимодействия. Это как правило дифференциальные уравнения содержащие искомую функцию и ее производные или системы таких уравнений. С формальной точки зрения эти уравнения устанавливают соответствие между состояниями взаимодействующих частиц. Но является ли такой подход единственно возможным? Допустим, что структура частиц взаимодействия которых мы хотим описать аналогична. Это значит, что и процессы протекающие в этих частицах аналогичны и, что можно написать уравнения связывающие их состояния. Здесь частное решение даст не состояния соответствующие по взаимодействию, а состояния соответствующие по структуре. Но общее решение будет содержать все возможные состояния. Следовательно, и в этом случае, можно решить проблемы связанные с взаимодействием, используя специфику теорий и вид самих уравнений. Неоднократно указывалось, что одно из уравнений КЭД отражает связь генетических структур электрона, позитрона и фотона и следовательно оно выражает соответствие по структуре. Предположив, что это верно и для двух других уравнений придем к выводу: Система уравнений квантовой электродинамики на операторы, в представлении Гейзенберга, описывает не соответствие по взаимодействию, а соответствие по структуре. Поясню подробнее суть идеи. В основе физических теорий взаимодействия лежат уравнения описывающие взаимодействия. Это как правило дифференциальные уравнения на искомую функцию и ее производные или система таких уравнений, если взаимодействующих частиц несколько. Решая их получают множество функций - общее решение, содержащее несколько произвольных параметров. Фиксируя эти параметры из общего решения выделяют частное решение, используя для этого начальные условия - значение функции и ее производных в некоторый начальный момент времени, - или граничные условия, т.е. значения функций и ее производных на поверхностях. Например, возьмем уравнение Ньютона - масса умноженная на ускорение равна силе. Это дифференциальное уравнение второго порядка, так как ускорение есть вторая производная от координаты по времени. Общее решение есть квадратичная функция зависящая от двух констант. Задав значения координаты и скорости, т.е. первой производной от координаты по времени, находят частное решение, траекторию материальной точки которая в начальный момент времени имеет определенную координату и скорость. Так вот, если система уравнений КЭД описывает взаимодействие электрона, позитрона и фотона то ее частное решение даст состояния взаимодействующих электрона, фотона и позитрона. Если же система уравнений КЭД описывает соответствие по структуре, то частное решение даст вид состояний электрона, позитИспользуя уравнения взаимодействия можно получить сохраняющиеся величины - энергию, импульс и т.п. характеристики взаимодействующих объектов. Эти же выражения можно получить пользуясь понятием лагранжиана. В квантовой теории в выражениях для этих сохраняющихся величин числа заменяются на операторы действующие на вектор состояния. В КЭД это операторы являющиеся решением ее системы уравнений. Если уравнения на операторы описывают взаимодействия частиц, то функции от операторов соответствующие энергии, импульсу и т.п. дают возможность определить значения соответствующих величин взаимодействующих квантовых систем. Если же уравнения описывают соответствие, то это очевидно не так. Т.е. собственные значения оператора энергии, импульса, заряда и т.д. не есть энергия, импульс, заряд взаимодействующих систем. Значит е и m входящие в уравнения не являются зарядом и массой электрона, что вытекает из теории, а спектр оператора энергии - гамильтониана - не является спектром взаимодействующих систем. Чтобы устранить расходимости матричных элементов в уравнениях к е и m добавляют некоторые поправки, которые интерпретируют как поправки к характеристикам неких голых частиц у которых отключено взаимодействие. В энергетическом же спектре теории появляются виртуальные частицы у которых нарушается релятивистское соотношение между энергией импульсом и массой. Следовательно предположение о том, что уравнения КЭД описывают соответствие по структуре дает возможность обойтись без голых и виртуальных частиц и объяснить соответствующие эффекты другими причинами. Это по-крайней мере. Поскольку функции от операторов полей не дают спектра значений физических величин то и соответствующие им вектора состояния не являются векторами состояний систем частиц. А значит есть неизвестные правила по которым можно найти такую комбинацию операторов полей которая дает возможность найти значения физических величин и вектор который действительно описывает состояние частиц. Причем, при расчетах нет необходимости знать их явный вид. Можно воспользоваться теорией свободных полей, так как при удалении друг от друга взаимодействующих частиц они становятся свободными. При этом отпадает необходимость в адиабатической гипотезе и физическом вакууме. Чтобы дать иллюстрацию положения в теории при традиционном истолковании приведем две цитаты: "Ситуация, однако, осложняется, когда мы пытаемся перенести эту постановку задачи о рассеянии частиц в квантовую электродинамику. Действительно, как бы мы ни удаляли друг от друга сталкивающиеся частицы, мы не можем считать, что гамильтониан взаимодействия - в данном случае это гамильтониан взаимодействия между электронным и электромагнитным полями - стремится к нулю, так как всегда имеет место взаимодействие между электронами и электромагнитным полем в состоянии вакуума." стр. 215. "Векторы состояний "голых" частиц являются собственными векторами гамильтониана свободных полей, что же касается "свободных" реальных частиц, то их векторы состояний не являются собственными векторами этого гамильтониана. Поэтому в рамках изложенной схемы решения задачи о рассеянии частиц мы можем, строго говоря, исследовать только процессы рассеяния "голых", а не реальных частиц. Тем не менее можно, зная вероятности процессов рассеяния "голых" частиц, непосредственно находить вероятности процессов рассеяния реальных частиц. Это достигается благодаря тому, что имеется полное соответствие между состояниями "голых" и реальных частиц, а следовательно, и между процессами рассеяния тех и других. Действительно, если "выключение" и "включение" взаимодействия между полями производится достаточно медленно, то можно предполагать, что состояния системы полей будут испытывать лишь адиабатическое изменение, не приводящее к возникновению новых и уничтожению старых состояний." стр. 216. А. И. Ахиезер, В. Б. Берестецкий. Квантовая электродинамика. Отметим еще одну положительную особенность предлагаемого подхода. Поскольку е не является зарядом, то можно предположить, что эта величина принимает значения в интервале от нуля до е экспериментальное. Причем, при е равном нулю уравнения теории взаимодействующих полей переходят в уравнения теории свободных полей. Т. е. теория свободных полей является частным случаем теории взаимодействующих полей. Что и следовало ожидать, поскольку соответствие по структуре должно иметь место не только для взаимодействующих частиц, но и для свободных. И здесь, связь уравнений различных теорий объясняется без несуществующего в природе включения и выключения взаимодействия. Правда в теории свободных полей верна традиционная интерпретация операторов и векторов состояний. Но из того, что некоторое утверждение верно для частного не вытекает, что оно верно в общем. Матричный элемент матрицы рассеяния в КЭД определяет, при традиционной интерпретации уравнений как уравнений описывающих взаимодействие частиц, вероятность процесса рассеяния частиц содержащихся в векторе начального состояния. При более широкой интерпретации системы как уравнений учитывающих соответствие протекающих в них процессов матричный элемент матрицы рассеяния имеет другое значение: он описывает развитие любого начального состояния. Поясню это на примере когда в начальном состоянии есть две частицы А и В. А может взаимодействовать с частицами А1, А2, ..., АN а В соответственно с В1, В2,...,ВM. Матричный элемент содержит и эти случаи. В КЭД основной проблемой является устранение в матрице рассеяния расходимостей. Естественно предположить, что эта проблема связана с проблемой исключения из матричного элемента 'лишних' процессов. Должен, к сожалению, признаться, что с квантовой электродинамикой у меня пока не получилось то на, что я надеялся. Есть только несколько несвязанных между собой вариантов. Можно было бы стереть эту главу, но мое личное мнение такое: попытка найти новый смысл уравнений квантовой электродинамики, теории - идеи и методы которой лежат в основе теорий других взаимодействий, - с учетом сложной структуры электрона, фотона и позитрона сама по себе представляет интерес, независимо от того насколько она была удачной. Гены и квантовая механика. Рассмотрим традиционный опыт прохождения пучка электронов через щель в экране. После выхода из щели электроны перемещаются по разным траекториям. Предположим, что разным траекториям соответствуют электроны с разными свойствами, т.е. разными фенотипами. Обратим теперь внимание на то, что картины создаваемые разными частицами, например электронами, протонами, фотонами и т.д. аналогичны. Это означает, что аналогичны и различия между мирочастицами, т.е. различия между электронами аналогичны различиям в свойствах протонов, фотонов и т.д. Это очень похоже на закон открытый в 1926 году в генетике Николаем Ивановичем Вавиловым - близкие виды имеют похожие мутации. Таким образом придем к выводу, что в основе картины получаемой в данном опыте лежат различия мутационного характера. Если перенести это положение на квантовую механику вообще то получим следующее утверждение - в основе волновых свойств микрочастиц лежат законы мутационного или иначе эволюционно-генетического характера. И доказательством существования мутаций у элементарных частиц является сама квантовая теория. Пункт гены и квантовая механика внесен в статью 23 января 2013 года.
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"