В детстве я помню, как слышал популярный парадокс Зенона о том, что Ахиллес никогда не сможет догнать черепаху в гонке, поскольку ему придется пересечь бесконечное пространство между собой и черепахой. После некоторого размышления я пришел к выводу, что очевидный ответ на эту дилемму состоит в том, что пространство не бесконечно делимо. Хотя в более поздние годы я узнал, что этот парадокс можно объяснить конечным бесконечным рядом, мне всегда было трудно согласиться с тем, что только потому, что понятие может быть подтверждено математически, оно должно существовать в действительности. В случае парадокса Зенона, хотя конечные бесконечные ряды действительно существуют, я считаю, что простое объяснение, которое я придумал в детстве, является лучшим ответом, поскольку оно одновременно является жизнеспособным решением проблемы, в то же время понятный на практическом и интуитивном уровне, который часто теряется в математических построениях. Несколько лет назад я узнал, что современная научная позиция состоит в том, что пространство на самом деле бесконечно делимо, и с тех пор меня это беспокоит.
Существует ли Бесконечность? В литературе преобладающий ответ научного сообщества на этот вопрос - да... на бумаге. Интересно учесть, что, несмотря на длительные поиски бесконечности в природе, она остается неуловимой. Хотя важность концепции бесконечности в области математики бесспорна, по иронии судьбы она представляет собой, пожалуй, наиболее убедительный пример математических конструкций, которые «истинны», но не существуют в действительности. Хотя многие будут утверждать, что бесконечность существует в сингулярности в центре черной дыры или, возможно, в некоторых областях, при изучении этих явлений они становятся логически непостижимыми, математически ошибочными и физически не существующими. Если бы кто-то взвесил доказательства физического существования бесконечности, подавляющая масса указывает на его несуществование. Если бесконечности не существует, то пространство должно быть конечно делимым. Если да, то на что делится пространство и каковы последствия его конечной делимости?
В поисках возможного компонента ткани пространства можно было бы рассмотреть, являются ли колебания электромагнитных состояний, наблюдаемые при движении материи/энергии в пространстве, отражением «поезда» материи/энергии, движущегося в пространстве, или, возможно, светом. «треков», по которым он движется. Когда фотон света, бакибол или большое небесное тело путешествует в пространстве, может ли он проходить (оккупировать) сеть, подобную сети электромагнитных «ячеек»? Эти ячейки могли бы состоять из электроядра, окруженного магнитным пространством, вызывающим колебания состояния при переходе материи из одной ячейки в другую. Возможно, этот процесс подобен процессу дуэли частиц, когда электроны перескакивают между орбиталями... т.е.
Доктор Ричард Фейнман однажды заявил, что эксперимент с двумя щелями содержит в себе единственную загадку квантовой механики. Если рассматривать эксперимент с двумя щелями в рамках электромагнитной сетки, через которую перемещаются материя и энергия, эксперимент можно объяснить более традиционным способом, чем современные постулаты. Представьте себе границы электромагнитных ячеек, постоянно движущихся по отношению к материалу, содержащему двойные щели, в то время как земля, лаборатория, аппаратура и частицы, стреляющие в экран, постоянно движутся по ячеистой сети. В зависимости от положения ячейки, примыкающей к экрану, относительно щели, частица могла находиться в состоянии твердого, определенного, взвешенного вещества или в состоянии диффузной энергии (электро- или магнитной). Если частица попадет в щель экрана в состоянии диффузной энергии, она диффузно войдет в обе щели и интерферирует сама с собой. Если он попадет на экран во время фазы твердой частицы, он пройдет через одну из двух щелей или ударится о барьер и не пройдет ни через один из них.
Хотя я не могу обосновать эти идеи математически из-за отсутствия подготовки, предлагаемая мной модель обладает некоторыми интересными интуитивными возможностями. Это включает;
Может ли в такой модели движение от клетки к клетке производить электромагнитное излучение, наблюдаемое как изменение скорости/направления материи под действием силы или колебания атомов? Возможно, существует электромагнитное «запаздывание» вектора, на котором находилась частица до того, как была применена сила для изменения ее направления.
Может ли движение материи через сеть электромагнитных ячеек создавать гравитационные силы? Интересно... чем больше материи собирается вместе, тем больше клеток «активируется», тем больше создается гравитация. Если бы это было правдой, можно было бы также ожидать, что увеличение скорости приведет к увеличению гравитационных сил, поскольку в единицу времени будет активировано больше клеток.
Могло бы само время быть функцией движения через электромагнитную ячейку, причем время относилось бы к движению через ячейки, подобно упомянутому выше примеру гравитации?
Возможно, некоторые из этих вопросов были решены в исследованиях электронных орбиталей и энергетических состояний?
Вопрос немного прыгает, но я постараюсь ответить на то, что смогу, интуитивно, а не сложным математическим способом.
Начнем с основного вопроса: пространство бесконечно делимо. Я собираюсь сказать да, абсолютно. Чтобы доказать это, позвольте мне привести относительно простое логическое рассуждение. Предположим, что пространство не бесконечно делимо. Это означало бы, что в данной инерциальной системе отсчета должно быть наименьшее возможное расстояние. Кроме того, это означало бы, что все движения в указанной системе отсчета должныбыть целым числом, кратным этому наименьшему расстоянию, иначе я мог бы пройти нецелое число вперед и целое число назад и оказаться на расстоянии, меньшем, чем наименьшее, от моей начальной точки. Поскольку пространство трехмерно, я могу естественно предположить, что движение под прямым углом к текущей траектории будет разрешено, поскольку оно просто представляет собой движение в другом декартовом направлении. Итак, давайте представим себе фундаментальную массивную частицу (мне все равно, какую именно), очень медленно движущуюся в этой системе отсчета. Поскольку любые смещения во времени или пространстве ограничены целым числом, кратным нашему наименьшему расстоянию, наименьшая величина, на которую может двигаться эта частица, составляет один «квадрат» вперед; давайте представим, как это делается сейчас. Тогда за счет тепловых движений наша частица переместится на один квадрат вправо. Сейчас, как бы я описал новое местоположение частицы относительно старого местоположения? Один блок вперед и один блок правильно? Я могу только сказать, что это должно быть нецелое число, кратное нашему наименьшему расстоянию; что-то между 1 и 2. Но подождите, вы скажете, возможно, это допустимо, пока ни одно движение не является нецелочисленным кратным. На что я это говорю, я никогда не уточнял, к какому направлению относится «вперед» или «вправо». Правда в том, что нет привилегированных направлений, поэтому в любой момент времени эта частица должна была иметь возможность двигаться в любом направлении. Это означает, что эта частица, чтобы вернуться в исходное положение (обязательно допустимое движение), могла бы двигаться по прямой на это нецелократное расстояние. Даже если мы ограничим движение целыми числами, он будет двигаться к начальной точке на один блок, а чистое перемещение будет меньше наименьшего возможного расстояния. Это означает, что должно быть меньшее расстояние, чем то, что мы определили как наименьшее. Но поскольку мы не определили числа, всегда должно быть меньшее расстояние, чем то, что мы выбираем в качестве наименьшего. Таким образом, пространство должно быть бесконечно делимо. Возможно, не бесконечно измеримое, но определенно бесконечно делимое.
Я бы попытался ответить на остальные, но это скорее изложение личных теорий. Все хорошо и хорошо, но не совсем применимо в контексте работы этого веб-сайта. Кроме того, я думаю, что мой последний пункт делает любой мой ответ спорным.
Нельзя заниматься физикой без математических абстракций и, в частности, без понятия бесконечности. Но бесконечность нельзя наблюдать — ее нужно экстраполировать из того, что мы наблюдаем. Таким образом, все измеряемые числа на самом деле рациональны, хотя мы знаем, что диагональ квадрата с рациональной стороной будет иррациональной и, следовательно, будет иметь бесконечное число непериодических цифр.
Физические теории, которые обобщают наши текущие теоретические представления о физике (а именно, квантовая теория поля и общая теория относительности), предполагают, что пространство параметризуется тремя непрерывными переменными и, следовательно, в принципе бесконечно делимо. Но из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга сколь угодно малые особенности можно наблюдать только затрачивая сколь угодно много энергии. (Вот почему коллайдеры, используемые для исследования структуры элементарных частиц, должны работать с очень высокими энергиями, а растущие затраты еще больше ограничивают то, что можно было бы сделать в принципе.)
Однако широко распространены предположения, что в квантовой гравитации должна измениться мелкомасштабная структура пространства и времени. Но из-за отсутствия экспериментов и трудностей теоретической работы нельзя ожидать консенсуса в ближайшем будущем и в течение длительного времени.
Что касается ваших идей: уже для того, чтобы предсказать эффект движения через электромагнитные ячейки, требуется, чтобы вы придерживались стандартного способа описания электромагнетизма, который требует, чтобы вы признали, что пространство постоянно параметризуется. Физика без непрерывности в пространстве и времени обречена быть сильно искалеченной...
Мы разработали атомистическую модель Вселенной, в которой квант является наименьшим пакетом энергии. Если материя и энергия квантуются, можно сделать качественный скачок, заключающийся в том, что квантуется и пространство. Квантованное пространство не нарушает никаких физических принципов.
Предполагать, что пространство бесконечно делимо, когда энергия и материя не являются роскошью.
Джерри Ширмер
Дэвид З.
Джош Маккей
Qмеханик