www.ASTROLAB.ru

ASTROLAB.ruЧерные дырыГеометрия черных и белых дыр ( Часть 14 )
ГлоссарийФото космосаИнтернет магазинКосмос видео



Геометрия черных и белых дыр ( Часть 14 )
Версия для печати

В свое время Эйнштейн, работая над Единой теорией поля, рассматривал такую возможность. Его подход заключался в следующем. В трехмерном пространстве для описания движения частицы нужны три уравнения. Но уравнения четырехмерного гравитационного поля дадут, очевидно, четыре уравнения для описания движения частицы. В лишнем уравнении Эйнштейн увидел возможность перехода к квантовой механике - оно разрешало бы одни орбиты частицы и запрещало другие, т.е. накладывало бы квантовые ограничения на движение этой частицы. Тогда уравнения квантовой механики естественным образом вытекали бы из уравнений общей теории относительности. Но эта возможность оказалась иллюзорной - четвертое уравнение не накладывало никаких ограничений на движение частицы.

Уравнения квантовой механики действительно могут вытекать из уравнений релятивистской механики. Но для этого последние должны, во-первых, охватывать не только действительное, но и мнимое пространство Вселенной, а во-вторых, они должны обеспечивать непрерывный переход от обычной геометрии пространства-времени к виртуальной геометрии и обратно. Только при выполнении этих условий принцип относительности можно распространить на квантовую механику. В общей теории относительности эти условия не выполняются, что автоматически исключает выведение из нее законов квантовой механики. Мнимое пространство в ней хотя и допускается, но выглядит совершенно абстрактным объектом, поскольку гравитационная и инертная массы материальных тел имеют в ней один и тот же знак. Виртуальная геометрия присутствует в ней в виде сингулярностей, но в таком противоречивом виде, что это рассматривается как катастрофа в уравнениях теории. Хорошим примером тому являются "голые" сингулярности в дырах Нордстрема, Керра и Ньюмена.

По этой причине современная физика подходит к данной проблеме с совершенно противоположной стороны - она законы общей теории относительности выводит из законов квантовой механики. Дело в том, что в 1972 году Волков и Акулов открыли особые преобразования - так называемые "преобразования суперсимметрии", - переводящие частицы с полуцелым спином в частицы с целочисленным спином и наоборот. Характерной особенностью этих преобразований является то, что в качестве частного случая они содержат в себе преобразования Лоренца. Но давно уже было известно, что локализация преобразований Лоренца приводит к теории гравитации, в целом сходной с общей теорией относительности. На основании этого Фридман и Ньювенхейзен предложили в 1976 году теорию так называемой "супергравитации", основной смысл которой заключается в переходе от глобальной суперсимметрии к локальной.

Теория супергравитации предсказывает те же релятивистские эффекты, что и общая теория относительности, но на микроскопическом уровне она существенно отличается от последней, поскольку включает в себя не только пространственно-временные преобразования, но и преобразования внутренней симметрии частиц. Именно этот момент и сдерживал до сих пор объединение общей теории относительности с квантовой механикой. Такое объединение требует, с одной стороны, чтобы преобразования пространственно-временного положения частиц изменяли их внутреннее состояние, а с другой стороны, чтобы преобразования внутренней симметрии частиц приводили к смещению их в пространстве. После того, как Волков и Акулов предложили свои преобразования, стало ясно, что необходимым для этого преобразованием внутренней симметрии является изменение спина частиц.

В настоящее время в этом направлении ведутся интенсивные теоретические исследования. Мы не будем вдаваться в их подробности, а только отметим, что в теории супергравитации выполняются все упомянутые условия. Так, например, введение в нее комплексного пространства волновых функций элементарных частиц равносильно введению в общую теорию относительности действительного и мнимого пространств нашей Вселенной. При этом непрерывный переход от обычной геометрии пространства-времени к виртуальной геометрии и обратно в этой теории обеспечивают преобразования суперсимметрии. Развитие этой теории сегодня сдерживает только одно - невозможность распространения мнимой части комплексного пространства волновых функций элементарных частиц на макроскопические и космологические явления. Такое распространение равносильно введению в общую теорию относительности понятия предельного вращения со всеми вытекающими отсюда следствиями. Общая теория относительности, в своей сегодняшней форме, исключает эти следствия, а вместе с ними и понятие предельного вращения.

Система отсчета предельного вращения - это и есть общая система отсчета квантовой и релятивистской механики. Именно эта система отсчета позволяет распространить действие принципа относительности на квантовую механику. Системы отсчета специальной и общей теорий относительности не позволяют этого сделать, поскольку ограничены обычной геометрией пространства-времени и обычным механическим движением тел. Так, например, системы отсчета общей теории относительности могут совпадать со сферой Шварцшильда и сингулярностью, что равносильно непрерывному переходу от обычной геометрии пространства-времени к виртуальной геометрии. Но этот переход осуществляется в ней с помощью поступательного движения тел, что автоматически исключает распространение принципа относительности на квантовую механику. Если же учесть все другие недостатки этой теории, то становится понятно, почему в теории супергравитации фигурирует не квантово-релятивистский, а обычный релятивистский принцип относительности.

Самое интересное, что система отсчета предельного вращения обладает свойствами не только белых, но и черных дыр. Система отсчета предельного вращения - эта система отсчета той самой сферы Шварцшильда, которая является общей для черных и белых дыр. В такой системе отсчета понятия гравитационного и инерционного коллапсов становятся относительными. В отношении предельного вращения это означает, что свойства его зависят только от его направления и от его интенсивности. При небольшой интенсивности предельного вращения можно обнаружить различие его свойств, изменяя направление этого вращения, поскольку одно направление предельного вращения придает ему свойства черных дыр, а другое направление - свойства белых дыр. Но при большой интенсивности предельного вращения это различие стирается точно также, как и различие между обычными черными и белыми дырами на заключительной стадии гравитационного и инерционного коллапсов.

Можно, конечно, возразить: если предельное вращение - это вращение сразу во всех направлениях пространства, то каким образом оно может иметь определенную направленность? Получается явное противоречие. На самом деле никакого противоречия нет, иначе элементарные частицы не обладали бы определенным спином. Просто тело может вращаться сразу во всех направлениях пространства и, в то же время, иметь определенную направленность. Эта направленность является специфической, поскольку относится не столько к пространству, сколько к самому телу, а точнее, к тем элементам, из которых складывается данное вращение. В качестве таких элементов может служить обычное вращение в одном направлении пространства. Если эти элементы ориентируются друг относительно друга каким-то определенным образом, то предельное вращение также обретает направленность. Встречные направления этой ориентации и соответствуют противоположным направлениям предельного вращения.

В связи с этим можно упомянуть о еще одном опыте Козырева, который утверждал, что ход времени во вращающихся системах отсчета отличается от обычного хода времени. Для доказательства своего утверждения он брал обычные рычажные весы и подвешивал к одному их концу вращающийся по часовой стрелке гироскоп, а к другому концу - чашку с гирьками. После уравновешивания весов он прикреплял к их основанию электровибратор и включал его. Стрелка весов не изменяла своего положения, поскольку вся система была рассчитана так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором гироскопа. Если же гироскоп раскручивался против часовой стрелки, то стрелка весов показывала, что он становился легче.






??????.???????