Мы принесли вам невероятное физическое счастье этим утром. Там прямо праздник теоретической физики.
Работа вот, опубликовали только вчера. Для физиков она читается как ответ на сложный вопрос "Что, где, когда", когда этот самый ответ "щёлкает", и вся картина встаёт на место. И ощущается, что ответ именно такой.
Очень упрощая, как Эйнштейн сказал, что гравитация — это не сила, а искривление геометрии, так и тут говорят, что электромагнетизм работает так же. Это тоже особое искривление пространства-времени, просто другого типа.
В работе уравнений больше, чем текста, но постараемся очень просто.
Раньше думали так:
— Раньше была ОТО для гравитации, электродинамика для электромагнетизма, квантовая механика для микромира. И между собой они что-то никак не скрещивались нормально, только через очень странные конструкции.
— Квантовые свойства электрона (например, то, что он ведет себя то как частица, то как волна) мы просто принимаем как данность.
— Почему все электроны имеют абсолютно одинаковый заряд — непонятно, но очень интересно!
— Электрические заряды и электромагнитные поля — разные вещи.
— Сила Лоренца (которая действует на движущийся заряд в магнитном поле) — это просто одна из сил природы, которую мы наблюдаем.
То есть это воспринималось как система аксиом. Просто нам достался такой мир с такими правилами.
Теперь тут предлагается другой подход:
— Электромагнетизм полностью описывается геометрией пространства-времени.
— Нет отдельных "зарядов" и "полей" — это всё проявления одной и той же геометрии.
— Электрический заряд — просто определенная деформация пространства-времени.
— Движение заряженных частиц — движение по естественным геодезическим путям в этом искривленном пространстве.
А дальше начинается просто люто интересное. Представьте, что у вас есть линейка. В обычной физике с общей теории относительности, когда вы перемещаете эту линейку из одной точки пространства в другую, её длина не меняется. В пространстве Вейля ковариантная производная метрического тензора не равна нулю, то есть линейка меняет длину, если её двигать. Но строго по определённому закону. Для электромагнетизма можно предположить именно такое пространство. И оно внезапно нашлось.
Если считать в нём, то всё элегантно сходится. Теперь насколько это элегантно:
— Уравнения Максвелла выводятся из математического постулата, что "Природа стремится минимизировать изменчивость геометрии пространства". И вот если эта метрика гармоническая, то получаются именно влияние электромагнетизма.
— "Облако" заряда электрона постоянно колеблется со скоростью света. Проще говоря, электрон не является статичной частицей — он всё время "дрожит" с со скоростью света, но делает это по кругу, поэтому в среднем движется медленнее.
— Авторы показали, что эта волна — просто результат преобразования Лоренца! Когда вы смотрите на быстро колеблющийся во времени электрон из движущейся системы отсчета, часть этих колебаний "перекладывается" в пространственные колебания. Это как если бы вы ехали на поезде и видели, как дерево, качающееся вверх-вниз, начинает казаться качающимся еще и вперед-назад.
— А значит, не нужно постулировать волновую природу частиц — она естественно возникает из геометрической теории!
— Почему заряд одинаковый? Потому что уравнение Максвелла имеет устойчивые решения только при определённых значениях заряда. Том самом, как у всех электронов.
Всё становится математически очевидно.
Если теория верна, многие постулаты современной физики (например, дуализм волны-частицы, квантование заряда) могут оказаться просто следствиями геометрии пространства-времени, а не отдельными аксиомами, которые нужно принимать на веру.
Сама работа почти целиком состоит из адовой математики, но общую идею, в основе которой очень красивое предположение про геометрию, вы уже поняли. Так что вы теперь тоже своего рода ядерный физик. Теоретический.
DOI 10.1088/1742-6596/2987/1/012001
UPD: альтернативное мнение от @otcolobus и вот от @NamelessKing2003
--
Вступайте в ряды Фурье! Суперсимметрия носков в стиральной машине!
Работа вот, опубликовали только вчера. Для физиков она читается как ответ на сложный вопрос "Что, где, когда", когда этот самый ответ "щёлкает", и вся картина встаёт на место. И ощущается, что ответ именно такой.
Очень упрощая, как Эйнштейн сказал, что гравитация — это не сила, а искривление геометрии, так и тут говорят, что электромагнетизм работает так же. Это тоже особое искривление пространства-времени, просто другого типа.
В работе уравнений больше, чем текста, но постараемся очень просто.
Раньше думали так:
— Раньше была ОТО для гравитации, электродинамика для электромагнетизма, квантовая механика для микромира. И между собой они что-то никак не скрещивались нормально, только через очень странные конструкции.
— Квантовые свойства электрона (например, то, что он ведет себя то как частица, то как волна) мы просто принимаем как данность.
— Почему все электроны имеют абсолютно одинаковый заряд — непонятно, но очень интересно!
— Электрические заряды и электромагнитные поля — разные вещи.
— Сила Лоренца (которая действует на движущийся заряд в магнитном поле) — это просто одна из сил природы, которую мы наблюдаем.
То есть это воспринималось как система аксиом. Просто нам достался такой мир с такими правилами.
Теперь тут предлагается другой подход:
— Электромагнетизм полностью описывается геометрией пространства-времени.
— Нет отдельных "зарядов" и "полей" — это всё проявления одной и той же геометрии.
— Электрический заряд — просто определенная деформация пространства-времени.
— Движение заряженных частиц — движение по естественным геодезическим путям в этом искривленном пространстве.
А дальше начинается просто люто интересное. Представьте, что у вас есть линейка. В обычной физике с общей теории относительности, когда вы перемещаете эту линейку из одной точки пространства в другую, её длина не меняется. В пространстве Вейля ковариантная производная метрического тензора не равна нулю, то есть линейка меняет длину, если её двигать. Но строго по определённому закону. Для электромагнетизма можно предположить именно такое пространство. И оно внезапно нашлось.
Если считать в нём, то всё элегантно сходится. Теперь насколько это элегантно:
— Уравнения Максвелла выводятся из математического постулата, что "Природа стремится минимизировать изменчивость геометрии пространства". И вот если эта метрика гармоническая, то получаются именно влияние электромагнетизма.
— "Облако" заряда электрона постоянно колеблется со скоростью света. Проще говоря, электрон не является статичной частицей — он всё время "дрожит" с со скоростью света, но делает это по кругу, поэтому в среднем движется медленнее.
— Авторы показали, что эта волна — просто результат преобразования Лоренца! Когда вы смотрите на быстро колеблющийся во времени электрон из движущейся системы отсчета, часть этих колебаний "перекладывается" в пространственные колебания. Это как если бы вы ехали на поезде и видели, как дерево, качающееся вверх-вниз, начинает казаться качающимся еще и вперед-назад.
— А значит, не нужно постулировать волновую природу частиц — она естественно возникает из геометрической теории!
— Почему заряд одинаковый? Потому что уравнение Максвелла имеет устойчивые решения только при определённых значениях заряда. Том самом, как у всех электронов.
Всё становится математически очевидно.
Если теория верна, многие постулаты современной физики (например, дуализм волны-частицы, квантование заряда) могут оказаться просто следствиями геометрии пространства-времени, а не отдельными аксиомами, которые нужно принимать на веру.
Сама работа почти целиком состоит из адовой математики, но общую идею, в основе которой очень красивое предположение про геометрию, вы уже поняли. Так что вы теперь тоже своего рода ядерный физик. Теоретический.
DOI 10.1088/1742-6596/2987/1/012001
UPD: альтернативное мнение от @otcolobus и вот от @NamelessKing2003
--
Вступайте в ряды Фурье! Суперсимметрия носков в стиральной машине!