 |
 |
Прочитано: 0% |
Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»
|
|
Прочитано: 0% |
Печатается в порядке обсуждения
Существующие сети и комплексы радио- и электросвязи являются характерной и неотъемлемой составляющей современной, как ее часто справедливо называют, информационной цивилизации. Стремительно растущие информационные потребности общества привели к созданию суперсовременных систем обработки и передачи информации на основе новейших технологий. В зависимости от класса и типа систем передача информации осуществляется с помощью проводных, волоконно-оптических, радиорелейных, коротковолновых и спутниковых линий связи.
Однако в своем развитии радио- и электросвязь столкнулись с рядом непреодолимых ограничений физического характера. Многие частотные диапазоны перегружены и близки к насыщению. Ряд систем связи уже реализует шенноновский предел пропускной способности радиоканалов. Поглощение электромагнитных излучений природными средами требует гигантских мощностей в системах передачи информации. Несмотря на высокую скорость распространения электромагнитных волн, большие трудности возникают из-за задержки сигнала в спутниковых системах связи, особенно в системах связи с объектами в дальнем космосе.
Решение этих проблем пытались найти путем применения и других, неэлектромагнитных полей, например, гравитационных. Однако уже не один десяток лет это остается лишь областью теоретических рассуждений, так как до сих пор никто не знает, каким образом создать гравитационный передатчик. Известны попытки использования потока нейтрино с большой проникающей способностью для связи с подводными лодками, но они также не увенчались успехом.
В течение многих десятилетий вне поля зрения оставался другой физический объект - торсионные поля, о которых пойдет речь в данной статье. В ней излагаются физическая природа торсионных полей и их свойства, и на основе результатов экспериментальных исследований авторами прогнозируется в самое ближайшее время активизация усилий по созданию и развитию средств торсионной связи.
Физические основы торсионной связи. Торсионные поля (поля кручения) как объект теоретической физики являются предметом исследования с начала XX века и своим рождением обязаны Э. Картану и А. Эйнштейну [1, 2]. Именно поэтому один из важных разделов теории торсионных полей получил название - Теория Эйнштейна-Картана (ТЭК). В рамках глобальной задачи геометризации физических полей, восходящей к Клиффорду [3] и строго обоснованной А. Эйнштейном [4], в теории торсионных полей рассматривается кручение пространства-времени, в то время как в теории гравитации - риманова кривизна.
Если электромагнитные поля порождаются зарядом, гравитационные - массой, то торсионные поля - спином [6] или угловым моментом вращения. При этом следует отметить, что имеется в виду классический спин [5-7], а не магнитный момент. В отличие от электромагнитных полей, где их единственными источниками являются заряды, торсионные поля могут порождаться не только спином [8]. Так, теория предсказывает возможность их самогенерации, а эксперимент демонстрирует их возникновение от криволинейных фигур геометрической или топологической природы [9, 10].
В начале XX века в период ранних работ Э. Картана в физике не существовало понятия спина. Поэтому торсионные поля ассоциировались с массивными объектами и их угловым моментом вращения. Такой подход порождал иллюзию, что торсионные эффекты - это одно из проявлений гравитации. Работы в рамках теории гравитации с кручением ведутся и в настоящее время [11]. Вера в гравитационный характер торсионных эффектов особенно усилилась после опубликования в период 1972-1974 гг. работ В. Копчинского и А.Траутмана, в которых было показано, что кручение пространства-времени приводит к устранению космологической сингулярности в нестационарных моделях Вселенной. Кроме того, тензор кручения имеет множитель в виде произведения Gh (здесь G и h - соответственно гравитационная постоянная и постоянная Планка), который по существу является константой спин-торсионных взаимодействий. Отсюда прямо следовал вывод, что эта константа почти на 30 порядков меньше константы гравитационных взаимодействий. Следовательно, даже если в природе и существуют торсионные эффекты, то они не могут быть наблюдаемы. Такой вывод почти на 50 лет исключил все работы по экспериментальному поиску проявлений торсионных полей в природе и лабораторных исследованиях.
Лишь с появлением обобщающих работ Ф. Хеля, Т. Киббла и Д. Шимы стало ясно, что теория Эйнштейна-Картана не исчерпывает теории торсионных полей.
В большом количестве работ, появившихся вслед за работами Ф. Хеля, где анализировалась теория с динамическим кручением, т. е. теория торсионных полей, порождаемых спинирующим источником с излучением, было показано, что в лагранжиане для таких источников может быть до десятка членов, константы которых никак не зависят ни от G, ни от h, - они вообще не определены. Отсюда вовсе не следует, что они обязательно большие, а торсионные эффекты, следовательно, наблюдаемы. Важно прежде всего то, что теория не требует, чтобы они были обязательно весьма малыми. В этих условиях последнее слово остается за экспериментом.
В дальнейшем было показано, что среди физической феноменологии есть много экспериментов с микро- и макроскопическими объектами, в которых наблюдается проявление торсионных полей. Ряд из них уже нашли свое качественное и количественное объяснение в рамках теории торсионных полей [9].
Второй важный вывод, вытекающий из работ Ф. Хеля. состоял в понимании того, что торсионные поля могут порождаться объектами со спином, но с нулевой массой покоя, как например у нейтрино, т. е. торсионное поле возникает вообще в отсутствие гравитационного поля. Хотя и после этого активно продолжаются работы по теории гравитации с кручением [11], тем не менее, расширилось понимание роли торсионных полей в качестве столь же самостоятельного физического объекта, как электромагнитные и гравитационные поля.
Ранее высказывались предположения, что "истинные" поля (некоммутативные калибровочные поля или поля "первого класса" в терминологии Р. Утиямы) связаны с физическим вакуумом (ФВ).
В современной интерпретации ФВ представляется сложным квантовым динамическим объектом, который проявляет себя через флуктуации. Стандартный теоретический подход строится на концепциях С. Вайнберга, А. Салама и Ш. Глешоу.
Однако на определенном этапе исследований было признано целесообразным вернуться к электронно-позитронной модели ФВ П. Дирака в несколько измененной интерпретации [9]. Учитывая, что ФВ определяется как состояние без частиц, и исходя из модели классического спина [5, 7] как кольцевого волнового пакета (следуя терминологии Белинфанте [ 12] - циркулирующего потока энергии), будем рассматривать ФВ как систему из кольцевых волновых пакетов электронов и позитронов, а не собственно электронно-позитронных пар.
При указанных предположениях нетрудно видеть, что условию истинной электронейтральности электронно-позитронного ФВ будет отвечать состояние. когда кольцевые волновые пакеты электрона и позитрона будут вложены друг в друга. Если при этом спины вложенных кольцевых пакетов противоположны, то такая система будет самоскомпенсирована не только по зарядам, но и по классическому спину и магнитному моменту. Такую систему из вложенных кольцевых волновых пакетов будем называть фитоном (рис. 1,а). Плотная упаковка фитопов [9] будет рассматриваться как упрощенная модель ФВ (рис. 1,б).
Формально при спиновой скомпенсированности фитонов их взаимная ориентация в ансамбле в ФВ, казалось бы. может быть произвольной. Однако интуитивно представляется, что ФВ образует упорядоченную структуру с линейной упаковкой, как это изображено на рис. 1,б. Идея упорядоченности ФВ. видимо, принадлежит А.Д. Киржницу и А.Д. Линде. Было бы наивно усматривать в построенной модели истинную структуру ФВ. Это означало бы требовать от модели больше, чем на то способна искусственная схема.
Рассмотрим наиболее важные в практическом отношении случаи возмущения ФВ разными внешними источниками. Это поможет оценить реалистичность развиваемого подхода.
1. Пусть источником возмущения является заряд q. Если ФВ имеет фитонную структуру, то действие заряда будет выражено в зарядовой поляризации ФВ, как это условно изображено на рис. 2. Этот случай хорошо известен в квантовой электродинамике [9]. В частности, лэмбовский сдвиг традиционно объясняется через зарядовую поляризацию электронно-позитронного ФВ [13]. Такое состояние зарядовой поляризации ФВ может быть интерпретировано как электромагнитное поле (Е-поле).
2. Если источником возмущения является масса т, то в отличие от предыдущего случая, когда мы столкнулись с общеизвестной ситуацией, здесь будет высказано гипотетическое предположение: возмущение ФВ массой т будет выражаться в симметричных колебаниях элементов фитонов вдоль оси на центр объекта возмущения, как это условно изображено на рис. 3. Такое состояние может быть охарактеризовано как гравитационное поле (G-поле).
3. Когда источником возмущения является классический спин s, можно предполагать, что действие классического спина на ФВ будет заключаться в следующем: спины фитонов. совпадающие с ориентацией спина источника, как указано на рис. 4, сохраняют свою ориентацию, а те спины фитонов, которые противоположны спину источника. под действием источника испытают инверсию. В результате ФВ перейдет в состояние поперечной спиновой поляризации. Это поляризационное состояние можно интерпретировать как спиновое (торсионное) поле (S-поле) или Т-поле, порождаемое классическим спином. Сформулированный подход созвучен представлениям о полях кручения как конденсате пар фермионов.
Поляризационные спиновые состояния Sr и SL противоречат запрету Паули. Однако согласно концепции М.А. Маркова [14] при плотностях порядка планковских фундаментальные физические законы могут иметь другой, отличный от известных вид. Отказ от запрета Паули для такой специфической материальной среды, как ФВ допустим, вероятно, не в меньшей мере, чем в концепции кварков.
В соответствии с изложенным подходом можно говорить, что единая среда - ФВ может находиться в разных "фазовых", точнее, поляризационных состояниях - ЕGS-состояниях. Эта среда в состоянии зарядовой поляризации проявляет себя как электромагнитное поле Е. Эта же среда в состоянии спиновой продольной поляризации проявляет себя как гравитационное поле G. Наконец, та же среда ФВ в состоянии спиновой поперечной поляризации проявляет себя как спиновое (торсионное) поле S. Таким образом, ЕGS-поляризационным состояниям ФВ соответствуют ЕGS-поля.
Все три поля, порождаемые независимыми кинематическими параметрами. являются универсальными, или полями первого класса в терминологии Р. Утиямы; эти поля проявляют себя и на макро-и на микроуровне. Развитые представления позволяют с некоторых общих позиций подойти к проблеме, по крайней мере, универсальных полей. В предлагаемой модели роль Единого поля играет ФВ, поляризационные состояния которого проявляются как ЕGS-поля. Здесь уместно вспомнить слова Я.И. Померанчука: " Вся физика - это физика Вакуума". Современная природа не нуждается в "объединениях". В Природе есть лишь ФВ и его поляризационные состояния. А "объединения" лишь отражают степень нашего понимания взаимосвязи полей.
Ранее неоднократно отмечалось, что классическое поле можно рассматривать как состояние ФВ. Однако поляризационным состояниям ФВ не придавалось той фундаментальной роли, которую они в действительности играют. Как правило, не обсуждалось, какие поляризации ФВ имеются в виду. В изложенном подходе поляризация ФВ по Я. Б. Зельдовичу [15] интерпретируется как зарядовая (электромагнитное поле), по А.Д. Сахарову [16] - как спиновая продольная (гравитационное поле), а для торсионных нолей - как спиновая поперечная поляризация.
Поскольку нельзя утверждать, что невозможны другие поляризационные состояния, кроме рассмотренных трех. то нет принципиальных оснований, чтобы априори отрицать возможность существования других дальнодействий.
Вполне естественным является введение на фундаментальном уровне торсионного поля как обобщение вакуумных уравнений А. Эйнштейна в пространстве абсолютного параллелизма А4 [17]. Это пространство со связностью
[формула] (формулы и рисунки в источнике отсутствуют)
обладает кручением
[формула]
которое задает метрику Киллинга-Картана [11]
[формула]
соответствующую бесконечно малому повороту локальной системы отсчета. Вакуумные уравнения Эйнштейна Rjk = 0 обобщаются в пространстве А4 до уравнений
[формула]
где тензор энергии-импульса Тjk формируется торсионным полем. В работах Г.И. Шипова торсионные поля вводятся не феноменологически, как у Э. Картана, а на строгом фундаментальном уровне [17]. Но при этом оказывается, что эти торсионные поля принципиально отличаются от торсионных полей в ТЭК. Если торсионные поля в ТЭК связаны с геометрией Э. Картана, то торсионные поля в теории ФВ (ТФВ) - с геометрией Дж. Риччи.
В середине 80-х годов, когда были разработаны и стали выпускаться промышленные образцы торсионных генераторов [9], открылся принципиально новый этап в исследовании торсионных явлений. Указанные генераторы позволяли создавать статические торсионные поля, торсионные волновые излучения и торсионные (спиновые) токи. За последние годы в результате экспериментальных исследований, выполненных во многих академических, вузовских и отраслевых организациях, были разработаны торсионные источники энергии, торсионные движители, торсионные методы получения материалов с новыми физическими свойствами, торсионная передача информации и многое другое. Некоторые работы вышли на уровень технологий, в частности, в металлургии.
Основные свойства торсионных полей. Прежде, чем изложить наиболее важные экспериментально наблюдаемые свойства торсионных полей (торсионных волн) [9], еще раз отметим, что эти поля являются самостоятельным физическим объектом на макроуровне, не имеющим отношения ни к гравитации, ни к электромагнетизму. Рассматриваемые свойства существенно отличаются от того, к чему мы привыкли в электромагнетизме. Они предсказаны теоретически и подтверждены экспериментально.
1. Источником торсионных полей является классический спин или макроскопическое вращение. Торсионные поля могут порождаться кручением пространства или быть следствием возмущения ФВ, который имеет геометрическую или топологическую природу. Кроме того, торсионные поля могут возникать как неотъемлемая компонента электромагнитного поля или самогенерироваться.Во всех указанных случаях речь идет о торсионных полях, порождаемых на уровне вещества. Однако согласно ТФВ существуют первичные торсионные поля, которые порождаются "Абсолютным Ничто" [17]. Подобно тому, как исходный материал мира вещества - элементарные частицы - рождаются из ФВ, физический вакуум, рождается из первичного торсионного поля.
2. Квантами торсионного поля являются тордионы. Есть основания полагать, что тордионами являются низкоэнергетические нейтрино с энергией порядка единиц электрон-вольт.
3. Так как торсионные поля порождаются классическим спином, то и при их воздействии на те или иные объекты может измениться только спиновое состояние этих объектов (состояние ядерных или атомных спинов).
4. Торсионные поля обладают аксиальной симметрией относительно своего источника (рис. 5).
5. Торсионные поля (Т), порождаемые классическим спином, могут быть аксиальными (Ta) и радиальными (Tr) (рис. 5). Каждое из этих полей может быть правым (ТаR, TrR) и левым (TaL, TrL).
6. Одноименные торсионные заряды (одноименные классические спины (SRSR или SLSL) притягиваются, а разноименные (SRSL) - отталкиваются.
7. Стационарный спинирующий объект создает статическое торсионное поле. Если у спинирующего объекта, или объекта с вращением есть какая-либо неравновесность: изменение угловой частоты, наличие для массивных объектов прецессии, нутации или моментов более высокого порядка, неравномерного распределения масс относительно оси вращения, то такой динамический спинирующий объект создает волновое торсионное излучение.
Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||