1.1.3 Физический вакуум:
В квантовой теории поля (КТП) «пустое пространство» не является истинно пустым. Физический вакуум – это квантовое состояние с минимальной энергией, которое не является «пустым» в том смысле, что в нем постоянно происходят квантовые флуктуации.
Квантовые флуктуации: Это случайные, непрерывные изменения в квантовых полях, обусловленные их квантовой природой. В результате этих флуктуаций в вакууме появляются виртуальные частицы и античастицы.
Виртуальные частицы: Это кратковременно существующие частицы, которые не могут быть обнаружены прямо, но оказывают влияние на взаимодействие реальных частиц.
Основные характеристики физического вакуума:
* Минимальная энергия: Физический вакуум обладает наименьшей возможной энергией, он является «основным состоянием».
* Квантовые флуктуации: В вакууме постоянно возникают виртуальные частицы и античастицы, которые взаимодействуют друг с другом и с реальными частицами.
* Влияние на взаимодействие частиц: Флуктуации вакуума влияют на взаимодействие реальных частиц. Например, электрон, движущийся в вакууме, взаимодействует с виртуальными фотонами, которые могут изменять его движение.
Примеры проявления физического вакуума:
* Эффект Казимира: Две близко расположенные проводящие пластины притягиваются друг к другу, хотя между ними нет никаких материальных тел. Это объясняется изменением квантовых флуктуаций вакуума между пластинами.
* Распад частиц: Квантовые флуктуации могут приводить к распаду нестабильных частиц.
* Переход в другое состояние: Флуктуации вакуума могут вызвать переход частицы в другое квантовое состояние.
Физический вакуум является одним из ключевых понятий КТП, который имеет важные последствия для понимания поведения элементарных частиц и взаимодействий между ними.
Важно отметить: КТП является очень сложной теорией, и ее полное изложение выходит за рамки данной монографии. В этой главе мы представили краткий обзор основных понятий и уравнений КТП, необходимых для дальнейшего изложения наших гипотез и моделей.
1.2 Общая теория относительности
Общая теория относительности (ОТО), разработанная Альбертом Эйнштейном, является теорией гравитации, которая революционизировала наше понимание пространства, времени и гравитации.
1.2.1 Основные понятия ОТО:
1.2.1.1 Пространственно-временная метрика:
В ОТО пространство и время не являются абсолютными, как в классической физике. Они тесно связаны и образуют единое целое – пространство-время. Геометрия пространства-времени, его искривление и деформация зависят от распределения массы и энергии.
Метрика – это математический инструмент, который позволяет измерять расстояния и временные интервалы в различных точках пространства-времени.
* В плоском пространстве-времени: Метрика описывается уравнениями евклидовой геометрии.
* В искривленном пространстве-времени: Метрика описывает расстояния и временные интервалы в неевклидовой геометрии, учитывая искривление пространства-времени.
Пространственно-временная метрика позволяет нам понять, как пространство и время искажаются под воздействием гравитации.
1.2.1.2 Кривизна пространства:
Масса и энергия искривляют пространство-время. Чем больше масса, тем сильнее искривление. Это основной принцип ОТО. Кривизна пространства-времени является геометрическим представлением гравитации.
* Гравитация как искривление: Гравитация в ОТО не является силой в классическом смысле. Это деформация геометрии пространства-времени, вызванная распределением массы и энергии.
