Всеобщая теория взаимодействий

[alleut]

Munin писал(а):

Людям с такими мыслями я рекомендую углублённое изучение физики. В квантовой теории поля есть концепции, несколько похожие на ваши слова. Но в то же время и с отличиями.

в смысле мысль идиотская или в том, что, изучив поглубже (я б с радостью) физику, можно узнать как-бы-этих-мыслей реальные точные научные формулировки?

[Munin]

alleut в сообщении #177011 писал(а):

в смысле мысль идиотская или в том, что, изучив поглубже (я б с радостью) физику, можно узнать как-бы-этих-мыслей реальные точные научные формулировки?

Второе. Только, повторяю, в некоторых чертах эти реальные формулировки всё-таки отличаются.

Схема обычная:
1. Сначала изучаете теормеханику, и отучаетесь использовать слово "энергия" не к месту.
2. Потом изучаете теорию поля, и узнаёте, какие на самом деле бывают поля (классические). Заодно учитесь и со словом "возмущение" быть более осторожным. Здесь же - про объединение полей.
3. Потом (или в параллель с п. 2) квантовая механика, полуцелый спин, статистика Ферми-Дирака и запрет Паули, и вторичное квантование.
4. И наконец, квантовые поля, возникновение частиц (квантов) при квантовании поля, и принадлежность всех "обычных" частиц к ферми-разновидности квантов полей.

Ну а раз частицы суть кванты поля, то и всё, собранное из этих частиц, - тоже.

Программа реалистично осваивается за несколько лет.

Добавлено спустя 16 минут 53 секунды:

P. S. По физике и математике лучше пользоваться не ebdb.ru, а poiskknig.ru, и кроме того, сайтами http://lib.homelinux.org/_djvu/_catalog/index_1.html и http://lib.mexmat.ru/catalogue.php как каталогами существующей литературы.

[alleut]

Munin, знаю, что не к месту, ведь было "грубо говоря".
Спасибо за план курса. А для начала что-нибудь почитать из научно-популярного?

Но ведь квантовая теория не описывает макромир и не объясняет связи взаимодействий с гравитацией, так?

[Munin]

alleut в сообщении #177028 писал(а):

А для начала что-нибудь почитать из научно-популярного?

Как-то, вроде, это не излагается в научно-популярных книгах. Впрочем, может быть, вот такие подойдут:
Фейнман. КЭД - странная теория света и вещества.
Фейнман, Вайнберг. Элементарные частицы и законы физики.
Впрочем, если там не о том, извините.

alleut в сообщении #177028 писал(а):

Но ведь квантовая теория не описывает макромир

Не совсем так. Она должна по идее описывать всё, и микромир, и макромир. Она так сконструирована, что собирая из микроявлений и микрообъектов макрообъекты, можно получить квантовое описание всего чего угодно в макромире. Но она при этом даёт недостаточное описание макромира. Образно говоря, по квантовой теории макромир может вполне быть "размыт, не в фокусе", ничто этому не мешает. А он почему-то "в фокусе". Это не противоречит квантовой теории, но непонятно, почему происходит. Впрочем, в последние пару десятилетий в этой области новый всплеск интереса и исследований, и это постепенно становится понятнее. Называется это всё "возникновение классического мира из квантового".

alleut в сообщении #177028 писал(а):

и не объясняет связи взаимодействий с гравитацией, так?

Тут ситуация тоже сложнее. Квантовая теория может охватить гравитацию, в этом никаких проблем нет. Но в квантовой теории есть неизученная область с некоторыми теоретическими проблемами. Чтобы её изучить, по обычному методу, принятому в науке физике, надо было бы поставить эксперименты, но эти эксперименты невозможны: слишком далеко за пределами практически доступного. Например, потребовался бы ускоритель наподобие швейцарского, но размерами с Галактику. Так вот, квантовая теория живёт и с такой неизученной областью, потому что кроме неё есть и изученная область, в которой ведутся эксперименты и уточняются теории. А квантовая гравитация вся сразу целиком оказывается в такой неизученной области - и не поддающейся изучению. И содержащей проблемы. Там, где проблем нет, квантовая гравитация выглядит слишком банально: она практически предсказывает то же, что неквантовая.

[alleut]

Спасибо за книжки, ознакомлюсь

Munin писал(а):

Она должна по идее описывать всё, и микромир, и макромир. Она так сконструирована, что собирая из микроявлений и микрообъектов макрообъекты, можно получить квантовое описание всего чего угодно в макромире. Но она при этом даёт недостаточное описание макромира. Образно говоря, по квантовой теории макромир может вполне быть "размыт, не в фокусе", ничто этому не мешает.

(как-то смущает "по идее")
Т. е. она же и всеобщая, но несет в себе "вселенский принцип неопределенности", который нарушается:

Munin писал(а):

А он почему-то "в фокусе". Это не противоречит квантовой теории, но непонятно, почему происходит.

Может, потому, что всё и все мы сразу и одновременно существуем в одной последовательности состояний, а другие нам наблюдать недоступно? (опять же, топорно выражаясь)

alleut в сообщении #177028 писал(а):

и не объясняет связи взаимодействий с гравитацией, так?

Например, потребовался бы ускоритель наподобие швейцарского, но размерами с Галактику.
Там, где проблем нет, квантовая гравитация выглядит слишком банально: она практически предсказывает то же, что неквантовая.[/quote]
Вроде ж надеятся на БАК.
Второе совсем не понял. А где получается, т. е. где нет проблем с ее построением?

[Munin]

alleut в сообщении #177067 писал(а):

Спасибо за книжки, ознакомлюсь

Я вот думаю, вы меня не разыгрываете? С лёгкостью оперируете рассказами Хокинга. Может, вы там всё понимаете, и Виковский поворот, и антиДеСиттера, а надо мной тут потешаетесь?

alleut в сообщении #177067 писал(а):

(как-то смущает "по идее")

Ну, в переводе на скучный язык, это звучит как "в её модель не заложено ограничений на размер рассматриваемой системы, на её макроскопичность". В Копенгагенскую интерпретацию - заложено, но в последнее время всё больше вырисовывается, что эта интерпретация не является неотъемлемой частью самой модели, а всего лишь результат каких-то недостаточно изученных явлений. Кстати говоря, в таких системах, как твёрдое тело, сверхпроводник, сверхтекучая жидкость, и даже белый карлик и нейтронная звезда, квантовые явления принимают вполне макроскопический масштаб.

alleut в сообщении #177067 писал(а):

Т. е. она же и всеобщая, но несет в себе "вселенский принцип неопределенности", который нарушается:

Нет. Первым делом надо понять, что "принцип неопределённости" (правильнее говорить про соотношение неопределённостей) тут не нарушается. Всё очень просто: мы живём в мире больших, массивных частиц и тел. Для них даже крохотная неопределённость импульса, которую никакими приборами не заметишь, приводит к тому, что координата может быть определена гораздо точнее, чем на размеры атома. И наоборот, ограничившись точностью размеров атома, мы получаем невероятно точный импульс, далеко за пределами того, что нужно. Так что неопределённость "бьёт" только по крохотным частицам размером с атом и меньше (главное, с массой соответствующей).

alleut в сообщении #177067 писал(а):

Может, потому, что всё и все мы сразу и одновременно существуем в одной последовательности состояний, а другие нам наблюдать недоступно?

Мысль хорошая, например, идея Эверетта (многомировая интерпретация квантовой механики) на неё очень похожа. Но несмотря на такой выверт, мы бы даже в нашей "последовательности событий" наблюдали постепенно расплывающиеся предметы, а этого не происходит.

alleut в сообщении #177067 писал(а):

Вроде ж надеятся на БАК.

Да, но не по части квантовой гравитации. Правда, иногда гравитацию упоминают, но это из серии проверки совсем уж сумасшедших идей.

alleut в сообщении #177067 писал(а):

Второе совсем не понял. А где получается, т. е. где нет проблем с ее построением?

Квантовая теория начинает отличаться от классической (ОТО) там, где взаимодействие происходит больше чем одним гравитоном за раз. Для этого должны быть огромные гравитационные поля, либо ничтожно малые расстояния и огромные энергии частиц. Насколько огромные - близкие по порядку величины к планковским единицам. А для всех остальных условий (в том числе даже для поверхности чёрных дыр) квантовые эффекты пренебрежимо малы, и квантовая теория просто даёт то же самое, что и классическая. Вот в этой области - одиночных обменов гравитоном (древесное приближение) - нет никаких проблем. Только она скучная :-) Некоторые идут на шажок дальше: рассматривают два гравитона (однопетлевое приближение).

[alleut]

Цитата:

Я вот думаю, вы меня не разыгрываете? С лёгкостью оперируете рассказами Хокинга. Может, вы там всё понимаете, и Виковский поворот, и антиДеСиттера, а надо мной тут потешаетесь?

Гм? Ключевое слово - рассказами.

Цитата:

Вот в этой области - одиночных обменов гравитоном (древесное приближение) - нет никаких проблем. Только она скучная Некоторые идут на шажок дальше: рассматривают два гравитона (однопетлевое приближение).

Взаимодействие между нашей планетой и солнцем производится с помощью единственной частицы за раз?
Я думал, гравитационное взаимодействие напоминает свет (электромагнитное): много-много маленьких гравитончиков бороздят просторы вселенной (-ых)...

А насчет всеобщей теории (пусть будет ВТВ), так сейчас смущает обилие частиц (около 400 по википедии) с совершенно неприличным (на мой взгляд) разбросом масс. (Который, кстати, теория топистартера вряд ли может объяснить)
Вот почему различаются одинаковые по составу пион и ро-мезон, не являются ли они и тем же, но просто обладают разной энергией?
PS. Ответ на вопрос нашел . Только как узнать ориентацию кварков в частице?

[Жесть]

Munin писал(а):

Впрочем, в последние пару десятилетий в этой области новый всплеск интереса и исследований, и это постепенно становится понятнее. Называется это всё "возникновение классического мира из квантового".

В смысле происходят какие-то модификации квантовой механики или это из области струн, твисторов и петлевой квантовой гравитации?

Munin писал(а):

Тут ситуация тоже сложнее. Квантовая теория может охватить гравитацию, в этом никаких проблем нет. Но в квантовой теории есть неизученная область с некоторыми теоретическими проблемами.

До меня дошли слухи, что всё-таки и тут есть некоторые проблемы . Может быть я отстал от жизни, но я совершенно не в курсе, как квантовая теория без проблем охватывает гравитацию.

[Munin]

alleut в сообщении #177108 писал(а):

Ключевое слово - рассказами.

В каком смысле? Вы их считаете чем-то уступающими публикуемым текстам?

alleut в сообщении #177108 писал(а):

Взаимодействие между нашей планетой и солнцем производится с помощью единственной частицы за раз?

Да, если под "за раз" понимать то, что понимается в квантовой физике: за один квант действия. Вообще действие для нашей планеты, конечно, растёт с бешеной скоростью, но каждый квант этого действия связан ровно с одним гравитоном, не больше.

alleut в сообщении #177108 писал(а):

Я думал, гравитационное взаимодействие напоминает свет (электромагнитное): много-много маленьких гравитончиков бороздят просторы вселенной (-ых)...

Электромагнитное, верно, но в данном случае не свет, а электростатическое притяжение: много-много маленьких виртуальных гравитончиков бороздят просторы Вселенной между взаимодействующими токами. То есть заряженными частицами. В другие места не вылетают.

alleut в сообщении #177108 писал(а):

теория топистартера

Ой, вы читаете этот бред?

alleut в сообщении #177108 писал(а):

так сейчас смущает обилие частиц (около 400 по википедии) с совершенно неприличным (на мой взгляд) разбросом масс

Так они же неэлементарные. Чего их смущаться?

alleut в сообщении #177108 писал(а):

Только как узнать ориентацию кварков в частице?

Угадывать, в основном. Берут модели частицы с разными состояниями кварков, вычисляют параметры этой частицы, и сравнивают с параметрами реальных частиц. Для хорошо понятых моделей получается в среднем один-в-один.

Добавлено спустя 13 минут 31 секунду:

Жесть в сообщении #177122 писал(а):

В смысле происходят какие-то модификации квантовой механики или это из области струн, твисторов и петлевой квантовой гравитации?

В смысле происходят модификации той части квантовой механики, которая называется копенгагенская интерпретация. То есть не сама центральная модель, а мало обоснованный феноменологический кусок, как этой моделью пользоваться, и как понимать её результаты. На заре КМ было принято, что мы умеем вычислять волновую функцию, а смысл она, наверное, имеет вероятностный при измерении макроприборами. А теперь изучают, почему она имеет вероятностный смысл, и что именно происходит при измерении макроприборами. Ключевые слова тут немного другие: измерение, декогеренция, возникновение классического мира, м. б. мезоскопические явления.

Жесть в сообщении #177122 писал(а):

До меня дошли слухи, что всё-таки и тут есть некоторые проблемы . Может быть я отстал от жизни, но я совершенно не в курсе, как квантовая теория без проблем охватывает гравитацию.

Есть, но не тут, я про это рассказывал. В основе подход стандартный: гравитационное поле квантуется по теории возмущений, получаются безмассовые кванты спина 2 - гравитоны, и обмены этими гравитонами дают обычный закон всемирного тяготения. Имеется самодействие, то есть гравитоны сами умеют излучать гравитоны. Ну и на уровне одиночных обменов гравитонами всё хорошо, проблем нет, а вот если учитывать ряд обменов вплоть до бесконечного числа гравитонов, возникают неперенормируемые расходимости. Если всё это рассказывать на другом языке, без понятия гравитона, тоже расходимости.

[alleut]

Munin писал(а):

В каком смысле? Вы их считаете чем-то уступающими публикуемым текстам?

отнюдь но мне кажется, что "Краткая история времени" вряд ли может дать глубокое понимание физики (я это имел в виду под рассказами). но это не меняет факта, что книга замечательная.

Цитата:

Да, если под "за раз" понимать то, что понимается в квантовой физике: за один квант действия. Вообще действие для нашей планеты, конечно, растёт с бешеной скоростью, но каждый квант этого действия связан ровно с одним гравитоном, не больше.

угу. так бы я и сказал, если бы целиком и полностью понимал как кванты излучаются и поглощаются. вроде как "пиу пиу пиу" или иначе

Цитата:

Ой, вы читаете этот бред?

я же должен создавать видимость отсутствия оффтопа

Цитата:

Так они же неэлементарные. Чего их смущаться?

тогда интересно, почему надолго "задерживаются" у нас только некоторые

[Munin]

alleut в сообщении #177328 писал(а):

я это имел в виду под рассказами

А. А я про рассказ на GR-17.

alleut в сообщении #177328 писал(а):

так бы я и сказал, если бы целиком и полностью понимал как кванты излучаются и поглощаются.

:-) Это вопрос сложный, тут нужно всё-таки читать квантЫ (в смысле, раздел физики). В теормехе вводится понятие действия, и объясняется, как оно себя ведёт в механике, например, в уравнении Гамильтона-Якоби. А в квантовой механике уравнение Гамильтона-Якоби превращается в уравнение Шрёдингера, а действие начинает изменяться не непрерывно, а кусочками по $2\pi\hbar.$

alleut в сообщении #177328 писал(а):

тогда интересно, почему надолго "задерживаются" у нас только некоторые

Не понял вопроса. О чём речь?

[alleut]

Цитата:

alleut в сообщении #177328 писал(а):

тогда интересно, почему надолго "задерживаются" у нас только некоторые

Не понял вопроса. О чём речь?

частиц много. почему большая их часть нестабильна? или иначе, почему относительно стабильный (у него 18 минут время жизни?) нейтрон вместе с протоном и нейтроном образуют вещество, нас в частности, а не другие частицы?

[Munin]

alleut в сообщении #177356 писал(а):

частиц много. почему большая их часть нестабильна?

Потому что им есть куда распадаться :-) Распадается любое не минимальное по энергии состояние. Это родственник макроскопического закона, что все тела в статике занимают минимальное по потенциальной энергии положение. Тут ещё идёт очень интересная и далёкая связь с принципом наименьшего действия, но она потянет на слишком длинный разговор.

alleut в сообщении #177356 писал(а):

или иначе, почему относительно стабильный (у него 18 минут время жизни?) нейтрон вместе с протоном и нейтроном образуют вещество, нас в частности, а не другие частицы?

Во-первых, числа. Есть две характеристики: время жизни и период полураспада. Отличаются в $\ln2=0{,}693\ldots$ раз. У нейтрона время жизни (lifetime) 886 сек, а период полураспада (half-life) 614 сек. Это, соответственно, около 15 мин и 10 мин. 18 мин - явная ошибка. Время жизни чаще упоминается в физике элементарных частиц, а период полураспада в ядерной физике.

Дальше, нейтрон распадается только в свободном виде, а в ядрах стабилен (во многих). Это связано с тем, что он очень близок по массе к протону, в который распадается, и часто эта разница энергий меньше, чем энергия связи нуклона в ядре. Нуклону просто невыгодно превращаться из нейтрона в протон, потому что для этого ему придётся перейти на более высокий энергетический уровень - из-за запрета Паули, ведь на том же уровне уже сидит другой протон!

А в своих классах (лептонов и барионов) электрон и нуклон просто самые лёгкие частицы, всё распадается до них. Вот и всё.

[alleut]

да, конечно 15 минут. я помнил, что у него в свободном виде нечто около полутора десятков минут, гуглить не очень хотелось.

а подобно протонам и электронам другие, близкие по массе, частицы не могут образовывать стабильные связки?

[Munin]

alleut в сообщении #177390 писал(а):

а подобно протонам и электронам другие, близкие по массе, частицы не могут образовывать стабильные связки?

А они хотят распадаться в более лёгкие протоны и электроны. Вроде бы, просто от наличия друг друга рядом они друг друга не стабилизируют. Хотя это, строго говоря, малоизученная область. Например, посмотрите такую концепцию, как strangelets (у нас переводится как "страпельки"). Щас журналисты на эту тему наболтали много ерунды, но в научно-популярных источниках рассказана идея.

Кроме того, есть на свете тёмная материя (dark matter). Кто её знает, из чего она состоит. Может быть, как раз из других частиц, которые не взаимодействуют с нашими протонами, и поэтому не умеют на них распадаться?

Вообще, распад может быть запрещён двумя способами: либо отсутствие взаимодействия, либо закон сохранения. Например, глюон не взаимодействует с электронами, и поэтому не может в них распадаться. Нейтрон - взаимодействует - через слабое взаимодействие. Протон - тоже. Но есть закон сохранения барионного числа, и когда протон распадается, должен образовываться ещё один барион, а не только электроны. И тут встаёт та проблема, что протон и есть самый лёгкий барион. И третий способ не запрещает распада строго, но может сильно его замедлить - это когда взаимодействие из-за чего-то ослаблено или подавлено. Например, скорость $\beta$-распада пропорциональна пятой степени энергетического выигрыша. Из-за этого нейтрон живёт страшно долго по меркам частиц, сравните с временем жизни, скажем, заряженного $\pi^{\pm}$-мезона. Ещё дольше живут некоторые ядра.