BOOKS IN EUROPEAN LANGUAGES


 
Cover Владимиров Ю.С. Физика дальнодействия: Природа пространства-времени
Id: 203182
 
12.9 EUR

Физика дальнодействия: Природа пространства-времени. Изд.стереотип.

URSS. 224 pp. (Russian). Paperback. ISBN 978-5-397-05091-3.
Серия: Relata Refero

В настоящей книге изложен реляционный подход к природе классического пространства-времени, альтернативный используемой ныне его субстанциальной трактовке. В этом подходе пространство-время имеет не априорный характер фона (арены), на котором строится физика, а является системой отношений между событиями с участием материальных объектов; нет объектов --- нет и пространства-времени. Математическую основу реляционного подхода составляют теории унарных (на одном множестве) и бинарных (на двух множествах элементов) систем отношений. В первых двух главах произведена переформулировка геометрии пространства-времени на основе теории унарных систем вещественных отношений. В третьей главе показано, что имеется класс более элементарных --- бинарных --- геометрий, от которых можно перейти к известным геометриям. На их основе в дальнейших главах развита бинарная система комплексных отношений --- своеобразная предгеометрия. Показаны ее проявления в физике микромира, и выявлены истоки таких свойств классического пространства-времени, как размерность, сигнатура и квадратичный характер мероопределения.

Книга предназначена для специалистов в области теоретической физики, студентов физико-математических факультетов университетов, а также лиц, интересующихся принципами построения физики и имеющих достаточный уровень подготовки.


Oglavlenie
Ot izdatel'stva
Predislovie
Vvedenie
 0.1.Prostranstvo-vremya kak odna iz trekh kategorij klassicheskoj fiziki
 0.2.Prostranstvo-vremya v trekh paradigmakh sovremennoj fiziki
 0.3.Razvitie relyatsionnoj kontseptsii
 0.4.Glavnaya zadacha fundamental'noj teoreticheskoj fiziki
1Klassicheskie prostranstvenno-vremennie otnosheniya
 1.1.Evklidova geometriya kak sistema otnoshenij
  1.1.1.Sistema otnoshenij, sootvetstvuyuschaya evklidovoj geometrii
  1.1.2.Predstavlenie geometricheskikh ponyatij cherez minori
 1.2.Osnovnie ponyatiya prostranstvenno-vremennikh otnoshenij
 1.3.(1+3)-rasscheplenie prostranstva-vremeni
 1.4.Koordinata vremeni proizvol'nogo sobitiya
 1.5.Sistema otnoshenij v prostranstve skorostej
 1.6.Svyaz' dvukh vidov sistem otnoshenij
 1.7.Vivodi i zamechaniya
2Unarnie sistemi veschestvennikh otnoshenij
 2.1.Postanovka zadachi
 2.2.Vidi unarnikh sistem veschestvennikh otnoshenij
  2.2.1.Virozhdennie sistemi veschestvennikh otnoshenij
  2.2.2.Antisimmetrichnie sistemi otnoshenij
  2.2.3.Nevirozhdennie sistemi veschestvennikh otnoshenij
  2.2.4.Ekzoticheskie sistemi otnoshenij
 2.3.Perekhod ot nevirozhdennikh USVO k virozhdennim
 2.4.Vivodi i zamechaniya
3Binarnie sistemi veschestvennikh otnoshenij
 3.1.Istoki teorii binarnikh sistem otnoshenij
 3.2.Printsipi binarnoj geometrii
 3.3.Vidi binarnikh sistem veschestvennikh otnoshenij
  3.3.1.Diagonal'nie binarnie sistemi otnoshenij
  3.3.2.Nediagonal'nie binarnie sistemi otnoshenij
 3.4.Primeri perekhodov ot binarnikh sistem veschestvennikh otnoshenij k unarnim geometriyam
  3.4.1.Nevirozhdennie sistemi otnoshenij
  3.4.2.Virozhdennie sistemi otnoshenij
 3.5.Sledstviya otkritiya binarnikh geometrij
4Predgeometriya
 4.1.Printsipi binarnoj geometrofiziki
 4.2.Binarnaya sistema kompleksnikh otnoshenij ranga (3,3)
  4.2.1.Kanonicheskij bazis BSKO ranga (3,3)
  4.2.2.Dvukhkomponentnie spinori i gruppi ikh preobrazovanij
 4.3.Algebra 2-komponentnikh spinorov
 4.4.Perekhod ot predgeometrii k geometrii Lobachevskogo
  4.4.1.Izotropnie vektori
  4.4.2.Neizotropnie vektori
 4.5.Vivodi i zamechaniya
5Sistemi otnoshenij v fizike mikromira
 5.1.Bispinori i elementarnie chastitsi
 5.2.Obrazuyuschie i bazis algebri Klifforda C(1,3)
 5.3.Opredelenie massivnoj chastitsi
 5.4.Massivnaya chastitsa v sobstvennoj sisteme otnoshenij
 5.5.Proobraz uravnenij Diraka
 5.6.Binarnaya geometrofizika i kvantovaya teoriya
6Istoki ponyatiya dlini (metriki)
 6.1.Binarnaya sistema kompleksnikh otnoshenij ranga (2,2)
 6.2.Fizicheskij smisl BSKO ranga (2,2)
 6.3.Kompozitsiya BSKO rangov (3,3) i (2,2)
 6.4.Dve formi BSKO ranga (2,2)
 6.5.Perekhod k 1-mernoj unarnoj geometrii
 6.6.Rol' fazi v postroenii geometrii
7Proiskhozhdenie prostranstvenno-vremennikh otnoshenij
 7.1.Atomi kak faktor, otvetstvennij za prostranstvenno-vremennie otnosheniya
 7.2.Istoki prostranstvenno-vremennikh otnoshenij
 7.3.Khronogeometriya
 7.4.Sistema otnoshenij rimanovoj geometrii (na sfere)
 7.5.Kompozitsiya dvukh sistem otnoshenij
 7.6.Nekotorie vivodi i zamechaniya
Zaklyuchenie
Prilozhenie. Gipoteticheskaya geometriya na baze BSKO ranga (4,4)
 P.1.Trekhkomponentnie finslerovi spinori
 P.2.9-mernie vektori
  P.2.1.Opredelenie vektorov
  P.2.2.9-mernie invarianti
 P.3.Perekhodi ot BSKO ranga (4,4) k unarnim geometriyam
 P.4.Vivodi i zamechaniya
Literatura

Predislovie

 Predlagaemoe chitatelyu issledovanie "Fizika dal'nodejstviya" vklyuchaet tri knigi: "Priroda postranstva-vremeni", "Printsip Makha" i "Pryamoe mezhchastichnoe vzaimodejstvie", v kotorikh posledovatel'no raskrivaetsya relyatsionnij podkhod (na baze teorii sistem otnoshenij) k fizike i geometrii. Printsipial'no vazhnie polozheniya razvivaemoj relyatsionnoj kontseptsii soderzhatsya v pervoj iz nazvannikh knig, posvyaschennoj obsuzhdeniyu traditsionnikh voprosov mirozdaniya: Chto takoe prostranstvo? Chto takoe vremya? Znaya teoriyu otnositel'nosti, eti voprosi sleduet pereformulirovat': Chto takoe prostranstvo-vremya? Pochemu ono obladaet privichnimi  svojstvami razmernosti, signaturi, kvadratichnosti meroopredeleniya? i dr.

Kardinal'nie voprosi fundamental'noj teoreticheskoj fiziki, stavivshiesya esche antichnimi mislitelyami, obsuzhdalis' na protyazhenii mnogikh vekov i, v chastnosti, zanimali tsentral'noe mesto v mirovozzrenii E.Makha (1838--1916). V svoej knige "Poznanie i zabluzhdenie" on pisal: "Kto khochet poluchit' predstavlenie o tom, s kakim trudom razvilas' abstraktsiya "prostranstvo", luchshe vsego sdelaet, obrativshis' k izucheniyu chetvertoj knigi Fiziki Aristotelya. Vopros o tom, suschestvuet li prostranstvo (mesto) ili ne suschestvuet, kak ono suschestvuet i chto ono takoe, prichinyayut emu mnogo zatrudnenij. On ne mozhet smotret' na prostranstvo, kak na telo, ibo togda odno telo nakhodilos' bi v drugom. No, s drugoj storoni, on i ne mozhet otdelit' prostranstvo ot mira tel, ibo mesto tela est' dlya nego to, chto eto telo okruzhaet, obnimaet. Aristotel' vidvigaet misl', chto mi ne sprashivali bi o prostranstve, esli bi ne suschestvovalo nikakogo dvizheniya. Svyaz' predstavleniya prostranstva s predstavleniem tela estestvenno privodit k idee nemislimosti pustoti -- idee, zaschischaemoj Aristotelem i mnogimi drugimi mislitelyami drevnosti. Misliteli, dopuskavshie pustotu, kak Levkipp, Demokrit, Epikur i dr., imeli, sledovatel'no, predstavlenie o prostranstve, bolee blizkoe k nashemu. Prostranstvo bilo dlya nikh chem-to vrode sosuda, kotorij mozhet i ne bit' napolnen. I k takomu predstavleniyu dejstvitel'no dolzhna bila vesti geometriya, kotoraya ustranyaet vse telesnie svojstva, krome opredelennikh granits" [s.417].

Dalee Makh otmechal: "Mozhno, pozhaluj, skazat', chto glavnim obrazom imenno so vremeni N'yutona vremya i prostranstvo stali temi samostoyatel'nimi i odnako bestelesnimi suschnostyami, kotorimi oni schitayutsya po nastoyaschee vremya... Dlya N'yutona vremya i prostranstvo predstavlyayut nechto sverkhfizicheskoe; oni sut' pervichnie, nezavisimie peremennie, neposredstvenno nedostupnie, po krajnej mere, tochno ne opredelimie, napravlyayuschie i reguliruyuschie vse v mire. Kak prostranstvo opredelyaet dvizhenie otdalennejshikh planet vokrug Solntsa, tak vremya delaet soglasnimi otdalennejshie nebesnie dvizheniya s neznachitel'nejshimi protsessami zdes' na zemle. (...) Etot vzglyad lezhit, kak nasledie N'yutona, v osnove i sovremennoj fiziki, khotya, mozhet bit', chuvstvuetsya nekotoroe nezhelanie otkrito eto priznat'" [s.421]. Sdelannoe zamechanie ne utratilo svoej aktual'nosti i v nashi dni.

Vzglyadi na sut' prostranstva i vremeni, viskazivavshiesya, s odnoj storoni, G.Lejbnitsem (1646--1716) i E.Makhom, a s drugoj -- Demokritom (460--380 gg. do n.e.), I.N'yutonom (1643--1727) i bol'shinstvom sovremennikh fizikov, otrazhayut dva podkhoda k ego ponimaniyu: relyatsionnij i substantsial'nij (sm.). Poslednij dostatochno khorosho izvesten: prostranstvo-vremya predstavlyaet soboj samostoyatel'nuyu suschnost', stsenu, na kotoroj stroitsya zdanie vsej fiziki i po kotoroj rasprostranyayutsya polya. Zhelaya eto priznavat' ili net, podavlyayuschee bol'shinstvo sovremennikh fizikov v svoej deyatel'nosti priderzhivaetsya imenno substantsial'nogo ponimaniya.

Soglasno menee razrabotannoj relyatsionnoj interpretatsii, prostranstvo i vremya imeyut smisl sistemi otnoshenij mezhdu sobitiyami (telami). Napomnim viskazivaniya ee vidayuschikhsya storonnikov. Tak, G.Lejbnits v pis'makh k S.Klarku (a fakticheski k I.N'yutonu) pisal: "Ya neodnokratno podcherkival, chto schitayu prostranstvo, tak zhe kak i vremya, chem-to chisto otnositel'nim: prostranstvo -- poryadkom suschestvovaniya, a vremya poryadkom posledovatel'nostej... Dlya oproverzheniya mneniya tekh, kotorie schitayut prostranstvo substantsiej ili, po krajnej mere, kakoj-to absolyutnoj suschnost'yu, u menya imeetsya neskol'ko dokazatel'stv" [s.441].

Pozitsiya Lejbnitsa razdelyalas' E.Makhom, schitavshim kategorii absolyutnogo prostranstva i vremeni "bessmislennimi",  poskol'ku v otsutstvii tel net ni prostranstva, ni vremeni. Tak, Makh pisal: "Vremya i prostranstvo suschestvuyut v opredelennikh otnosheniyakh fizicheskikh ob'ektov, i eti otnosheniya  ne tol'ko vnosyatsya nami, a suschestvuyut v svyazi i vo vzaimnoj zavisimosti yavlenij" [s.372]. "Mi mozhem skazat', chto vo vremennoj zavisimosti virazhayutsya prostejshie neposredstvennie fizicheskie otnosheniya" [s.417]. "V prostranstvennikh otnosheniyakh nakhodit svoe virazhenie posredstvennaya fizicheskaya zavisimost'" [s.417].

Vazhno podcherknut', chto vibor odnogo iz dvukh nazvannikh podkhodov k prirode prostranstva-vremeni kasaetsya ne tol'ko geometrii, no i samim neposredstvennim obrazom skazivaetsya na sposobe postroeniya fizicheskoj teorii. Delo v tom, chto eti podkhodi k prirode prostranstva-vremeni predstavleni v fizike dvumya al'ternativnimi kontseptsiyami opisaniya vzaimodejstvij: blizkodejstviem i dal'nodejstviem. V pervoj -- vzaimodejstvie mezhdu ob'ektami osuschestvlyaetsya libo pri neposredstvennom kontakte, libo putem ispuskaniya odnim telom signala, kotorij posledovatel'no peredaetsya ot odnoj tochki prostranstva-vremeni k drugoj, beskonechno ej blizkoj, do dostizheniya vtorogo tela, vstupayuschego vo vzaimodejstvie s pervim telom. V kontseptsii zhe dal'nodejstviya nichego ne rasprostranyaetsya mezhdu telami, i oni vzaimodejstvuyut drug s drugom neposredstvenno na rasstoyanii.

Diskussiya po viboru odnoj iz nikh nachalas' so vremen I.N'yutona i G.Lejbnitsa (i dazhe ran'she) parallel'no s obsuzhdeniem dvukh vozmozhnikh podkhodov k prirode prostranstva-vremeni. V XX veke etot vopros bil snova vklyuchen v povestku dnya v rabotakh A.Fokkera, G.Tetrode, Ya.I.Frenkelya, Dzh.Uilera i R.Fejnmana, F.Khojla, Dzh.Narlikara  i ryada drugikh avtorov, razvivavshikh kontseptsiyu dal'nodejstviya v vide teorii pryamogo mezhchastichnogo vzaimodejstviya. Legko ponyat', chto substantsial'nij podkhod k suschnosti prostranstva-vremeni lezhit v osnove dominiruyuschikh nine teoretiko-polevikh predstavlenij o mire, togda kak relyatsionnij sootvetstvuet kontseptsii dal'nodejstviya.

Vopros o vibore odnogo iz dvukh podkhodov priobretaet aktual'nost' v svyazi s ryadom problem sovremennoj teoreticheskoj fiziki, kotorie dolgoe vremya ne udaetsya reshit' v ramkakh substantsial'nogo podkhoda k prirode prostranstva-vremeni i sootvetstvuyuschej ej kontseptsii blizkodejstviya. Nazovem naibolee suschestvennie iz nikh.

1. V techenie pochti vsego XX veka bezuspeshno predprinimalis' popitki sovmescheniya printsipov kvantovoj teorii i obschej teorii otnositel'nosti na osnove substantsial'nogo podkhoda. Eto delaet aktual'nim reshenie etoj problemi v ramkakh relyatsionnogo podkhoda.

2. Imeetsya ryad veskikh dovodov v pol'zu togo, chto v mikromire klassicheskie prostranstvo i vremya teryayut silu. I zdes' voznikayut voprosi: Mozhno li schitat' zakonomernosti kvantovoj teorii proyavleniem narusheniya svojstv klassicheskoj geometrii v mikromire? Spravedliv li substantsial'nij podkhod k prirode prostranstva-vremeni v mikromire? Ryad avtoritetnikh avtorov viskazival gipotezu, chto v mikromire voobsche nuzhno otkazat'sya ot klassicheskogo prostranstva-vremeni v obichnom ego ponimanii. V knige B.Grina "Elegantnaya Vselennaya", posvyaschennoj obsuzhdeniyu modnikh segodnya teorij superstrun i bran, odin iz razdelov tak i nazivaetsya "Chto est' prostranstvo i vremya na samom dele, i mozhem li mi bez nikh obojtis'?". V nem govoritsya: "Nakhozhdenie korrektnogo matematicheskogo apparata dlya formulirovki teorii strun bez obrascheniya k iznachal'nim ponyatiyam prostranstva i vremeni yavlyaetsya odnoj iz naibolee vazhnikh zadach, s kotorimi stalkivayutsya teoretiki".

3. Poslednie popitki ob'edineniya teorij fundamental'nikh fizicheskikh vzaimodejstvij na baze supersimmetrichnikh teorij i superstrun, opirayuschiesya na substantsial'nij podkhod, k uspekhu ne priveli. Est' osnovaniya nadeyat'sya, chto v ramkakh relyatsionnogo podkhoda k fizike etu problemu udastsya reshit'.

4.  V ramkakh obscheprinyatogo substantsial'nogo podkhoda tak i ne udalos' fizicheski obosnovat' geometricheskie svojstva klassicheskogo prostranstva-vremeni, takie kak ego razmernost', signatura (+ - - -), kvadratichnij kharakter meroopredeleniya i ryad drugikh. Vse eti svojstva postuliruyutsya odnovremenno s apriornim zadaniem klassicheskogo prostranstva-vremeni.

5. Uzhe davno na povestke dnya fiziki stoit vopros o vivode  klassicheskikh prostranstvenno-vremennikh otnoshenij iz zakonomernostej fiziki mikromira. Kakie bolee elementarnie ponyatiya dolzhni bit' vibrani dlya resheniya etoj zadachi? Est' real'nie nadezhdi na to, chto relyatsionnij podkhod mozhet podskazat' eto.

6. Ryadom fizikov i matematikov bila postavlena zadacha postroeniya makroskopicheskoj teorii prostranstva-vremeni, v kotoroj klassicheskie ponyatiya (dlina, metrika, intervali i dr.) voznikali bi v vide statisticheskogo itoga iz nalozheniya ogromnogo chisla nekikh mikrofaktorov. Tak, izvestnij geometr P.K.Rashevskij pisal: "Mezhdu tem trudno somnevat'sya v tom, chto makroskopicheskie ponyatiya, v tom chisle i nashi prostranstvenno-vremennie predstavleniya, na samom dele ukhodyat svoimi kornyami v mikromir. Kogda-nibud' oni dolzhni bit' raskriti kak nekotorij statisticheskij itog, vitekayuschij iz zakonomernostej etogo mira -- daleko esche ne razgadannikh -- pri summarnom nablyudenii ogromnogo chisla mikroyavlenij". Est' veskie osnovaniya polagat', chto reshenie etoj zadachi nevozmozhno v ramkakh substantsial'nikh predstavlenij o suschnosti prostranstva-vremeni.

Krome vsego prochego, nuzhno imet' v vidu, chto substantsial'nij podkhod (teoriya polya) intensivno ispol'zovalsya bolee veka, togda kak relyatsionnij (kontseptsiya dal'nodejstviya) dolgoe vremya nakhodilsya v teni. Estestvenno popitat'sya issledovat' ego vozmozhnosti dlya resheniya kak perechislennikh, tak i ryada drugikh nazrevshikh problem.

Voznikshie v poslednee vremya novie matematicheskie metodi opisaniya sistem otnoshenij mezhdu elementami proizvol'noj prirodi otkrivayut novie vozmozhnosti dlya ispol'zovaniya relyatsionnogo podkhoda v geometrii i fizike. Zdes' imeetsya v vidu tak nazivaemaya teoriya fizicheskikh struktur, razvivaemaya s seredini 1960Nkh godov v Novosibirske Yu.I.Kulakovim i ego uchenikami. Po svoej suti eto universal'naya (algebraicheskaya) teoriya metricheskikh otnoshenij. Na osnove ee printsipov mozhno opisivat' kak izvestnie, tak i nekotorie novie vidi geometrij, v chastnosti binarnie geometrii (na dvukh mnozhestvakh elementov).

Dannaya kniga posvyaschena posledovatel'nomu razvitiyu relyatsionnogo vzglyada prostranstvo-vremya, nachinaya s relyatsionnoj pereformulirovki 4Nmernikh prostranstvenno-vremennikh otnoshenij. Dalee rassmatrivaetsya perekhod ot nikh k bolee elementarnim binarnim geometriyam, a zatem -- ikh kompleksifikatsiyu s demonstratsiej togo, chto v fundamente fizicheskogo mirozdaniya lezhat imenno binarnie sistemi kompleksnikh otnoshenij (geometrii), i, nakonets, obratnoe vozvraschenie k klassicheskim geometriyam.

Predpolagaetsya, chto chitatel' vladeet osnovami matematiki i fiziki khotya bi v ob'eme dvukh-trekh universitetskikh kursov fiziko-matematicheskikh fakul'tetov. Uproschennoe (bez formul) izlozhenie dannogo materiala mozhno najti v nashej knige.

Avtor virazhaet priznatel'nost' Yu.I.Kulakovu, G.G.Mikhajlichenko i V.Kh.L'vu za plodotvornoe mnogoletnee sotrudnichestvo, otlichayuscheesya dobrozhelatel'nost'yu i iskrennej teplotoj. Avtor blagodarit vsekh uchastnikov shkol i soveschanij po teorii fizicheskikh struktur, a takzhe seminarov Rossijskogo gravitatsionnogo obschestva "Geometriya i fizika", rabotayuschikh v techenie mnogikh let na fizicheskom fakul'tete MGU, za mnogokratnie obstoyatel'nie diskussii po zatronutim v knige problemam. <


About the author
Vladimirov Yurij Sergeevich
Fizik-teoretik, doktor fiziko-matematicheskikh nauk (1976), professor kafedri teoreticheskoj fiziki fizicheskogo fakul'teta MGU imeni M. V. Lomonosova, professor Instituta gravitatsii i kosmologii Rossijskogo universiteta druzhbi narodov, vitse-prezident Rossijskogo gravitatsionnogo obschestva, glavnij redaktor al'manakha "Metafizika. Vek XXI". Okonchil fizicheskij fakul'tet MGU v 1961 g. Oblast' nauchnikh interesov: klassicheskaya i kvantovaya teoriya gravitatsii, problema ob'edineniya fizicheskikh vzaimodejstvij, mnogomernie modeli fizicheskikh vzaimodejstvij, teoriya pryamogo mezhchastichnogo vzaimodejstviya, teoriya sistem otnoshenij, metafizicheskie i filosofskie problemi teoreticheskoj fiziki. Yu. S. Vladimirov — avtor ryada monografij, sredi kotorikh: "Sistemi otscheta v teorii gravitatsii", "Prostranstvo-vremya: yavnie i skritie razmernosti" (M.: URSS), "Metafizika", "Geometrofizika", "Osnovaniya fiziki", "Klassicheskaya teoriya gravitatsii" (M.: URSS) i dr.

Stranitsi