Мусин Ю.Р. Современные физические теории времени (ОТО, псевдоклассическая механика, статфизика и термодинамика, квантовая теория, супервремя и суперсимметрия): Время — температура — спин. Изд. стереотип.

2025. 200 с.

Серия: Relata Refero

Типографская бумага

Мягкая обложка
Твердый переплет 983 р. ››

Аннотация

Книга посвящена разбору современных представлений о природе времени. Изложение проблемы дается в историческом развитии и в сравнении с другой, уже решенной физической проблемой — природой температуры. По мнению автора, эти два понятия имеют нетривиальную связь, ключевым моментом которой является современная теория спина фундаментальных частиц. Для того, чтобы сделать изложение замкнутым и максимально доступным не только специалистам,... (Подробнее)

Оглавление

От издательства ------- 4
Предисловие — 6
Глава 1. Что такое температура?-------- 7
1.1 Термодинамический подход ------- 7
1.1.1 Историческое введение ----- 7
1.1.1.1 Кто открыл первое начало термодинамики? — 10
1.1.1.2 Драма Карно ----------- 13
1.1.2 Термодинамика в двух словах---------------- 14
1.1.3 Математическая формулировка начал термодинамики — 16
1.1.4 Термодинамическая температура ----------- 17
1.1.5 Абсолютная температура – 18
1.1.6 Температура как интегрирующий множитель-------------- 19
1.1.7 Температура по Клаузиусу 20
1.2 Статистический подход ------------ 22
1.2.1 Историческое введение ----- 22
1.2.2 Основные понятия статистического подхода– 24
1.2.3 Температура как параметр распределения - 29
1.2.4 Энтропия, хаос, информация ----------------- 30
1.2.5 Демон Максвелла ------------ 32
1.3 Конкретные модели температуры 34
1.3.1 Идеальный газ ---------------- 34
1.3.2 Черное излучение ------------ 37
1.3.3 Черная дыра- 38
Глава 2 Спин и суперсимметрия------- 41
2.1 Загадка спина ------ 41
2.1.1 Спин и его природа ----------- 41
2.1.2 Фермионы и бозоны ---------- 44
2.2 Суперсимметрия – 46
2.2.1 Алгебры симметрии ---------- 46
2.2.2 Симметрия Ферми-Бозе ----- 49
2.3 Суперсимметричные псевдоклассические модели спина ---- 51
Глава 3 Что такое время? ---------------- 53
3.1 Историческое введение ------------- 53
3.1.1 Время в мифологических и религиозных картинах мира — 53
3.1.2 Время в новоевропейской науке и философии ---------------- 58
3.1.3 Онтология времени в ХХ веке ----------------- 61
3.2 Элементы теории времени --------- 64
3.2.1 Геометризация времени ------ 65
3.2.2 Мир Минковского ------------- 66
3.2.3 Пространство-время ОТО — 69
3.2.4 Конкретные модели пространства-времени ОТО ------ 70
3.2.4.1 Сотворение времени по Ньютону ----- 70
3.2.4.2 Вселенная Фридмана - 72
3.2.4.3 Черная дыра Шварцшильда ------------ 74
3.2.4.4 Мост Эйнштейна-Розена --------------- 75
3.2.4.5 Волны времени -------- 77
3.2.5 Машины времени -------------- 78
3.2.5.1 Машина времени Гёделя ---------------- 79
3.2.5.2 Машина времени Торна ----------------- 81
3.2.5.3 Хирургия времени ----- 83
3.2.6 Альтернативные теории времени ------------- 83
3.2.6.1 Логарифмическое время Милна ------- 83
3.2.6.2 Причинная механика Козырева -------- 84
3.2.6.3 Тепловое время Ровелли ----------------- 87
3.2.6.4 Суперсимметричные расширения пространства-времени - 88
3.2.7 Эксперименты со временем– 90
3.2.7.1 Релятивистское замедление времени 90
3.2.7.2 Опыт Паунда – Ребки 90
3.2.7.3 Эксперимент LIGO — 91
3.2.7.3 Странные опыты Козырева ------------ 93
Глава 4 Супервремя и спин-------------- 96
4.1 Методы собственного времени ---------------- 96
4.2 Плоское супервремя ---------- 100
4.3 Псевдоклассическая модель электрона ------ 103
4.4 Интерпретация грассмановых переменных ------------------ 109
4.5 Композитные модели лептонов и кварков - 112
4.6 Расширенное супервремя и высшие спины 118
4.7 Спин как атрибут времени – 126
Глава 5 Время, спин, температура – странные связи 135
5.1 Время и термодинамика ------ 135
5.2 Время и температура в квантовой теории — 139
5.3 Скорость времени ------------- 142
5.4 Спин – новый элемент времени --------------- 146
5.5 Является ли время эмерджентным явлением? ---------------- 148
Заключение ------------------ 150
Приложение А. Элементы суперматематики -------------- 151
А.1 Алгебра Грассмана ------------ 151
А.2 Математический анализ над алгеброй Грассмана ------ 153
А.3 Математический анализ над алгеброй Березина -------- 161
А.4 Классическая механика над алгеброй Березина --------- 163
Приложение В. Элементы квантовой теории -------------- 167
В.1 Первые понятия квантовой механики -------- 167
В.2 Квантовая механика на языке интегралов по траекториям - 170
В.3 Функциональная формулировка квантовой теории поля — 173
Предметный указатель ----- 175
Указатель имен -------------- 178
Условные обозначения -----180
Библиографический список ------------185

От издательства

Эта книга продолжает серию «Relata Refero» (дословный перевод – «рассказываю рассказанное»).

Под этим грифом издательство предоставляет трибуну авторам, чтобы высказать публично новые идеи в науке, обосновать новую точку зрения, донести до общества новую интерпретацию известных экспериментальных данных…

В споре разных точек зрения только вердикт Великого судьи – Времени – может стать решающим и окончательным. Сам же процесс поиска Истины хорошо характеризуется известным высказыванием Аристотеля, вынесенным на обложку настоящей серии: авторитет учителя не должен довлеть над учеником и препятствовать поиску новых путей.

Мы надеемся, что публикуемые в этой серии тексты внесут, несмотря на свое отклонение от установившихся канонов, свой вклад в познание Истины.

Конечно, эту книгу можно читать по старинке: от первой до последней страницы, временами заглядывая в приложения, библиографию и отыскивая забытый термин по предметному указателю. Для облегчения ориентации в пестром содержании книги и ускорения продвижения к финишу рекомендуются три коротких маршрута. Читатель, более или менее свободно ориентирующийся в курсе общей физики и имеющий представление об алгебрах

Грассмана (назовем его Специалистом), выбирает маршрут помеченный пунктиром. Читатель, подзабывший стандартный институтский курс физики и не подозревающий о существовании суперматематики (назовем его Дилетантом) движется маршрутом, помеченным сплошной линией. Очень нетерпеливый дилетант (Супердилетант) может срезать на повороте и вообще пропустить четвертую главу.

Предисловие

Эта книга посвящена, пожалуй, одному из самых загадочных явлений природы – феномену времени. На эту тему написаны бесчисленные тома философами, религиозными авторитетами, проповедниками, мистиками и авторами фантастических романов. Количество книг, обсуждающих проблему с научных позиций, предлагающих разнообразные физические и математические модели времени во много раз меньше, но все равно огромно. Тем не менее природа времени остается неизвестной, более того достаточно большое количество ученых полагало и полагает, что времени вообще не существует, а то, что мы считаем временем, это иллюзия человеческого разума.

Какое же место занимает данная книга в море сочинений о времени?

И почему столь разные физические понятия, как температура, спин и время, встретились под одной обложкой? Давно известно, что понятие температуры каким-то загадочным образом перекликается с понятием времени. И ту, и другую величину можно измерить только косвенно, Стрела времени наиболее убедительно выглядит как следствие второго начала термодинамики. В квантовой теории поля температура эквивалентна циклическому мнимому времени. Существуют и другие параллели, которые мы обсудим позже.

С другой стороны, спин фундаментальных частиц, который до недавнего времени считался исключительно квантовым свойством самих частиц, автору удалось интерпретировать как атрибут расширенного собственного супервремени, в котором «живут» частицы. Переход от собственного времени частиц к пространству-времени, в котором мы их привыкли рассматривать, по-видимому, будет представлять собой аналог процедуры усреднения, посредством которого в статистической физике получают температуру. Таким образом, все рассматриваемые понятия оказываются тесно связанными.

Для того чтобы сделать основные идеи развиваемого подхода доступными не только специалистам, но и более широкому кругу читателей, основному изложению предшествует краткое изложение – напоминание необходимых физических и математических сведений. Исторические введения призваны продемонстрировать параллели в выделении из чувственно-интуитивных понятий теплоты и продолжительности времени производных величин: температуры, теплоемкости, энтропии, причины, следствия, направленности времени, необратимости и т.п.

Об авторе

Мусин Юрат Рашитович

Кандидат физико-математических наук (1984), доцент (1991). В 1973 г. окончил МВТУ имени Н. Э. Баумана по специальности «физико-энергетические установки», в 1977 г. — механико-математический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова, в 1981 г. — аспирантуру по теоретической физике при МАИ имени С. Орджоникидзе. С 1981 г. по настоящее время — преподаватель МАИ.

Области научных интересов: классическая теория гравитации, псевдоклассическая механика над алгеброй Грассмана, уравнения движения протяженных объектов и частиц со спином во внешних электромагнитных и гравитационных полях и их связи с квантово-механическими уравнениями, композитные суперсимметричные модели фундаментальных частиц, математические модели времени.

Автор ряда учебных пособий и монографий, среди которых «Введение в суперсимметричную механику» (1988; совместно с В. В. Чередовым), «Новая школьная энциклопедия. Т. 3: Вещество и энергия» (2005; группа авторов), «Вторжение в физику» (9 книг: 2006–2010), «Геометрия пространства-времени и классическая механика» (2014; совместно с В. И. Бабецким), «Тензорный анализ» (2018), «Методы суперсимметричной механики» (2019), «Современные физические теории времени» (2019), «Алгебраический язык геометрии и топологии для физиков» (2021; совместно с И. В. Александровым). Хобби — история и культура Китая.