Квантовые основы сущего

Статья делает попытку очень лаконично и понятным языком описать сверхсложные квантовые явления и их последствия, поэтому необходимо воспринимать все не буквально, а находить отклик, если он конечно имеется вообще, в своих уже имеющихся представлениях об этом. Важно уловить идею, построить принципиальную абстрактную модель представлений.

Главный принцип статьи

Будем исповедовать главный постулат: все в реальности определено физической сущностью, т.е. представленной своими конкретными проявлениями и взаимодействиями. Эта сущность может описываться (идея формализовываться) любыми удобными способами, в том числе математическими, но математике не имеет в этом определяющего преимущества, а выбор зависит от смысла и сути описания, делаемого с определенной целью. Иногда физическую сущность лучше описывать не математически. Простейший пример - задача трех тел, а более подробно об этом - на примере статьи fornit.ru/69170. Обоснование такого принципа - в основах естественнонаучного мировоззрения: fornit.ru/13268.

Это значит, что любые утверждения, что именно математика является основой физической сущности, считаем неверными и мистически направленными (абстракция в начале всего).

Говоря о квантах, мы лишаемся всего, основанного на представлениях пространства и времени, а также причин и следствий. Поэтому здесь будут использоваться только идеи-аналогии для описания модели представлений.

Кванты

Попытаемся пройти без потерь самую сумбурную и непонятную часть статьи. Не нужно напряженно стараться понять суть, а лишь только - идеи в их чистом виде.

Квант - это структура, которая не может в природе не возникать в виде кванта определенного вида там, где в данный момент нет ничего, т.е. квант - самообеспечиваемая свое существование структура, не требующая большей элементарности. Математически эта необходимость отражена в принципе неопределенности:невозможно точно одновременно измерить пары величин, таких как положение и импульс, т.е. в данной точке невозможно, чтобы и то и другое имело нулевое значение - система не может находиться в состоянии абсолютного покоя. Поэтому в вакууме возникает флуктуация в виде временно возникающих пар квантов, лишь бы не пустота.

Но формула КМ-неопределенности лишь констатирует такую невозможность, а чем она обусловлена в реальности придется оставить вопрос открытым. Так же придется постулировать, что структура кванта является неким осциллятором, имеющим определенную моду колебаний, которая и определяет, какой именно вид кванта представлен.

Эти колебания используют 9 степеней свободы, т.е. они вибрируют не в привычных нам 3-х мерных координатах, а используют непонятные дополнительные возможности, не относящиеся к нашему привычному представлению о пространстве и времени. При взаимодействии теряются некоторые степени свободы, точнее они просто не реализуются во взаимодействиях, оставаясь только на уровне вибраций самого кванта. Говорят, что эти измерения свернуты, это очень неудачно. Они никуда не свернуты, все время есть, но реализуют свободу только для самого кванта.

Кванты, образующие кварки, при взаимодействиях используют 6 степеней свободы и поэтому ядерные взаимодействия очень быстро затухают - обратно пропорционально 3-й степени. А кванты электронов-позитронов во взаимодействиях проявляют 3 степени свободы и угасают обратно пропорционально квадрату расстояния (если нарисовать расходящийся конус, то его площади будут в таком соотношении).

При появлении кванта в данной точке всегда появляется его двойник, имеющий такие свойства, что при сложении с первым они полностью взаимно компенсируются в ничто, т.е. они взаимно комплементарны. Например, для фотона есть "антифотон", ничем не отличающийся кроме топологии его волны, которая не обладает зеркальной симметрией. Они никак не взаимодействуют между собой, если только не будут соблюдены условия для их взаимной компенсации на короткое время. Любая волна в определенных условиях может стать "стоячей", самонакладывась сама на себя. Вот такие стоячие волны, могут взаимодействовать между собой и другими стоячими волнами потому, что они образовали локально стабильные структуры (ниже подробнее). Если фотоны имеют разные зеркальные симметрии, то возникает взаимная раскольцовка (аннигиляция). При одинаковой симметрии две волны образуют одну общую волну повышенного уровня, а потом могут распадаться (явление переизлучения электронами).

Итак, вакуум - среда, где постоянно кишат, появляясь и исчезая, кванты всех возможных видов. Если в данной точке вакуума есть другой квант, то там не могут быть флуктуации (т.к. выполняется требование КМ-неопределенности). Т.е. кванты возникают только на "момент" временного появления и снова исчезают. Только при таком условии квант может приобретать определенность своей моды.

В полном безвременье (а в мире квантов нет пространства и времени, об этом ниже) возможны любые события, связанные с флуктуациями, так что могут образовываться целые вселенные, которые удерживают временно нескомпенчированные кванты, которые в этом безвременье могут взаимодействовать между собой в форме стоячих волн, т.е. вещества. Возникновение вселенной флуктуацией имеет чрезвычайно малую, но не нулевую вероятность, а в бесконечности ожидания любая ненулевая вероятность реализуется.

Но все это пока не имеет решающего значение и было обозначено впрок.

Итак, квант - это структура, определяемая модой и свойством нескомпенсированности в вакууме, когда это - свободный квант (в течении времени существования нескомпенсированной формы флуктуации). Наша вселенная - всего лишь миг процесса окончательной компенсации суперфлуктуации.

Все, дальше будет более понятно и, главное, разумно.

Свободное распространение кванта

Квант не может никуда двигаться и "лететь", но может оказывать воздействия на флуктуирующие локально рядом кванты. Появившись, квант всегда свободно распространяется в направлении вектора его появлении из вакуума за счет передачи параметра этого вектора соседнему появившемуся из вакуума кванту той же моды, тем самым оказываясь взаимно-гасящейся комплементарной парой. Получивший параметр вектора распространения второй квант передает его далее, как только появится подходящий сосед в нужном направлении. Вот так передавая параметр распространяются кванты. Так что свет не летит в вакууме в виде чего-то, а просто переизлучается виртуальными фотонами и "скорость" появления таких виртуальных фотонов определяет предельную скорость распространения.

Это точно так же, как в воде молекула передает параметр звука соседней частице, сама оставаясь на своем месте и процесс передачи энергии определяет постоянную в данном веществе скорость звука и характеристики его волны. Эта скорость постоянна в данном веществе, независимо от направления, сложения или вычитания. Она непреодолима пока существует сама структура вещества, и только порвав ее (как самолет рвет воздух при преодолении звукового барьера), становится возможность превысить скорость звука. В вакууме ничто не может порвать его.

На самом деле распространение кванта затрагивает не единственного флуктуирующего соседа, а образует волну передачи параметров, которая и проявляется как волна кванта. Есть внешние популяризирующие публикации о такой модели представления (публикация сохранена в fornit.ru/68100).

В случае стоячей волны, ее распространение ограничивается локально, ограничивая образующуюся стоячую волну ее периодом колебания и их числом (т.е. стоячая волна может быть при сколь угодно большом числе периодов цикла самоналожения).

Электрон стоячая волна фотона

В случае фотона при самоналожении возникает локально стабильная волна, но ее локальность так же может передавать параметр распространения и тогда частица такой волны начинает движение. Свободный электрон может двигаться под действием различных факторов (электрического или магнитного поля или температурного влияния - воздействия других частиц).

То, что электрон - волна, причем стоячая, а не свободно распространяющаяся, никто не сомневается, но в вопросе, а из чего это волна, какова ее сущность, возникает парадокс. Говорят о волне вероятности. Говорят, что волна электрона не является физической волной в привычном смысле, как волна на поверхности воды, но она представлена через математический объект, называемый волновой функцией. Это - прямая магия и уход от вопроса. Математика не заменяет реальную сущность волны. Волновая функция описывает вероятность нахождения этой сущности в плане взаимодействия с ней, но не описывает саму сущность.

Фотон, как и любая волна может образовывать стоячую волну и тогда вместо распространения она оказывается локальной.

В составе атома известны 4 вида стоячих волн. Их обозначили как s - шарообразная, p-гантелеобразная, d-четерехлепестковая, f-восьмилепестковая.

Электрон в составе атома может поглощать фотон, "переходя на более высокий энергетический уровень" и его оттуда сбивают соседние флуктуации квантов, высвобождая поглощенный фотон в свободном виде.

Обобщая все это, возникает наиболее правдоподобное и безальтернативное предположение о том, что электрон и позитрон - стоячая волна фотона.

Классификация в стандартная модель прямо запрещает представление электрона как закольцованного фотона. Выйти за рамки стандартной модели - как за красные флажки - это сразу стать оппортунистом и выбиться из стройных рядов. Вообще любая классификация - это шоры. Поэтому путь один: сопоставить все имеющиеся фактические данные и найти общее, что их согласует. 

Возникновение заряда электрона, массы

У фотона нет заряда и массы. У него есть энергия, которая зависит от частоты. Еще у него в каждом периоде есть векторы изменения электрического и магнитного потенциалов, взаимосвязанные и перпендикулярные друг другу.

Фотон обладает также определённым импульсом, который может быть выражен в терминах энергии: p=E/C, где p — импульс фотона, E — его энергия, и C — скорость света в вакууме. Это указывает на то, что фотон, хотя и безмассовый, все же может взаимодействовать с материей, передавая свой импульс, что, например, происходит в фотонной притягательности. Это говорит, что в определенных условиях закольцовки фотон может обрести массу.

В стоячей волне фотона, при самонакладывании векторов изменения  электрического потенциала возникает статический вектор, играющий роль заряда, а для магнитного потенциала - статический вектор, играющий роль магнита, определяющего состояние спина электрона.

Спин электрона, являясь внутренним свойством частицы, может быть проиллюстрирован через аналогию с магнитным моментом, который указывает на то, как электрон ведет себя в магнитном поле. Разнонаправленные спины электронов позволяют объединяться за счет притягивания магнитных моментов, и в составе атома возникают спаренные электроны и возможность образования ковалентных связей при спаривании электронов разных атомов (например, в молекулу кислорода).

Когда свободно распространяющийся квант становится стоячей волной, он перестает распространяться прямолинейно, и его волна оказывается локализованной в статическом состоянии. Это проявляется в том, что энергия кванта по закону E=МС² начинает играть роль массы. Остается открытым вопрос только в том почему при самой разной энергии фотона масса электрона всегда является константой. Даже когда электрон поглотит фотон, он может изменить его движение, но не изменяет его основную массу. Постоянство массы является одной из основополагающих характеристик элементарных частиц и причина этого - открытый вопрос.

Появление метрики пространства и времени

В квантовом мире нет пространства и времени, потому что, как только мы определили предел скорости возмущений в среде, вступают в силу преобразования Лоренца, которые простой формулой показывают, что при распространении с предельной скоростью расстояние и время принимают нулевые значения. Такой объект одновременно там и здесь и, тем самым у него нет размера. Это порождает квантово-механическую неопределённость и все особые квантовые эффекты. При сопоставлении пройденных путей разных квантов возникают отношения бесконечностей (ну, или нулей).

Начнем с аналогии. Любая проведенная на бумаге линия теоретически содержит бесконечное число точек. Но при этом каждая линия имеет свою длину, которая является выражением соотношения бесконечностей разной мощности: если мощность бесконечности числа точек одной линии вдвое превышает мощность бесконечности другой, то получается вполне конечное значение длин линий.
В точности так же нулевые время и пространство собственного состояния (системы отсчета) квантов может давать конечные и определенные время и пространство при их относительном рассмотрении. Такое понятие мощностей бесконечностей и будем использовать для определения причин и следствий событий – как выражения метрик пространства и времени.
Время проявляется только при взаимодействиях квантов. В свободном состоянии кванты не взаимодействуют между собой, если только их энергия не такова, что способна повлиять на состояние основ виртуальных осцилляторов физического вакуума. Квант может взаимодействовать только с веществом (зацикленным состоянием кванта), как и вещество способно взаимодействовать только посредством квантов.
В таких случаях происходит выявление причин и следствий – как отрезков разной мощности безвременья состояний взаимодействующих квантов.
Квант может взаимодействовать с самим собой в зацикленном состоянии стоячей волны в том смысле, что дает соотношение безвременья трассы зацикливания. При этом возникает причина и следствие событий зацикленности кванта: он приобретает вероятностное распределение в пространстве относительно всех других квантов, с которыми возможны, так или иначе, какие-то потенциальные взаимодействия.

Обстоятельнее: fornit.ru/216