К ВОПРОСУ О РАЗМЕРНОСТИ ВАКУУМА, ПРОСТРАНСТВА, ВСЕЛЕННОЙ

Общепринято, что известные физике элементарные частицы являются некими возбужденными состояниями вакуума (V). Этот подход был впервые применен  П.А.М. Дираком, еще в начале тридцатых годов, предсказавшим существование позитрона. В дальнейшем  рождение частиц и других типов так же предполагало наличие вакуумного основного состояния. [1] Свойства вакуума довольно противоречивы с точки зрения классической физики : при рождении частиц необходимо допустить его поляризацию, с другой стороны физика движущихся сред теории относительности (ТО) предполагает, что вакуум не увлекается телами при их движении и что он безинерционен.

Подобные, казалось бы несовместимые свойства материального (V),можно попытаться объяснить существованием (V) в четырех пространственных измерениях. Три из них соответствуют пространству существования обычной материи — материи возбужденных состояний, и некого материального состояния являющегося основным для материи возбужденных состояний, расположенном в четвертом измерении. Переход материи из четвертого измерения в пространство известных трех измерений требует значительной энергии – энергии рождения частиц.

Рассмотрим некоторые следствия этой гипотезы:

В физике:

а) Вселенная является 4-мерным шаром ,4-мерная поверхность которого в малой области является знакомым 3-мерным пространством, следовательно каждая точка 3-мерного пространства является точкой и 4-мерного шара и воздействие на основное состояние или генерация частиц возможна везде в трехмерном пространстве.

b) В трехмерном пространстве должен существовать эффект поверхности, аналогичный явлению обуславливающему поверхностное натяжение в жидкостях: 3-м материальные тела, двигающиеся в 3-м пространстве, двигаются по поверхности 4-м шара и взаимодействуют с материей в нем, что и обуславливает изгиб этой поверхности, известной как кривизна 3-м пространства в общей теории относительности (ОТО). На этой основе возможно построение теории гравитации, откуда как следствие будет получено выражение для силы взаимодействия материи с основным состоянием, определяющим кривизну пространства ОТО.

c) Существование известной нам материи  в 4-м измерении невозможно.

В астрономии:

Известное 3-м пространство в малом является линейным - Эвклидовым, но в размерах сравнимых с радиусом 4-м шара это 4-м поверхность этого шара.

а) Рассмотрим изменения в механике движения тел при переходе в 4-м пространство:

В 3-м пространстве задача  о движении тела в центральном гравитационном поле и задача двух тел в системе центра масс решается аналитически, так как для интегрирования  уравнений движения хватает количества известных первых интегралов движения [2]. В первом случае их 6 и уравнение движения 6го порядка, во втором их 12 и уравнение 12-го порядка.

В этих же задачах, но в 4-м пространстве  имеется дефицит первых интегралов: в первом случае уравнение 8го порядка, а интегралов всего 7, во втором случае уравнение 16 порядка, а интегралов 15.

На наш взгляд дефицит первых интегралов движения обуславливает появление стохастичности в движении системы. Действительно, известно, что в движении системы N тел c N > 5, связанных гравитационным взаимодействием наблюдается стохастичность.

Дефицит первых интегралов для N=5 в 3-м пространстве равен 9; для пространства 4-м этот дефицит равен уже 13.

Со значительным ростом числа тел в системе  резко возрастает и стхастизация движения ,что может объяснить скорость «разлета» тел системы или ее пространственного расширения.

b)Топологические следствия:

1Предполжение   о 4-мерности  основного состояния  и погружении в него нашего 3-мерного пространства — пространства возбуждений аналогичного  «пузырю» пара в жидкости. Соотношения мерных характеристик этих пространств определяют топологические свойства нашего пространства в малой и большой окрестности наблюдателя.

Согластно знаменитой теореме  Жордана ( Jordan Separation Theorem) (n-1)-мерное замкнутое многообразие Р, лежащее в  n -мерном пространстве S разбивает это пространство на две связные области : внутреннюю и внешнюю по отношению к Р, и является их совмесной границей. Отюда следует что «пузырь» нашего пространства , в 4-мерном пространстве основного состояния, является 4-мерной замкнутой поверхностью, в  малой окрестности наблюдателя 3-мерным пространством. В силу односвязности 4-м поверхности [3], в ней существуют замкнутые линии огибающие 4-м шар, -аналоги больших кругов  на шаровой поверхности в 3-м пространстве. В каждой точке 3-м пространства--малой области 4-м сферической поверхности, линии этих кругов взаимно перпендикуляры и их три: (поверхность 4-м шара  в малом-трехмерна!). Через каждые две точки указанной 4-м поверхности может быть проведена такая линия. Пусть эти точки достаточно удалены друг от друга, лучше когда они оппозитны друг другу на 4-м поверхности, и если в одной точке находится наблюдатель, а в другой находится светящийся объект, то свет от объекта к наблюдателю должен приходить с двух взаимнопротивоположных направлений, расположенных на одной линии. Естественно, если объект расположен далеко, - на противоположной наблюдателю части 4-м сферы, то светимость объекта в разных направлениях может быть сравнима.

2.  Так как наше 3-м пространство, в окрестности наблюдателя , является частью 4-м сферы, то при расширении последней отсутствует избранное направление расширения ,а каждая точка равноудаляется от другой, это же относится к ее локальной вокруг наблюдателя области - нашему 3-м пространству. Расширение происходит по всем 4-м измерениям!

3.  Граница между 4-м пространством и нашим 3-м Эвклидовым проходит (как уже было сказано выше), в каждой точке последнего.

Приведение в микромир наряду с аналогией таких понятий, как частица и волна еще и понятия жидкости (конденсированного состояния) для характеристики основного состояния вакуума ,находящегося в 4-м пространственном измерении, позволяет надеяться на получение новых следствий гравитационной теории, аналога ОТО, объясняющих характер зависимости кривизны пространства от массы.

Еще одним важным следствием, являются макроскопические свойства Вселенной, вытекающие из 4х-мерности пространства. это замкнутость 4м-поверхности, являющейся нашим миром — в малом, трехмерным пространством. Замкнутость нашей вселенной может быть непосредственно очевидна  при наблюдении далеких, ярких объектов, которые должны быть наблюдаемы с противоположных направлений.

Литература 

1. Исаев П.С., Мамчур Е.А. УФН, 170, 1025 (2000).

2. Субботин М.Ф. Введение в теоретическую астрономию (М.: Наука, 1968).

3. Келли Д.Л. Общая топология (М.: Наука, 1981).