Что такое элементарная частица? Это 4-кубик! (трактат о Вселенной и Сингулярности)

Что такое элементарная частица? Это 4-кубик!

(трактат о Вселенной и Сингулярности)

Юсупов Р.А.

свободный исследователь

YRA академия, виртуальный университет, лаборатория физики и космологии,

690018 Владивосток, Россия,

8 апреля 2014 г.

Элементарными частицами являются электрон, протон, нейтрон и другие. В настоящей статье с привлечением наглядных образов объясняется, что представляет собой элементарная частица. Образ 4кубика, как нельзя лучше, наглядно и в простой доступной форме позволяет объяснить такое явление Природы, как элементарная частица, и единообразно объяснить все многообразие элементарных частиц посредством коэффициента сжатия 4кубика, зависящего от возраста Вселенной.
Ключевые слова: материя, природа, крупица материи, N-мерный куб, Вселенная, космологическая постоянная, элементарная частица.

УДК: 53.01, 53.081.6, 524.852

PACS: 06.20.F-, 06.20.Jr, 06.30.Ft, 98.80.Bp
Содержание:

1. 
   Введение, с. 1,
   
2. 
   Основная часть, с. 2,
   
3. 
   Зависимость от возраста Вселенной, с 5,
   
4. 
   Динамика эволюции Вселенной, с 7,
   
5. 
   Заключение, с 9.
   

1. 
   Введение
   

Рис 1. 4-куб

(из Wikipedia)
Математическая абстракция Nмерного кубика оказывается не столь абстрактной моделью, как может показаться на первый взгляд. Эта находит свое воплощение в Природе. Согласно исследованиям автора, такая двуединая сущность Природы, как «Сингулярность-Вселенная» может быть хорошо описана моделью эволюционирующего во времени, в зависимости от возраста Вселенной, по алгоритму, задаваемому Природой, материального дискретно-точечного 4кубика с двумя уровнями вложенности, иерархии. Таким этот дуэт, тандем «Сингулярность-Вселенная» видит внешний наблюдатель. На рисунке 1 представлено изображение 4-кубика, взятое с сайта Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Tesseract). Эволюционное развитие Вселенной идет за счет пополнения ее материей из Сингулярности. Это есть непрерывный, постоянный, ритмический, пульсирующий, однонаправленный процесс эволюции единой природной сущности, тандема «Сингулярность-Вселенная».

2. 
   Основная часть
   

Обратимся к Сингулярности. Уникальная константа природы, космологическая постоянная задает единственный параметр дискретно-точечного 4кубика , длину его ребра в «точках». Это величина равная . Это внешний, первый уровень иерархии соответствует понятию единицы природного времени, альфа-секунде. Природой отпущено альфа-секунд для эволюции Вселенной. Каждая дискретная точка этого внешнего дискретно-точечного 4кубика представляет собой дискретно-точечный 4кубик второго уровня иерархии. Этот 4кубик в свою очередь определяет пульсаций природы («тик-так»-ов), каждая из которых соответствует элементарному «времени» природы. За одну альфа-секунду происходит пульсаций (колебаний, «тик-так»-ов) плоти Вселенной. В свою очередь каждая дискретная точка этого дискретно-точечного 4кубика представляет собой материальный непрерывный (сплошной) 4кубик . Это есть крупица материи, и это есть 4кубик с объемом . Этот 4объем определяет количество материи, содержащееся в крупице материи. Находясь в Сингулярности, этот 4кубик крупицы материи находится в качестве «4точки» в составе 4кубика второго уровня иерархии, можно сказать, что он находится в «связанном» состоянии. Поступая во Вселенную, он становится свободным, не «связанным», становится частицей Вселенной, «кирпичиком» мироздания. Материальный (от слова материя) 4кубик крупицы материи, поступая во Вселенную, становится планковской элементарной частицей (ПЭЧ). Она в свою очередь является прародителем всех остальных элементарных частиц (ЭЧ), электрона, протона, нейтрона и др. Количество материи в любой ЭЧ равно числовой величине и остается неизменным во все время существования, эволюции Вселенной. Сам планковский материальный (от слова материя) 4кубик (ПЭЧ) эволюционирует с возрастом Вселенной по определенному закону Природы, задающему эволюционное развитие Вселенной. Внешне это выглядит, как деформация сжатия планковского материального 4кубика. Количество материи при этом остается неизменным. Обозначим длину ребра планковского материального (от слова материя) 4кубика, поступившего во Вселенную, символом , тогда формула, выражающая изменение длины этого ребра с возрастом Вселенной, будет иметь вид:

, (1)

где A – возраст Вселенной в альфа-секундах. Можно считать, что коэффициентом линейного сжатия планковского материального (от слова материя) 4кубика в этой формуле является величина . Понятно, что тогда имеет место следующее равенство:

. (1′)

Это формула изменения объема планковского материального (от слова материя) 4кубика с возрастом Вселенной. Возраст Вселенной A указывается в альфах-секундах. есть коэффициент объемного сжатия планковского материального 4кубика в момент возраста, равного A альфам-секундам. И в планковской элементарной частице (ПЭЧ), и в любой элементарной частице (ЭЧ), которая в первооснове своей является материальным 4кубиком (но со своим собственным коэффициентом сжатия), содержится одно и то же количество материи, численно равное . Следующие формулы позволяют определить значения линейной и объемной плотности материи в планковском материальном 4кубике (ПЭЧ) в зависимости от возраста Вселенной в альфа-секундах.

Линейная плотность:

. (2)

Объемная плотность:

. (2′)

Последнюю формулу перепишем в виде обратных величин и выполним следующие упрощающие преобразования:

, (3)

, (3′)

. (3″)

Теперь запишем формулу гравитационной постоянной, через планковские величины:

. (4)

Сравним равенства (3″) и (4). Левая часть равенства (3″), как легко догадаться, есть гравитационная постоянная Ньютона в нашем обычном понимании. Более правильно эту величину следует называть гравитационной величиной, так как это переменная величина, зависящая от возраста Вселенной (в альфах-секундах). Величина A в правой части равенства (3″) есть возраст Вселенной. Мы видим, что есть 3-мерный объем (для SI это ), соответствует массе (для SI это ), соответствует квадрату единицы времени (для SI это ). Анализ этого сравнения, и ранее сказанное, позволяют сделать некоторые важные выводы:

1. 
   Формула (1) задает алгоритм изменения длины ребра планковского материального 4кубика (ПЭЧ) в зависимости от возраста Вселенной в альфах-секундах:
   

.

Эту формулу можно записать и в таком виде:

,

где , как нетрудно понять, является скоростью света, которая зависит от возраста Вселенной. Скорость света является переменной величиной. Таким образом, в этом случае истинным, натуральным коэффициентом линейного сжатия 4кубика является скорость света. Объемное сжатие кубика задается следующей формулой:

.

Коэффициентом объемного сжатия 4кубика является скорость света в четвертой степени.

2. 
   Формула (2) определяет величину линейной плотности матери 4кубика. Это есть не что иное, как масса частицы (соответствующей этому 4кубику). Это есть смысл физической величины масса. В случае ПЭЧ имеет место равенство:
   

.

Нетрудно заметить, что имеет место следующее равенство, закон природы:

.

3. 
   Величина из формулы (2′) определяет объемную плотность материи 4кубика. Это аналог планковской плотности в современной физике и легко проверяется, что обе эти величины имеют одно и то же числовое значение, во все время эволюционного развития Вселенной, то есть для одного и того же возраста Вселенной. Обратная величина определяет обратную объемную плотность материи 4кубика (и обратную планковскую плотность). В случае ПЭЧ имеет место равенство (3″), которое можно записать в виде:
   

. (3‴)

Равенство (3‴) показывает, что смысл гравитационной величины состоит в том, что это есть ускорение изменения обратной плотности материи для планковского материального (от слова материя) 4кубика (ПЭЧ). Еще один вывод (и смысл) состоит в том, что возраст Вселенной, A в альфа-секундах (а это единица природного времени) и гравитационная величина находятся между собой в соотношении:

. (5)

4. 
   Из формул (1) и (2) следует, что
   

. (6)

Но это же является (в первую очередь) и следствием определения массы. Эта формула верна в отношении любой элементарной частицы, 4-кубика, и по сути своей является законом природы. Все элементарные частицы (ЭЧ) являются 4-кубиками со своей собственной длиной ребра. Мир элементарных частиц четырехмерный. Между пониманием элементарных частиц, которое сейчас господствует в современной физике; что касается таких характеристик ЭЧ, как масса покоя и комптоновский радиус, и тем пониманием сути ЭЧ, которое представлено в настоящей статье есть весьма простое соответствие:

1. 
   комптоновскому радиусу ЭЧ соответствует длина ребра 4-кубика,,
   
2. 
   массе покоя ЭЧ, соответствует линейная плотность материи,.
   

Описанная автором выше, картина, схема эволюции тандема «Сингулярность-Вселенная» включает в себя предположение, что в каждый такт ритма Вселенной (Природы, так будет точнее) во Вселенную из Сингулярности поступает («открепляется», «освобождается») один материальный 4-кубик, то есть по сути дела, в конечном счете, одна элементарная частица (ЭЧ). Количество материи в ЭЧ остается неизменным. Материя неуничтожима. Элементарные частицы неуничтожимы. ЭЧ могут лишь при определенных условиях превращаться в другие ЭЧ. Есть предположение, что материальный 4кубик, поступающий во Вселенную есть «зеркальное», инверсное, отображение соответствующей крупицы материи, 4кубика из Сингулярности, и это преобразование идет на границе Сингулярности и Вселенной, но это предположение в настоящей статье не рассматривается.

3. 
   Зависимость от возраста Вселенной
   

График зависимости от возраста Вселенной длины ребра и массы 4-кубика ПЭЧ представлен на рисунке 2 (отдельный файл Pic2.jpg). Длина дана в метрах, масса дана в килограммах, время дано в альфа-секундах (ас).

Пояснения к графику. По горизонтальной оси () указан экспоненциальный возраст Вселенной. Это показатель степени для космологической постоянной . Значению на горизонтальной оси соответствует современный возраст Вселенной. Современной эпохи Вселенной соответствует экспоненциальный возраст и гравитационный возраст равный . Как известно современный возраст Вселенной определяется соотношением:

,

где – альфа секунда. Значению 0 горизонтальной оси (экспоненциальному возрасту 0) соответствует возраст Вселенной, равный 1 альфе-секунде. Напомним связь между альфой-секундой и нашей обычной секундой через коэффициент связи, равный значению постоянной тонкой структуры:

(Рисунок представлен на отдельном файле Pic2.jpg.)

Рис 2. График зависимости от возраста Вселенной длины ребра и массы 4-кубика ПЭЧ

,

где постоянная тонкой структуры (ПТС) есть безразмерная величина, равная значению . Значению (-1) на горизонтальной оси соответствует возраст Вселенной равный первому мгновению существования Вселенной, т. е. когда возраст Вселенной был равен:

.

Значению 1 на горизонтальной оси (экспоненциальному возрасту 1) соответствует возраст Вселенной равный последнему мгновению существования Вселенной, т. е. когда возраст Вселенной будет равен:

.

Таким образом, интервал горизонтальной оси соответствует периоду эволюции Вселенной. По вертикальной оси () указаны значения равные показателю степени космологической постоянной . Заметим, что отметке 0 на вертикальной оси соответствует числовое значение равное . Кривая (кривая length) показывает изменение за период эволюции Вселенной ребра 4кубика ПЭЧ. Эта кривая является графиком функции:

, (7)

где – возраст Вселенной в альфах-секундах. Кривая (кривая mass) показывает изменение линейной плотности 4-кубика ПЭЧ, что является массой покоя ПЭЧ,. Эта кривая является графиком функции:

, (8)

где – возраст Вселенной в альфах-секундах. Точки и соответствуют первому мгновению существования Вселенной. Точки и соответствуют первой альфе-секунде существования Вселенной. Точки и соответствуют современному возрасту Вселенной. Точки и соответствуют последнему мгновению существования Вселенной. Временной экспоненциальный интервал горизонтальной оси соответствует временному в альфах-секундах интервалу . Пунктирными прямыми линиями time и charge на рисунке 1 обозначены числовые величины элементарного времени и элементарного заряда . Они представлены для сравнения. Обе эти величины являются постоянными, определяемыми космологической постоянной. Следует заметить, что скорость света в вакууме, как частное двух величин будет переменной величиной, зависящей от возраста Вселенной:

.

Аналогично и гравитационная величина (гравитационная постоянная Ньютона) будет переменной величиной:

.

Кривые и являются экстраполяцией кривых (7) и (8) от значения (-1) влево до значения (-6) по . Какое объяснение можно дать этой экстраполяции? У автора пока его нет, также как нет объяснения для экстраполяции этих кривых вправо, на участки и .

4. 
   Динамика эволюции Вселенной
   

Приведем таблицу основных физических параметров Вселенной в основные моменты эволюции Вселенной. Этими моментами будем считать следующие возрасты Вселенной:

1. 
   Первый миг возникновения Вселенной, поступление во Вселенную первой ПЭЧ. Это возраст, равный альфе-секунде,
   
2. 
   Возраст Вселенной, равный первой альфа-секунде, альфа-секунде. Этот возраст соответствует обычным секундам, где есть постоянная тонкой структуры ,
   
3. 
   Современный возраст Вселенной, равный, согласно (5) альфа-секундам. Заметим здесь же, что этот возраст в пересчете на наши обычные секунды и года равен следующим числовым значениям:
   

,

4. 
   Последний миг существования Вселенной, альфа-секундам.
   

Единицами будут кг, м и ас (альфа-секунда). В качестве физических величин возьмем:

1. 
   , м – длина ребра ПЭЧ, это же комптоновский радиус планковской элементарной частицы (ПЭЧ), ;
   
2. 
   -4-объем ПЭЧ,;
   
3. 
   , кг – линейная плотность (1-плотность) материи в ПЭЧ, это же масса (масса покоя) ПЭЧ, ;
   
4. 
   , м/с – скорость света в вакууме, ;
   
5. 
   - гравитационная величина, ;
   
6. 
   , – объемная плотность (4-плотность) материи, это же планковская плотность ПЭЧ, ;
   
7. 
   – обратная объемная плотность (4-плотность) материи, это же обратная планковская плотность, .
   

Таблица 1

Динамика эволюции Вселенной

содержание, единица	, начало эволюции	, 1-ая альфа-секунда	, современная эпоха	, окончание эволюции
возраст Вселенной, с	6.029 18 -47	7.297 35 -03	1.638 38 +18	8.832 27 +41
возраст Вселенной, ас	8.262 15 -45	1.0	2.245 17 +20	1.210 34 +44
экспоненциальный возраст	-1.0	0.0	0.461 658 493	1.0
возраст Вселенной, «тик-так»	1.0	1.210 34 +44	2.71741 +64	1.46492 +88
длина	2.806 62 -28	8.666 02 -34	2.476 93 -36	2.675 82 -39
	-0.625	-0.75	-0.807 707 312	-0.875
4-объем	6.204 87 -111	5.640 00 -133	3.764 04 -143	5.126 55 -155
	-2.5	-3.0	-3.230 83	-3.5
масса	2.943 81 -17	9.533 96 -12	3.335 64 -09	3.087 71 -06
	-0.375	-0.25	-0.192 292 688	-0.125
скорость света	3.396 96 +16	1.048 88 +11	299 792 458	3.238 65 +5
	0.375	0.25	0.192 292 688	0.125
гравитационная величина	1.100 15 +22	1.0	6.673 84 -11	9.089 64 -23
	0.5	0.0	-0.230 829 246	-0.5
планковская плотность	1.331 56 +66	1.464 92 +88	2.19502 +98	1.61164 +110
	1.5	2.0	2.230 829 247	2.5
обратная планковская плотность	7.50999 -67	6.82631 -89	4.55577 -99	6.20487 -111
	-1.5	-2.0	-2.230 829 247	-2.5

Пояснение. Следует обратить внимание на строки, содержащие логарифмы числовых значений соответствующих величин. Легко видеть, что первая альфа-секунда эволюции Вселенной является, как бы «серединой» эволюционного развития Вселенной. Вселенная в ходе своей эволюции за период равный первой альфе-секунде достигает «середины» значений всех своих характеристик (указанных в таблице) по логарифмической шкале возраста. Кстати по логарифмической шкале экспоненциальный возраст Вселенной, соответствующий первой альфа-секунде, также является «серединой» времени отпущенного Природой на эволюционный процесс Вселенной. Возраст Вселенной в тактах пульсации (в «тик-так») определяет и количество крупиц материи, 4-кубиков ПЭЧ, поступивших во Вселенную, т. е. общее количество материи, находящейся во Вселенной для указанного возраста.

5. 
   Заключение
   

В настоящей статье показано, что мир элементарных частиц является четырехмерным. Все элементарные частицы являются 4кубиками материи, содержащими одно и то же количество () материи, и различаются друг от друга длиной ребра кубика. Именно длина ребра 4-кубика определяет его «качество»: электрон, протон, нейтрон и др. Количество материи в любом материальном (от слова материя) 4кубике равно величине обратной величине космологической постоянной. Длина ребра планковской элементарной частицы определяет минимальную длину в природе для данного возраста Вселенной. Планковская элементарная частица, ПЭЧ есть эволюционирующий материальный 4-кубик. Внешне это выглядит (можно представить себе), как деформация сжатия планковского материального 4кубика. Количество материи при этом остается неизменным. Фундаментальное физическое понятие масса получает в настоящей статье свое объяснение, как линейная плотность материи 4-кубика. Это есть масса покоя элементарной частицы. А ребро этого 4-кубика есть комптоновский радиус этой же ЭЧ. В природе Вселенная и Сингулярность существуют в неразрывной связи, как тандем, дуэт «Сингулярность-Вселенная» и ему соответствует 4-кубик двухуровневой иерархии. На границе Сингулярности и Вселенной происходит освобождение материального 4-кубика, крупицы материи от «закрепленного» состояния в виде «точки» в составе двухуровневого 4-кубика «Сингулярность-Вселенная». Детали этого механизма «освобождения» автору пока неясны. Остается загадкой для автора и то, в какой последовательности и каким образом Природой выбираются 4-кубики («точки», альфы-секунды) из 1-го уровня иерархии, двухуровневой модели «Сингулярность-Вселенная», то есть, как Природа выстраивает «стрелу времени». Остается пока загадкой и то, почему мы воспринимаем мир трехмерным, в то время, как элементарные частицы являются четырехмерными. Автор благодарен внуку Максиму за совместные прогулки, во время которых хорошо думалось над вопросами настоящей статьи.