Мир вокруг нас

Другие «виртуальные» кванты — гравитоны (гипотетические), и «виртуальные» фотоны (кванты электромагнитного поля) — лишены массы покоя. Поэтому в отличие от всех других «виртуальных» частиц — они могут существовать неограниченно, по времени. Поэтому гравитационное и электромагнитное поля убывают в пространстве очень медленно, а именно — лишь из-за увеличения покрываемого пространства, а не из-за исчезновения своих «виртуальных» квантов, возвращающих энергию вакууму.

Итак, кванты полей, и различия в их массах (= энергиях) — позволяют объяснить различия в масштабах, на которых действуют разные виды полей, а также увидеть в действии полей — определённый механизм (как обмен «виртуальными» квантами).

Это — основы квантовой механики, относящиеся к объяснению полей. (Других вопросов квантовой механики — будем касаться позже).

Переходим теперь к теории относительности, в которой также можно видеть более продвинутые представления о полях, чем то было в теории поля.

Теория относительности

Основы теории относительности, как фундаментальной научно-философской дисциплины — были заложены Эйнштейном в начале 20-го века, т. е. уже более ста лет назад. Первая часть этой теории — была опубликована в 1905-м году, и известна как специальная теория относительности (СТО), а вторая часть, обобщающая — появилась в 1916-м году — т. н. общая теория относительности (ОТО).

Итак, рассмотрим ключевые идеи этой теории:

Пространство-время

Одной из революционных идей, выдвинутых Эйнштейном, и положенных в основу теории относительности — было новое представление о пространстве и времени: благодаря Эйнштейну — они предстали в качестве реальных субстанций, а не просто абстрактных понятий, как раньше. Пространство и время — как бы вдруг «материализовались», при этом, они оказались неразрывно связанными друг с другом — в единое четырёхмерное пространство-время, заполняющее всё вокруг.

Будучи субстанцией, пространство-время — оказалось способно искривляться, растягиваться, сворачиваться и т. п. Это были совершенно новые, революционные представления, показавшие, в дальнейшем — свою пригодность, и ставшие основой для более глубокого описания окружающего Мира, и процессов в нём.

В теории Эйнштейна, как она понималась в начале 20-го века, присутствие вкраплений материи (т. е. любых объектов) в «ткани» четырёхмерного пространства-времени — вызывает его искривления. Например, элементарные частицы оказываются т. о. состоящими из материальных сердцевин (отсутствие последних, в начале 20-го века ещё не было показано), которые своим присутствием — неизбежно вызывают искривления пространства-времени вокруг себя.

Искривления пространства-времени, как нетрудно догадаться — и есть суть полей. Т. о. зарождается новое представление о полях, более глубокое (чем в теории поля), способное, в определённой степени, раскрыть природу полей:

Гравитационное поле, при этом — оказывается искривлением в пределах всех четырёх измерений пространства-времени (три измерения в котором — пространственные, а четвёртое — время). Однако рамки четырёх измерений — оказались слишком тесными для объяснения других видов полей. Поэтому в дальнейшем (Калуца, 1921 год), была введена дополнительная, пятая координата (принадлежащая пространству), и т. о. математическим путём получено пятимерное пространство-время, исходя из которого, естественным образом, непротиворечиво, следовало электромагнитное поле, как искривление пятимерного пространства-времени (пятое измерение которого, согласно теории Калуцы-Клейна, 1926 год, непосредственно не наблюдается, в масштабах макромира, из-за своей компактификации (= свёрнутости) на очень малых масштабах).

В дальнейшем, после открытия новых видов полей (полей 20-го века), для их объяснения, потребовалось ввести ещё большее число измерений. В итоге, к современности, пространство-время — считается, как минимум, одиннадцатимерным (7 из этих измерений — представляются свёрнутыми, как и в теории Калуцы-Клейна, чем объясняется отсутствие их проявлений в масштабах макромира).

В общем, согласно теории относительности (Эйнштейна, и её дальнейшим модификациям, или продолжениям (которые рассмотрим далее)), пространство-время окружающего нас Мира — является многомерным, а его искривления могут захватывать разное число измерений, что объясняет образование разных видов полей.

Геометродинамика