ТОРСИОННЫЕ ПОЛЯ И ТОРСИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Торсионные поля (поля кручения) как объект теоретической физики являются предметом исследования с начала века и обязаны своим рождением Э. Картану и А. Эйнштейну. Именно поэтому один из важных разделов теории торсионных полей получил название теории Эйнштейна – Картана (ТЭК). В рамках глобальной задачи геометризации физических полей, восходящей к Клиффорду и нашедшей строгое обоснование у А. Эйнштейна, теория торсионных полей рассматривает кручение пространства-времени, в то время как в теории гравитации рассматривается риманова кривизна.

Если электромагнитные поля порождаются зарядом, гравитационные – массой, то торсионные поля порождаются спином s, или угловым моментом вращения. Мы акцентируем внимание на том, что здесь имеется в виду классический спин, а не магнитный момент. В отличие от электромагнетизма и гравитации, где их заряды являются единственными источниками этих полей, торсионные поля могут порождаться не только спином. Так, теория предсказывает возможность их самогенерации, а эксперимент демонстрирует их возникновение от фигур геометрической или топологической природы.

В начале века в период ранних работ Э. Картана в физике не существовало понятия спина. Поэтому торсионные поля ассоциировались с массивными объектами с угловым моментом вращения. Такой подход порождал иллюзию, что торсионные эффекты – это одно из проявлений гравитации. В настоящее время много работ также ведется в рамках теории гравитации с кручением. Вера в гравитационный характер торсионных эффектов особенно усилилась после опубликования в период 1972-1974 годов работ В. Копчинского и Траутмана, в которых было показано, что кручение пространства-времени приводит к устранению космологической сингулярности в нестационарных моделях Вселенной.

С другой стороны, у тензора кручения был множитель в виде произведения Gh – константы спин-торсионных взаимодействий. Отсюда прямо следовало, что константа спин-торсионных взаимодействий почти на 30 порядков меньше константы гравитационных взаимодействий. На основании этого делался вывод, что даже если в природе и существуют торсионные эффекты, они не могут быть наблюдаемы. Этот вывод почти на 50 лет исключил все работы по экспериментальному поиску торсионных проявлений в природе.

Лишь с появлением обобщающих работ Ф. Хеля, Т. Киббла и Д. Шимы стало ясно, что теория Эйнштейна – Картана не исчерпывает теорию торсионных полей. Она описывает лишь торсионные поля, порождаемые источником без излучения, т.е. статические торсионные поля, которые, возможно (что, правда, отнюдь не очевидно), и имеют константу взаимодействия вида Gh.

В большом количестве работ, появившихся вслед за работами Ф. Хеля, например, в исследованиях С. Ходж-мана, где анализировалась теория с динамическим кручением, т.е. теория торсионных полей, порождаемых спини-рующим источником с излучением, было показано, что в лагранжиане для таких источников может быть до десятка членов, константы которых никак не зависят ни от G, ни от h. Эти константы вообще не определены. Отсюда, естественно, вовсе не следует, что они обязательно большие, а торсионные эффекты, следовательно, наблюдаемы. Важно здесь прежде всего то, что теория не предписывает, чтобы они были обязательно весьма малыми.

В дальнейшем было показано, что среди физической феноменологии есть много экспериментов с микро- и макроскопическими объектами, в которых наблюдается проявление торсионных полей. Ряд из этих экспериментов уже нашли свое качественное и количественное объяснение в рамках теории торсионных полей.

Вторым важным выводом после работ Ф. Хеля было понимание того, что торсионные поля могут порождаться объектами со спином, но с нулевой массой покоя, т.е. торсионное поле возникает вообще в отсутствие гравитационного поля. Хотя и после этого активно продолжаются работы по теории гравитации с кручением, расширяется понимание роли торсионных полей как столь же самостоятельного физического объекта, как и электромагнитные и гравитационные поля.

Принципиально новая ситуация сложилась с середины 80-х годов, когда были разработаны и начали выпускаться как заводские образцы торсионные генераторы, которые давали возможность создавать статические торсионные поля, торсионные волновые излучения и торсионные (спиновые) токи. За последние годы были получены экспериментальные результаты в различных областях: торсионные источники энергии, торсионные движители, торсионные методы получения материалов с новыми физическими свойствами, торсионная геофизика и геология и многое другое. Ряд работ вышли на уровень технологий.

В экспериментальных исследованиях были подтверждены необычные свойства торсионных полей. Потенциал торсионных полей, порождаемых динамическим источником, не зависит от расстояния. Торсионные поля не ослабляются при прохождении через природные среды. Одноименные торсионные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются, групповая скорость торсионных волн аномально выше скорости света. Спинирующий объект создает торсионное поле, которое имеет аксиальную симметрию (рис. П 7). Все эти свойства в швокупности существенно отличны от того, к чему привык физик наших дней, на примере электромагнетизма и гравитации.

Выше уже отмечалась возможность введения торсионных полей на фундаментальном уровне. Рассмотрим интерпретацию физических полей как поляризационных состояний физического вакуума.

В прошлом высказывались предположения, что «истинные» поля (некоммутативные калибровочные поля, или поля первого класса, в терминологии Р. Утиямы) связаны с физическим вакуумом.

Рис. П 7. Пространственная структура торсионного поля спинирующего объекта

Однако было признано целесообразным вернуться к несколько измененной интерпретации электронно-пози-тронной модели физического вакуума П. Дирака. Учитывая, что вакуум определяется как состояние без частиц, и исходя из модели классического спина как кольцевого волнового пакета (следуя терминологии Белинфанте – циркулирующего потока энергии), будем рассматривать вакуум как систему кольцевых волновых пакетов электронов и позитронов, а не собственно электронно-позитронных пар.

При указанных предположениях нетрудно увидеть, что условию истинной электронейтральности электрон-но-позитронного вакуума будет отвечать состояние, при котором кольцевые волновые пакеты электрона и позитрона будут вложены друг в друга. Если при этом спины вложенных кольцевых пакетов противоположны, то такая система будет самоскомпенсирована не только по зарядам, но и по классическому спину и магнитному моменту. Такую систему из вложенных кольцевых волновых пакетов будем называть фитоном (рис. П8А).

Плотная упаковка фитонов будет рассматриваться как упрощенная модель физического вакуума (рис. П8В).

Формально при спиновой скомпенсированности фитонов их взаимная ориентация в ансамбле – физическом вакууме, казалось бы, может быть произвольна. Однако интуитивно представляется, что вакуум образуе^;р^|упорядочен-ную структуру с линейной упаковкой, как это изображено на рис. П8А. Идея упорядоченности вакуума, видимо, принадлежит А.Д. Киржницу и А.Д. Линде. Было бы наивно усматривать в построенной модели истинную структуру физического вакуума. Это означало бы требовать от модели больше, чем на то способна искусственная схема.

Рассмотрим наиболее важные в практическом отношении случаи возмущения физического вакуума разными внешними источниками. Это, возможно, поможет оценить реалистичность развитого подхода.

1. Пусть источником возмущения является заряд q. Если вакуум имеет фитонную структуру, то действие заряда будет выражено в зарядовой поляризации физического вакуума, как это условно изображено на рис. П8С. Этот случай хорошо известен в квантовой электродинамике. В частности, лэмбовский сдвиг традиционно объясняется через зарядовую поляризацию электронно-позитронного физического вакуума.

Состояние зарядовой поляризации физического вакуума может быть интерпретировано как электромагнитное поле (E-поле).

2.Пусть источником возмущения является масса m. Вотличие от предыдущего случая, когда мы столкнулись собщеизвестной ситуацией, здесь будет высказано гипотетическое предположение. Возмущение физического вакуума массой m будет выражаться в симметричных колебаниях элементов фитонов вдоль оси на центр объекта возмущения (рис. П8D). Такое состояние физического вакуума может быть охарактеризовано как гравитационноеполе (G-поле).

3.Пусть источником возмущения является классический спин s. Будем предполагать, что действие классического спина на физический вакуум будет заключаться вследующем. Если источник имеет спин, ориентированный как указано на рис. П8F, то спины фитонов, которые совпадают с ориентацией спина источника, сохраняют свою ориентацию. Те спины фитонов, которые противоположны спину источника, под действием источникаиспытают инверсию. В результате физический вакуум перейдет в состояние поперечной спиновой поляризации. Это поляризационное состояние можно интерпретировать как спиновое (торсионное) S-поле (или T-поле), порождаемое классическим спином. Сформулированныйподход созвучен представлениям о полях кручения какконденсате пар фермионов.

Поляризационные спиновые состояния S_R и S_L противоречат запрету Паули. Однако, согласно концепции М.А. Маркова, при плотностях порядка планковских (субквантовый уровень) фундаментальные физические законы могут иметь другой, отличный от известных вид. Отказ от запрета Паули для такой специфической мате риальной среды, как физический вакуум, допустим, вероятно, не в меньшей мере, чем для концепции кварков.

В соответствии с изложенным подходом можно говорить, что единая среда – физический вакуум – может находиться в разных фазовых, точнее, поляризационных состояниях – EGS-состояниях. Эта среда в состоянии зарядовой поляризации проявляет себя как электромагнитное поле (Е). Эта же среда в состоянии спиновой продольной поляризации проявляет себя как гравитационное поле (G). Наконец, та же среда – физический вакуум – в состоянии спиновой поперечной поляризации проявляет себя как спиновое (торсионное) поле (S). Таким образом, EGS-поляризационным состояниям физического вакуума соответствуют EGS-поля.

Все три поля, порождаемые независимыми кинематическими параметрами, являются универсальными, или полями первого класса, в терминологии Р. Утиямы; эти поля проявляют себя и на макро-, и на микроскопическом уровнях. Развитые представления позволяют с некоторых общих позиций подойти к проблеме, по крайней мере, универсальных полей. В предлагаемой модели роль единого поля играет физический вакуум, поляризационные состояния которого проявляются как EGS-поля. Здесь уместно вспомнить слова Я.И. Померанчука: «Вся физика – это физика вакуума». Современная природа не нуждается в «объединениях». В природе есть лишь вакуум и его поляризационные состояния. А «объединения» лишь отражают степень нашего понимания взаимосвязи полей.

В прошлом неоднократно отмечалось, что классическое поле можно рассматривать как состояние вакуума. Однако поляризационным состояниям физического вакуума не придавалось той фундаментальной роли, которую они в действительности играют. Как правило, не обсуждалось, какие поляризации вакуума имеются в виду. В изложенном подходе поляризация вакуума по Я.Б. Зельдовичу интерпретируется как зарядовая поляризация (электромагнитное поле); поляризация вакуума по А.Д. Сахарову интерпретируется как спиновая продольная поляризация (гравитационное поле); а поляризация для торсионных полей интерпретируется как спиновая поперечная поляризация.

Поскольку нельзя утверждать, что невозможны другие поляризационные состояния, кроме рассмотренных трех, то нет принципиальных причин, чтобы априори отрицать возможность существования других дальнодействий.

Л. Шефер

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: