Рудый Л. А. у кандидат физико-математических наук
ТЕОРИЯ ПЕРВИЧНОГО ПОЛЯ КАК ИСТОЧНИК СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
«По словам Гете, величайшее искусство как в теории так и в практической жизни состоит в том, чтобы превратить проблему в постулет, Именно это и сделал Эйнштейн в 1905 г»
М. Клайн [1]
«... в отличии от математика физик живет в трехмерном пространстве не только физически, но и «мысленно».»
Вигнер [2]
1. Введение
В статье автора [3] теория первичного поля (ТПП) реализовала принцип противодействия Шютца и уточнила роль материальной точки в структуре механики.
В данной статье продолжим обоснование механики и уточним роль специальной теории относительности в общей механике. Для выполнения поставленной задачи более других подходит понятие спина. На нем пересеклись классическая и квантовая модели физического явления, ньютоновский и релятивистский методы, понятия поля и частиц, проблема соотношения дискретного и непрерывного. Тем более, что статья Космачева (Дубна) демонстрирует усиление интереса к трактовке спина со стороны кварк-лептонного объединения. Обсуждение спина как важнейшего элемента квантовой механики, невозможно без учета исходной идеи квантовой механики. Дирок об этом писал: «В основе его (Шредингера Ю.В.) идеи лежала удивительная связь между волнами и частицами, которую несколько раньше открыл де Бройль; эта связь, установленная де Бройлем, была великолепно доказана математически и согласовывалась с теорией относительности». [4]
Автор убежден, что теория де Бройля давно себя изжила и мешает развитию квантовой теории и физики в целом. Причина в том, что волны де Бройля примитивны и нефизичны, и поэтому ничего кроме вероятностной теории не могли дать в принципе.
Эта иллюзия «волновой» механики была рождена оптико-механической аналогией Гамильтона. На этом зыбком оптико-механическом фундаменте было построено грандиозное здание квантовой теории поля. Обитатели этого здания избегают смотреть на фундамент.
В статье [3] автора положено начало теории первичного поля (ТПП). Одним из побуждений к тому было желание понять сущность специальной теории относительности, как раздела общей механики.
Второе побуждение к ТПП - понять квантовые явления - ляжет в основу следующей статьи.
2. Обзор литературы о спине
[5] Классическая механика и спин электрона А. Хезлот
«В учебниках часто встречается утверждение, что неадекватность наивной модели «вращающегося волчка» исключает возможность классического описания спина электрона. Более того, с тех пор как Дирак предложил естественный способ описания спина и было получено правильное значение гиромагнитного отношения в рамках релятивистской квантовой меха-
ники, принято считать, что релятивизм с необходимостью должен присутствовать при рассмотрении этих проблем.
В действительности, что касается спина, то он не связан с релятивизмом или квантовой механикой, а возникает из представлений группы вращений, которая играет важную роль и в нерелятивистской классической механике.
План статьи следующий:
В разд. II мы напомним основные факты из гамильтоиовой формулировки классической механики и обсудим понятие наблюдаемой
В разд. III мы изучим фазовое пространство электрона, исходя из гипотезы о том, что электрон описывается классической механикой, и из факта наличия у него собственного магнитного момента. Это с необходимостью приводит к выводу о существовании собственного углового момента, т.е. спина, пропорционального собственному магнитному моменту.
Разд. IV посвящен исследованию импульса и углового момента нсрслятивистской заряженной точечной частицы, помещенной в статистическое однородное магнитное поле».
Существенные дополнения:
Упомянутая группа вращения является инвариантной подгруппой группы Лоренца; в этом можно увидеть связь спина с релятивизмом. Польза гамильтоиовой формулировки механики в сравнении с теорией первичного поля неясна. Недостаток статьи в выводе спина из «факта» существования у электрона собственного магнитного момента.
[6] Что такое спин?
X. Оганян
«Отсутствие наглядной картины спина оставляет печальный пробел в понимании квантовой механики. Тот факт, что эта неудовлетворительная ситуация почти всегда игнорируется, еще более удивляет, когда становится ясно, что способ заполнить этот пробел был найден еще в 1939 г. в работе Белинфанте. Он показал, что спин можно рассматривать как момент возникающий в результате циркулирующего потока энергии, или плотности импульса в поле волны электрона.
Кроме того, в соответствии с результатом, полученным Гордоном в 1928 г., магнитный момент электрона возникает из-зи циркулирующего течения заряда в поле электронной волны. Это означает, что ни спин, ни магнитный момент не являются внутренними свойствами электрона; они не имеют ничего общего с его внутренней структурой, а оба связаны со структурой поля его волны.
Я хочу подчеркнуть, что в отличие от других попыток объяснения спина настоящее изложение полностью согласуется со стандартной интерпретацией квантовой механики.
Решающим элементом в расчете Белинфанте является использование симметризованного тензора энергии-импульса.
Белинфанте показал, что с помощью подходящего выбора члена даиЦ1)а всегда можно построить симметризованный тензор энергии-импульса (Тци = Тиц). Его преимуществом является то, что момент импульса, вычисленный прямо из плотности импульса Тк0, сохраняется (при отсутствии внешних моментов). Это означает, что плотность импульса приводит к возникновению как орбитального, так и спинового моментов импульса. Если бы мы использовали несимметризованный канонический тензор энергии-импульса, то спиновый момент импульса не порождался бы плотностью импульса. При этом спин не исчез бы из теории - он появился бы в качестве таинственной величины, которую необходимо добавить к орбитальному моменту, чтобы выполнялся закон сохранения. Но пропал бы ясный физический механизм, ответственный за его появление».
«Спин - это волновое свойство, независимо от того, классическая это волна или квантовая. Единственное фундаментальное различие между ними состоит в том, что спин классиче-
ской волны - непрерывная макроскопическая величина, в то время как квантовый спин представляется квантовомеханическим оператором и имеет дискретный спектр значений.
Бросающийся в глаза особенностью нарисованной физической картины является тесная связь спина и орбитального момента. Обе эти величины возникают в связи с циркулирующим потоком энергии в полях волн, а различие между ними обусловлено математической процедурой разделения момента импульса на две независимые части».
Эта часть статьи Оганяна содержит очень важную информацию о природе спина. Но Оганян не упоминает о трудностях классической электродинамики, которые неизбежно проявятся в излагаемой теории спина Оганян предпочитает нерелятивистский спин.
С другой стороны, излагаемая теория спина Белинфанте как нельзя лучше согласуется с теорией первичного поля (ТПП), содержащей нужный тензор энергии-импульса и лишенной трудностей классической электродинамики. Расчет спина в ТПП будет в следующих статьях автора.
[7] Представление группы Лоренца и классификация стабильных лептонов
О.С. Космачев
«Несмотря на долгую жизнь концепция спина и ее весьма успешную математическую формализацию для электрона, вопрос о природе спина нельзя считать закрытым».
Коуачев обращает внимание на «...известный факт - поворот на некоторый фиксированный угол одной инерциальной системы относительно другой при их релятивистском движении. Очевидно, что при отклонении от равномерного прямолинейного движения этот эффект будет носить более выраженный характер. При переходе к регулярному, повторяющемуся движению, например, к орбитальному движению, поворот примет так же регулярный характер, т. е. проявит себя как вращение. Другими словами, движение типа орбитального генерирует релятивистский поворот. Вот почему нЬорбитальный момент, ни спин, а только их сумма может быть интегралом движения для одной частицы. Таким образом, анализ группы а -матриц Паули и полное совпадение коммутаторов ее алгебры с КС (21) являются прямым следствием преобразований Лоренца и ничего более, демонстрирует, что так называемый собственный момент частицы со спином 1/2 является следствием определенного характера (как минимум не свободного) движения этой частицы».
«С таким выводом согласуется давно известный экспериментальный факт. Измерить магнитный момент электрона, связанный с собственным моментом в пучке свободно движущихся электронов не представляется возможным».
«... как следует из изложенного, без релятивизма немыслима генерация спинового поворота. Поэтому спин на самом деле есть проявление релятивизма. Безусловно верно связывать спин со вполне определенным квантовым числом, если под квантовыми числами понимать индексы представлений групп. Но наделять это понятие свойствами физической величины, реально существующей в отрыве от движения частицы как целого, является предположением, которое требует доказательства. Таковое не было представлено за последние 80 лет».
«В результате обозначились две стороны концепции спина. Первая связана с формой уравнения, которая имеет спинорный или тензорный характер. Она определяет фермионный (полуцелый спин) или бозонный (целый спин) тип частицы. Как показано выше, эта сторона описания берет начало в подгруппе трехмерных вращений. Отсюда возникает жесткая фиксация величины спина как целой или полуцелой константы, но не физической величины. Вторая сторона связана с появлением физической величины углового момента электрона (и связанного с ним магнитного момента) в результате взаимодействия, приводящего к неравномерному движению. Если движение становится периодическим, повторяющимся, то мы получаем спин частицы».
«Очевидно, что предлагаемый метод применим для описания точечного электрона или объектов, структура которых не принимается во внимание».
Очевидно, у Космачева метод чисто алгебраический, модель явления отсутствует. Кос-мачев защищает тезис: «... у релятивизма для описания микромира нет альтернативы». К этому его
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.