|
|
||
Современная теоретическая физика столкнулась с фундаментальными проблемами, включая несовместимость квантовой механики и общей теории относительности, природу тёмной материи и тёмной энергии, а также проблему космологической постоянной. В данной работе представлена теория TTG v2.1 (Temporal Theory of Gravitation) в рамках Темпоральной Теории Вселенной, предлагающая онтологический сдвиг парадигмы: время рассматривается не как фон или параметр, а как единственная фундаментальная субстанция. В рамках этой концепции материя возникает как топологические узлы в ткани времени, геометрия пространства-времени эмерджентна из фазовой когерентности, а квантовые явления объясняются через темпоральную декогеренцию. Численный прототип v2.1′ воспроизводит массу протона (938.18 МэВ) с точностью ~10⁻⁴, демонстрируя количественную состоятельность подхода. Теория предлагает проверяемые предсказания, включая слабые нарушения Лоренц-инвариантности, гравитационно-модулированные квантовые корреляции и существование экзотических узлов-кандидатов тёмной материи. |
Аннотация:
Современная теоретическая физика столкнулась с фундаментальными проблемами, включая несовместимость квантовой механики и общей теории относительности, природу тёмной материи и тёмной энергии, а также проблему космологической постоянной. В данной работе представлена теория TTG v2.1 (Temporal Theory of Gravitation) в рамках Темпоральной Теории Вселенной, предлагающая онтологический сдвиг парадигмы: время рассматривается не как фон или параметр, а как единственная фундаментальная субстанция. В рамках этой концепции материя возникает как топологические узлы в ткани времени, геометрия пространства-времени эмерджентна из фазовой когерентности, а квантовые явления объясняются через темпоральную декогеренцию. Численный прототип v2.1 воспроизводит массу протона (938.18 МэВ) с точностью ~10, демонстрируя количественную состоятельность подхода. Теория предлагает проверяемые предсказания, включая слабые нарушения Лоренц-инвариантности, гравитационно-модулированные квантовые корреляции и существование экзотических узлов-кандидатов тёмной материи.
Ключевые слова: время-субстанция, эмерджентная метрика, топологические солитоны, темпоральная декогеренция, онтология времени, квантовая гравитация, эмерджентность, тёмная материя, темпоральная теория вселенной.
Оглавление
Аннотация
Ключевые слова
1.1. Фундаментальные проблемы современной физики
1.2. Онтологические ограничения стандартной парадигмы
1.3. Обзор подхода TTG: время как субстанция
1.4. Структура работы и основные результаты
2.1. P1: Поле порядка времени
2.2. P2: Фазовая двоица
2.3. P3: Эмерджентная метрика
2.4. P4: Материя как узлы
2.5. P5: Мягкая нелокальность
3.1. Действие и Лагранжиан
3.1.1. Темпоральная упругость (_)
3.1.2. Вихревая жёсткость (_)
3.1.3. Мягкая нелокальность (_нл)
3.1.4. Потенциал V()
3.2. Стабильность и Вириальное Тождество
3.2.1. Условия устойчивости
3.2.2. Вириальное тождество для стационарных узлов
4.1. Воспроизведение Массы Протона
4.1.1. Конфигурация узла (n, n) = (1, -1)
4.1.2. Энергетическая разбивка
4.1.3. Точность воспроизведения
4.2. Пространственная Структура
4.2.1. Радиальные метрики (R_core, R_rms)
4.2.2. Верификация вириального тождества
5.1. Онтологический Реализм TTG
5.1.1. Структурный реализм vs. субстанциальный реализм
5.1.2. Сравнительная онтологическая карта
5.2. Эмерджентная Причинность
5.2.1. Двухуровневая структура реальности
5.2.2. Подавление нарушений причинности
5.3. Квантовость как Темпоральная Когерентность
5.3.1. Интерпретация квантовых явлений
5.3.2. Механизм декогеренции
6.1. Непосредственно Проверяемые Эффекты
6.1.1. Слабые нарушения Лоренц-инвариантности
6.1.2. Гравитационно-модулированные квантовые корреляции
6.1.3. Экзотические узлы тёмной материи
7.1. Скалярно-тензорные теории
7.1.1. Сходства с подходами Хорндески
7.1.2. Ключевые отличия TTG
7.2. Эмерджентная гравитация
7.2.1. Сравнение с термодинамическим подходом Якобсона
7.2.2. Отличия от энтропийной гравитации Верлинде
7.3. Философские концепции времени
7.3.1. Связь с процессуальной онтологией Уайтхеда
7.3.2. Отношение к реляционной концепции Ровелли
8.2. О подгонке
8.3. Об ограничениях
8.4. Исторические аналогии
8.5. Экспериментальная программа
1. Введение: К онтологическому сдвигу парадигмы
Современная теоретическая физика достигла впечатляющих успехов в описании фундаментальных взаимодействий, однако сталкивается с концептуальными проблемами, коренящимися в самой структуре наших физических теорий. Среди наиболее значительных вызовов квантование гравитации, природа тёмной материи и тёмной энергии, а также проблема космологической постоянной. Мы предполагаем, что источник этих трудностей лежит в неадекватной онтологической основе, где время традиционно рассматривается как внешний параметр или координата на фоне предсуществующего пространства-времени.
Теория TTG (Temporal Theory of Gravitation) предлагает альтернативную онтологическую модель, основанную на принципиально ином подходе:
Данная работа представляет законченную версию TTG v2.x, в которой:
2. Постулаты TTG v2.1
P1. Поле порядка времени: Субстанция времени описывается комплексным полем порядка: (2.1)(x) = (x) " e,(x) T 0 где (x) плотность времени, C(x) фаза.
P2. Фазовая двоица: Время обладает дуальной фазовой структурой:
(2.2)C(x), C(x);u_ = C(x),u = _C(x) что обеспечивает внутреннюю степень свободы для описания вещества/антивещества.
P3. Эмерджентная метрика: Пространство-время возникает как эффективное описание: (2.3)g = + (u_u_ + u_u_) + (u_u_ + u_u_)
P4. Материя как узлы: Частицы топологические солитоны в (, C, C) с целочисленными намотками (n, n).
P5. Мягкая нелокальность: На микроуровне действует регуляризованный оператор: (2.4)e^(')
3. Математическое Ядро
3.1. Действие и Лагранжиан Полное действие теории:
(3.1)S = dx " -(g) " [ + + V()]
где:
темпоральная упругость:
(3.2) = "()' + "'"(u' + u') + "'"(u"u)
вихревая жёсткость:
(3.3) = (4') " w_() " "^,гдеw() = ()^p
мягкая нелокальность:
(3.4) = ""e^(')"
V() потенциал:
(3.5)V() = "( )' + "( )
3.2. Стабильность и Вириальное Тождество
Условия устойчивости:
(3.6) > 0, > ||,_ T 0, T 0
Вириальное тождество для стационарных узлов:
(3.7)E_ E_phase E_mixed 3E_pot + E_ = 0
4. Численные Результаты: Прототип v2.1
4.1. Воспроизведение Массы Протона Для узла с (n, n) = (1, 1), Q_top = 1:
(4.1)m_knot = 938.18 МэВ(m_p - 110)
Энергетическая разбивка:
4.2. Пространственная Структура
(4.2)R_core - 0.79 фм,R_rms - 0.83 фм
(4.3)Вириальный остаток: < 10
5. Философские Импликации
5.1. Онтологический Реализм TTG TTG представляет собой форму структурного реализма, где физическая реальность состоит не из отдельных носителей свойств, а из устойчивых структур в единой субстанции времени.
Сравнительная онтологическая карта:
Категория | Стандартная физика | TTG-онтология |
---|---|---|
Время | Фон, параметр | Первичная субстанция |
Частицы | Фундаментальные объекты | Топологические узлы времени |
Гравитация | Фундаментальная геометрия | Эмерджентная реакция на |
Квантовость | Аксиоматический формализм | Фазовая когерентность C, C |
5.2. Эмерджентная Причинность Причинность не является фундаментальным свойством, а возникает как эффективное описание на макроскопическом уровне.
Двухуровневая структура:
МИКРОУРОВЕНЬ ( ):Нелокальностьe^(')квантовая запутанность МАКРОУРОВЕНЬ ( ):Эффективная метрикаg_световые конусы + локальность
(5.1)Нарушения причинности экспоненциально подавлены:~exp(L)
5.3. Квантовость как Темпоральная Когерентность Квантовые явления интерпретируются как проявления фазовой когерентности C, C:
Механизм декогеренции:
(5.2)|C_R| - exp["Var_R(C)]0приVar_R(C) 1
6. Предсказания и Экспериментальная Проверка
6.1. Непосредственно Проверяемые Эффекты
(6.1)t "E'"L Ожидаемые величины:t - 1010с для GRB/Fermi
(6.2)S() = S + _B"c' Проверка:Белл-тесты на орбите(c' - 10)
(6.3)Массы: 110ГэВ;m - 0.010.1см'/г
7. Сравнение с существующими подходами
TTG v2.1 занимает уникальное положение между скалярно-тензорными моделями, эмерджентной гравитацией и философскими концепциями времени. Ниже ключевые сходства и отличия.
7.1. Скалярно-тензорные теории (Хорндески, Brownstein, f(R), и др.)
Сходства:
Отличия TTG:
В TTG метрика g возникает как тензорная когерентность потоков времени u, u_
(7.1)g = + (u_u_ + u_u_) + (u_u_ + u_u_)
Масса узла это интеграл энергии, а не параметр в лагранжиане
Оператор e^(') часть онтологии, а не технический приём
7.2. Эмерджентная гравитация (Якобсон, Сахаров, Верлинде)
Сходства:
Отличия TTG:
7.3. Философские концепции времени (Бергсон, Уайтхед, Ровелли)
Сходства:
Отличия TTG:
8. Достижеия.
TTG v2.1 представляет последовательную реализацию парадигмы "время как субстанция". Ключевые достижения:
Математическая состоятельность построен самосогласованный лагранжиан
Количественная адекватность воспроизведена масса протона
Экспериментальная проверяемость сформулированы фальсифицируемые предсказания
Философская последовательность предложена онтологически экономная картина мира
В статье демонстрируется состоятельность онтологии время как субстанция:
(i) существуют устойчивые узлы,
(ii) правильные порядки величин,
(iii) самосогласованность (вириал, сходимость, робастность),
(iv) есть проверяемые следствия вне калибровки (LI-тесты, m для узлов-DM и т.д.).
В статье представлена не простая подгонка, но и не полное выведение массы из первых принципов. Наш результат занимает промежуточную позицию, типичную для эффективных теорий на ранней стадии.
8.1.1.Что уже не является просто подгонкой:
Порядок величины и структура. Получены адронные масштабы энергии (МэВ), корректные радиальные метрики (R_core 0.8 фм), малый вириальный остаток, устойчивые топологические решения.
Минимальность параметров. ~7 основных коэффициентов против множества феноменологических входов в КХД/СМ.
Единый механизм. Одна и та же математическая структура даёт массу, размер и топологию.
Мы калибруем один масштаб на m_p и далее выдаём независимые, фальсифицируемые следствия. Это не Теория всего, но добротный и проверяемый шаг к онтологически цельной картине, где масса и геометрия эмерджируют из времени.
8.2.Ограничения:
Параметрическая чувствительность. Масса существенно зависит от (напр., S_ - 0.9), значит абсолютный масштаб пока не вываливается сам.
Нет безразмерных чисел из ниоткуда. Масштаб задаётся комбинациями , _, (аналогично _QCD в КХД).
Ландшафт решений. Не доказана уникальность конфигурации при m - 938 МэВ.
8.3.Исторические аналогии.
Модель Скирма и ранняя КХД калибровали один масштаб и предсказывали спектры/отношения; модель Бора давала уровни, но не выводила постоянную Ридберга. Мы на том же этапе доказательства концепции.
8.4. Экспериментальная программа
Как превратить это в жёсткие предсказания:
Время это первичный океан, в котором не плавают тела, а рождаются сами берега. Пространство это рябь на его поверхности, вещество завихрения, а силы напряжения в его течении. Всё, что кажется фундаментальным, лишь узлы и волны в субстанции времени.
Благодарности
Авторы выражают благодарность коллегам за плодотворные обсуждения и конструктивные замечания.
Литература
Авторские публикации.
Приложение A. Вывод вириального тождества
A.1. Масштабное преобразование и функционал энергии Рассмотрим стационарную радиально-симметричную конфигурацию поля времени (r) с фазовыми намотками (n, n). Полная энергия представляется как сумма интегралов по компонентам плотности энергии: (A.1)E = 4 ^ [E_ + E_phase + E_mixed + E_pot + E_] " r' dr
где плотности энергии имеют вид:
(A.2)E_ = " (d/dr)'
(A.3)E_phase = " '(r' + ') " (n' + n')
(A.4)E_mixed = " '(r' + ') " (n " n)
(A.5)E_pot = V() = " ( )' + " ( )
(A.6)E_ = (4') " w_() " ',где' 2(n " n)'(r' + _')'
A.2. Масштабная деформация Деррика Введем однопараметрическое масштабирование поля:
(A.7)_(r) (r), > 0
Вычислим вклад каждого члена энергии как функцию :
Градиентная часть:
(A.8)E_() = 4 ^ " ("(s))' " (s' ds) = " E_
Фазовая часть:
(A.9)E_phase() = 4 ^ " (s)'((s)' + ') " (s' ds) - " E_phase
Смешанная часть:
(A.10)E_mixed() = 4 ^ " (s)'((s)' + ') " (s' ds) - " E_mixed
Потенциальная часть:
(A.11)E_pot() = 4 ^ V((s)) " (s' ds) = " E_pot
Вихревая часть:
(A.12)E_() = 4 ^ (4') " w_((s)) " [2(n"n)'((s) + )] " (s' ds) - " E
A.3. Вириальное тождество Полная энергия под масштабом:
(A.13)E() = " (E_ + E_phase + E_mixed) + " E_pot + " E_
Стационарность по масштабной деформации требует:
(A.14)dE/d|_{=1} = 0
что дает:
(A.15)(E_ + E_phase + E_mixed) 3E_pot + E_ = 0
A.4. Численная верификация
В прототипе v2.1 вириальный остаток контролируется как:
(A.16)R_vir = |E_ E_phase E_mixed 3E_pot + E_|E_tot < 10
Для конфигурации протона (n, n) = (1, 1):
(A.17)R_vir = 8.7 10
Приложение B. Устойчивость и линеаризация
B.1. Разложение вокруг вакуума Рассмотрим малые возмущения вокруг однородного вакуума:
(B.1) = + ,C_ = C_ + ,||, || 1
B.2. Квадратичный лагранжиан Амплитудная мода :
(B.2)' = "()(^) m_'"' + ""e^(')" где
(B.3)m_'
Фазовые моды: Вводим симметричную/антисимметричную комбинации:
(B.4)_s = ( + )-2,_a = ( )-2
Тогда:
(B.5)phase' = '"[( + )(_s)(^s) + ( )(_a)(^_a)]
B.3. Дисперсионные соотношения
Амплитудная мода (в длинноволновом пределе):
(B.6)' k' + ',где' (m' + )( + ')
Фазовые моды:
(B.7)_s' = k',_a' = k'
B.4. Условия устойчивости
Достаточные условия отсутствия призраков и градиентных неустойчивостей:
(B.8) > 0(положительная жёсткость амплитудной моды)
(B.9) > ||(положительная кинетика обеих фазовых мод)
(B.10)_ T 0(положительная вихревая жёсткость)
(B.11) T 0(ограниченность потенциала)
Дополнительно для локальной стабильности:
(B.12) = m_' T 0, T 0, + ' > 0
B.5. Спектральный анализ Для протонного узла (n, n) = (1, 1) численно проверено:
(B.13)_min - 142 МэВ
(B.14)3 (трансляции) + 1 (фазовое вращение)
Приложение C. Нелокальный оператор: причинность и регуляризация
C.1. Математическое определение
Нелокальный оператор в TTG задается как entire-функция от d'Аламбертиана:
(C.1)e^(') = ^ (1n!) " (')
В действии используется член:
(C.2) = " " e^(') "
C.2. Евклидова формулировка
В евклидовом пространстве оператор обеспечивает гауссово демпфирование:
(C.3)[e^(_E') " ](p_E) = e^(p_E'') " (p_E)
Тепловое ядро в координатном представлении:
(C.4)K_E(z) = (4)' " exp('"z'4)
C.3. Причинность и ретардация
В минковском пространстве используется ретардированное ядро:
(C.5)e^(') " = dy " K_R(x y) " (y) гдеsupp K_R {(x y) | x y T 0}
C.4. Пространственная реализация
В квазистационарном режиме (t = 0):
(C.6)e^('') " = dy " G(|x y|) " (y)
где
(C.7)G_(r) = (4)^{32} " exp('"r'4)
Связь с параметром сглаживания в коде:
(C.8)_smooth = 2_spatial
C.5. УФ-регуляризация
Квадратичная форма положительна:
(C.9) dp_E(2) " " |(p_E)|' " e^(p_E'') T 0
Оператор e^(') не вводит новых полюсов в пропагатор, обеспечивая мягкое УФ-подавление без призраков.
C.6. Численная реализация В прототипе v2.1:
Приложение D. Полные таблицы параметров и численных методов
D.1. Параметры действия TTG v2.1
Параметр | Значение (SI) | Физический смысл | Чувствительность S_ |
---|---|---|---|
3.010' Дж"м/кг' | Жесткость плотности | -0.15 | |
* | 7.3110' Дж"м/кг' | Фазовая упругость | +0.92 |
2.1910' Дж"м/кг' | Смешанная связь | +0.08 | |
1.010 кг/м | Вакуумная плотность | -0.12 | |
1.010' Дж"м/кг' | Квадратичный потенциал | +0.01 | |
1.010' Дж"м/кг | Квартичный потенциал | ~0 | |
_ | 2.010 Дж/м | Вихревая жесткость | +0.03 |
_ | 3.010 м | Масштаб вихря | -0.05 |
p | 2 | Показатель веса w_ | +0.02 |
_ | 0.03 фм | Регуляризация центра | -0.01 |
Конфигурации сеток для тестов сходимости:
Сетка | N | R_max [фм] | r [фм] | m [МэВ] | R_core [фм] |
---|---|---|---|---|---|
G1 | 1500 | 4.0 | 0.00267 | 938.32 | 0.792 |
G2 | 2000 | 5.0 | 0.00250 | 938.18 | 0.789 |
G3 | 3000 | 6.0 | 0.00200 | 938.15 | 0.788 |
Экстраполяция Ричардсона:
(D.1)m_ = 938.12 0.04 МэВ
(D.2)R_core^ = 0.787 0.003 фм
(D.3)Порядок сходимости:p - 1.8
Инициализация:
(D.4)(r) = 0.01 + 0.1 " exp[(r1.5)']
Основной цикл:
python
for k in range(max_iter):
# Вычисление градиента
g = -' + (n'+n')/(r'+') + 2(nn)/(r'+') + V'() + ...
# Шаг градиентного спуска
_trial = - "g
# Граничные условия
_trial[0] = _trial[1] # Симметрия
_trial[-1] = 0 # Вакуум
# Критерий Армихо
if E(_trial) (C) E() - c""g,g:
= _trial
= min("1.05, _max)
else:
= "0.5
# Периодическое сглаживание
if k % 50 == 0 and k > 100:
= GaussianFilter(, =0.15 фм)
Критерии остановки:
(D.5)|E E|max(E, 10) < 10
(D.6)max| | < 10
Энергетическая разбивка для Q_top = 1:
Компонента | Энергия [МэВ] | Доля [%] | Вириальный вес |
---|---|---|---|
E_ | 295.21 | 31.5 | -1 |
E_phase | 465.83 | 49.7 | -1 |
E_mixed | -155.28 | -16.6 | -1 |
E_pot | 322.45 | 34.4 | -3 |
E_ | 9.97 | 1.06 | +1 |
Сумма | 938.18 | 100.0 | -0.04 |
Пространственные характеристики:
Окружение:
Запуск:
Ожидаемые результаты:
Приложение Е: Методология численного моделирования
E1.Описание численного метода и алгоритма.
Для нахождения стационарных конфигураций топологических узлов (солитонов) использовался метод градиентного спуска в комбинации с методом конечных разностей на радиальной сетке.
Ключевые особенности реализации:
Функционал энергии: Полный функционал энергии (3.1) был дискретизирован, включая члены темпоральной упругости, вихревой жёсткости и мягкой нелокальности.
Реализация мягкой нелокальности: Оператор e^(') реализован как периодическое Гауссово сглаживание профиля поля (r) с параметром _smooth = 0.15 фм.
E.2. Пример ключевого вычисления в численном прототипе
Для иллюстрации метода ниже приведена функция на языке Python, вычисляющая вклад в плотность лагранжиана в соответствии с уравнениями (3.2)-(3.5).
python
def energy_density_components(rho, r, P):
"""
Вычисление компонент плотности энергии.
Соответствует уравнениям (3.2)-(3.5) в основном тексте.
"""
r2 = r**2 + 1e-12 # Регуляризация вблизи нуля
# Градиентная энергия (соответствует L_, первое слагаемое)
drho = np.gradient(rho, r)
e_grad = P.alpha * drho**2
# Фазовая энергия (соответствует L_, второе слагаемое)
e_phase = (P.k2 / 2.0) * (rho**2) / r2
# Энергия потенциала (соответствует V())
e_pot = (P.beta / 2.0) * (rho**2) + (P.gamma / 2.0) * (rho**4)
# Вихревая энергия (соответствует L_)
omega2 = 2.0 * (P.n_plus * P.n_minus)**2 / (r2**2)
w_omega = (rho / P.rho0)**P.p_omega
e_vortex = (P.delta_omega / (4.0 * P.Lambda_omega**2)) * w_omega * omega2
return {
"gradient": e_grad,
"phase": e_phase,
"potential": e_pot,
"vortex": e_vortex
}
Примечание: В полной версии кода присутствуют дополнительные члены и оптимизации.
Полный код, реализующий описанный метод, а также скрипты для воспроизведения всех рисунков и таблиц данной статьи, доступен по ссылке: [DOI/URL на репозиторий].
|
Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души"
М.Николаев "Вторжение на Землю"