Чё там внезапно случилось по электромегнетизму и геометрии⁠⁠

Там в физике сейчас наметился большой шухер. Поскольку вы, вероятно, не совсем ядерный физик, поэтому объяснять будем на уровне ЭБОНИТОВЫЙ ПАЛОЧКИ.

Короче, раньше в физике был раздрай, шатание и сплошная деградация.

Потом пришёл Ньютон и сказал, что свет — это шарики.

Потом пришло ещё дофига чуваков и устроили холивар про то, частица фотон или волна.

Потом пришёл Эйнштейн с теорией относительности и сказал, что мир вообще другой, а Ньютон может идти лесом.

Потом открыли квантовый мир, где казалось, что логику вообще отбило напрочь. Некоторые всерьёз поверили в бога и пришельцев, потому что не может быть нормальный мир настолько глючным.

И вот тут наши новые друзья из вчерашнего исследования наконец-то поняли, как всё вписать в одну систему.

Раньше думали так:

— Общая теория относительности была для гравитации, электродинамика для электромагнетизма, квантовая механика для микромира. И между собой они что-то никак не скрещивались нормально, только через очень странные конструкции.

— То, что электрон ведёт себя хрен пойми как — то как вероятностное облако, то как частица, то вообще непонятно — мы считаем, что оно просто вот так, и нехрен спрашивать.

— Почему все электроны имеют абсолютно одинаковый заряд — непонятно! Тоже нехрен спрашивать. Так настроено.

И так далее.

И вот выяснилось, что есть такая система, где все эти вопросы получают чёткие ответы.

Работа вот, опубликовали только вчера.

Очень упрощая, как Эйнштейн сказал, что гравитация — это не сила, а искривление геометрии. Если вы не в курсе, это уже давно не сила, а особенность пространства-времени. Вот и тут говорят, что электромагнетизм работает примерно так же.

Это тоже особое искривление пространства-времени, просто другого типа.

Теперь тут предлагается другой подход:

— Электромагнетизм полностью описывается геометрией пространства-времени.

— Нет отдельных "зарядов" и "полей" — это всё проявления одной и той же геометрии.

— Электрический заряд — просто определенная деформация пространства-времени.

— Движение заряженных частиц — движение по естественным геодезическим путям в этом искривленном пространстве.

Представьте, что у вас есть линейка. В обычной физике с общей теории относительности, когда вы перемещаете эту линейку из одной точки пространства в другую, её длина не меняется и всегда остаётся 45 сантиметров. В пространстве Вейля ковариантная производная метрического тензора не равна нулю, то есть линейка меняет длину, если её двигать. В соседней комнате растёт, а в коридоре уменьшается. Но строго по определённому закону.

Для электромагнетизма можно предположить именно такое пространство. И оно внезапно нашлось.

Учёные начали бегать по нему с линейками. Воображаемо.

Если считать в нём, то всё элегантно сходится:

— Уравнения Максвелла выводятся из математического постулата, что "Природа стремится минимизировать изменчивость геометрии пространства". И вот если эта метрика гармоническая, то получаются именно влияние электромагнетизма.

— "Облако" заряда электрона постоянно колеблется со скоростью света. Проще говоря, электрон не является статичной частицей — он всё время "дрожит" с со скоростью света, но делает это по кругу, поэтому в среднем движется медленнее.

— Когда вы смотрите на быстро колеблющийся во времени электрон из движущейся системы отсчета, часть этих колебаний "перекладывается" в пространственные колебания. Это как если бы вы ехали на поезде и видели, как дерево, качающееся вверх-вниз, начинает казаться качающимся еще и вперед-назад. Можете ещё попрыгать, чтобы лучше понять электрон на примере дерева.

— А значит, не нужно пытаться понять, откуда эта волновая природа частиц — она естественно возникает из геометрической теории!

— И на десерт — почему заряд одинаковый? Потому что уравнение Максвелла имеет устойчивые решения только при определённых значениях заряда. Том самом, как у всех электронов.

Всё становится математически очевидно.

Если теория верна, многие постулаты современной физики (например, дуализм волны-частицы, квантование заряда) могут оказаться просто следствиями геометрии пространства-времени, а не отдельными аксиомами, которые нужно принимать на веру.

Сама работа почти целиком состоит из адовой математики, но общую идею, в основе которой очень красивое предположение про геометрию, вы уже поняли. Так что вы теперь тоже своего рода ядерный физик. Теоретический.


via