Единая теория всего

Description: Новости науки и техники. Всё то, о чём раньше Вы могли только мечтать. Магия современности.

dyvniy M
Topic author, Администратор
Администратор
Avatar
dyvniy M
Topic author, Администратор
Администратор
Age: 36
Reputation: 1
Loyalty: 1
Posts: 3209
Joined: Wed, 10 Oct 2012
With us: 6 years 11 months
Профессия: Программист
Location: Россия, Москва
ICQ Website Skype VK

#7by dyvniy » Tue, 3 Oct 2017, 16:29:43

Общая теория относительности в многомерном пространстве
https://ru.wikipedia.org/wiki/Общая_теория_относительности_в_многомерном_пространстве
Spoiler
О́бщая тео́рия относи́тельности в многоме́рном простра́нстве — это обобщение общей теории относительности на пространство-время с размерностью больше или меньше 4. Эта теория даёт основу для так называемой геометризации взаимодействий — одного из двух путей (наряду с калибровочным подходом) к построению единой теории поля. Она состоит из различных физических теорий, которые пытаются обобщить теорию относительности Эйнштейна на более высоких размерностях. Такая попытка обобщения находится под большим влиянием теории струн и М-теории. От других многомерных моделей общая теория относительности в многомерном пространстве отличается фиксированным видом используемой лагранжевой плотности — в данной теории это может быть только скалярная кривизна.

Содержание [скрыть]
1 Математическая основа
2 Физическая интерпретация высших измерений
3 История
4 Экспериментальная проверка
5 Примечания
6 Литература
Математическая основа[править | править вики-текст]
Как известно, уравнения Эйнштейна для гравитации, получаемые варьированием из действия Эйнштейна — Гильберта, не содержат никаких внутренних ограничений на размерность пространства и его сигнатуру, и содержат лишь очень слабые ограничения на топологию. Они лишь связывают локально для некого пространства метрический тензор, который описывает геометрические свойства этого пространства, с тензором энергии-импульса, который описывает содержащиеся в этом пространстве материальные (негравитационные) поля.

Размерность, топология и сигнатура пространства должны быть заданы дополнительно, что позволяет легко обобщить общую теорию относительности на пространства с большим или меньшим числом измерений как собственно пространства, так и времени. Количество пространственных и временных измерений определяется сигнатурой метрического тензора, а точнее, количествами его собственных значений разных знаков, положительных и отрицательных. Например, в евклидовой квантовой гравитации фигурируют лишь 4 пространственных измерения вообще без временного.

В содержательной теории подобного типа, по-видимому, в пространстве должно быть не менее 4 измерений. Дело в том, что одномерное пространство вообще не может быть внутренне искривлено, кривизна двумерного пространства полностью определяется его скалярной кривизной, а трёхмерного — тензором Риччи, почему согласно с уравнениями Эйнштейна вне компактного распределения полей в таких пространствах никаких эффектов наблюдаться вообще не будет (кроме глобальных топологических, см. космическая струна). Только начиная с четырёхмерного пространства появляется дальнодействие гравитационного поля — оно может распространяться за пределы породившего его объекта и даже образовывать волны в пустом пространстве, что связано с тем, что описание кривизны, начиная с этой размерности, требует также знания тензора Вейля.

Высшая размерность пространства для уравнений Эйнштейна не ограничена. Поэтому можно рассматривать уравнения Эйнштейна в любом пространстве с размерностью более трёх. Основной проблемой при этом является физическая интерпретация высших размерностей.

Физическая интерпретация высших измерений[править | править вики-текст]
Мы живём в трёхмерном пространстве и одномерном времени. Наши приборы не фиксируют наличия высших измерений, которые вводятся в этой теории. Это пытаются объяснить разными способами, исторически первый из них возник в теории Калуцы — Клейна: высшие размерности в каждой точке имеют замкнутую топологию (в виде сфер, торов или многообразий Калаби — Яу) с диаметрами порядка планковской длины, поэтому они никак не проявляют себя в обычных условиях. Чтобы «развернуть» эти размерности, нужна огромная энергия, так как возбуждения полей по ним имеют субпланковскую длину волны и соответствующую энергию. Эта возможность называется компактными дополнительными измерениями.

С другой стороны, можно считать, что все измерения равноправны, но наблюдаемые нами физические поля и взаимодействия каким-то образом привязаны к четырёхмерной гиперповерхности — бране — в пространстве большей размерности. Такой подход популярен среди приверженцев теории струн и позволяет, как утверждается, решить проблему тёмной материи.

Наиболее простой моделью пространства, которая позволяет объединить все 4 вида фундаментальных взаимодействий является 10-мерная (11-мерная в теориях с суперсимметрией) со следующими измерениями:

0-е измерение {\displaystyle x^{0}=ct} {\displaystyle x^{0}=ct} — время;
1-е измерение {\displaystyle x^{1}=x} {\displaystyle x^{1}=x} — «длина»;
2-е измерение {\displaystyle x^{2}=y} {\displaystyle x^{2}=y} — «ширина»;
3-е измерение {\displaystyle x^{3}=z} {\displaystyle x^{3}=z} — «высота»;
4-е измерение {\displaystyle x^{4}} x^{4} — электрический заряд;
5-е измерение {\displaystyle x^{5}} x^{5} — гиперзаряд;
6-е измерение {\displaystyle x^{6}} {\displaystyle x^{6}} — проекция изоспина;
7-е измерение {\displaystyle x^{7}} x^{7} — цвет 1;
8-е измерение {\displaystyle x^{8}} {\displaystyle x^{8}} — цвет 2;
9-е измерение {\displaystyle x^{9}} {\displaystyle x^{9}} — цвет 3.
Из-за своей компактности, дополнительные измерения вводятся в уравнения как колебательные степени свободы.

История[править | править вики-текст]
После создания общей теории относительности, которая является релятивистской геометрической теорией гравитации, теоретики стали пытаться объединить с ней теорию электромагнетизма Максвелла также геометрическим путём. Как оказалось, сделать это в рамках четырёх измерений невозможно. Это стало ясно после провала теории Вейля, который пытался объединить гравитацию и электромагнетизм в рамках четырёхмерного пространства, используя сложную геометрию с кручением (геометрия Вейля). Эта теория давала физические следствия, противоречащие экспериментальным, например, скорость хода часов зависела в ней от их истории.

Впервые попытку объединить гравитацию и электромагнетизм в рамках пяти измерений предпринял Т. Калуца (см. теория Калуцы — Клейна). Пятимерные уравнения Эйнштейна путём (4+1)-расщепления удалось разделить на четырёхмерные уравнения Эйнштейна и уравнения Максвелла. Неясной в таком подходе является причина такого расщепления и требование, которое пришлось предъявить к допустимым преобразованиям координат (они должны оставлять неизменной и равной единице электромагно-электромагнитную компоненту метрики) — это влечёт потерю общей ковариантности теории. Но наиболее существенным недостатком теории стало верхняя граница на отношение заряда частицы к её массе, совпадающая по форме с ограничением на существование горизонта событий в пространстве чёрной дыры Рейсснера — Нордстрёма, которому противоречат электроны и все другие известные заряженные элементарные частицы.

Открытие в 1960-х Вайнбергом, Саламом и Глэшоу единства электрослабого взаимодействия позволило вывести и слабые взаимодействия из уравнений Эйнштейна, правда для этого их размерность пришлось увеличить до семи. Таким образом происходит нарастание размерности пространства:

3 измерения — «классический мир»
4 измерения — общая теория относительности (гравитация)
5 измерений — теория Калуцы-Клейна (гравитация и электромагнетизм)
7 измерений — электрослабое взаимодействие + ОТО (гравитация, электромагнетизм и слабое взаимодействие)
10 измерений — хромодинамика + электрослабое взаимодействие + ОТО (гравитация, электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействия)
11 измерений — хромодинамика + электрослабое взаимодействие + ОТО + суперсимметрия (супергравитация)
12 измерений — супергравитация с двухмерным временем (теория Барса)[1]
Экспериментальная проверка[править | править вики-текст]
В настоящее время (2010 год) предположение о существовании дополнительных измерений продолжает развиваться благодаря огромному количеству теоретических рассуждений, но не имеет никаких экспериментальных подтверждений, в отличие от четырёхмерной общей теории относительности. В частности, в одном из вариантов пятимерной теории относительности электрический заряд не является инвариантом в гравитационном поле и его величина может меняться в зависимости от гравитации[источник не указан 2814 дней]. Для экспериментальной проверки этого предложено, например, изучать эффект Холла, когда Земля находится в перигелии и в афелии. Однако, чувствительность современной аппаратуры недостаточна для обнаружения предсказываемых эффектов.

Ввиду невозможности проверки многомерных обобщений ОТО в лабораторных условиях, ведётся наблюдение за космическими объектами, чья мощная гравитация могла бы выявить новые явления, но пока тоже безрезультатно.
Image

dyvniy M
Topic author, Администратор
Администратор
Avatar
dyvniy M
Topic author, Администратор
Администратор
Age: 36
Reputation: 1
Loyalty: 1
Posts: 3209
Joined: Wed, 10 Oct 2012
With us: 6 years 11 months
Профессия: Программист
Location: Россия, Москва
ICQ Website Skype VK

#8by dyvniy » Fri, 6 Oct 2017, 18:15:02

Магнитный подшипник невозможен?
Основанные только на постоянных магнитах.
http://izobreteniya.net/proverka-shemyi-magnitnogo-podvesa-na-postoyannyih-magnitah/
Spoiler
Проверка схемы магнитного подвеса на постоянных магнитах
Ниже рассмотрена конструкция магнитного подвеса Николаева, который утверждал, что можно обеспечить левитацию постоянного магнита без упора. Показан опыт с проверкой работы данной схемы.

Сами неодимовые магниты продаются в этом китайском магазине. Скидка с помощью плагина Гугл Хром: от 5,5% с покупок.

Магнитная левитация без затрат энергии — фантастика или реальность? Можно ли сделать простейший магнитный подшипник? И что же на самом деле показал Николаев в начале 90-х? Давайте рассмотрим эти вопросы. Каждый, кто когда-либо держал в руках пару магнитов, наверняка задавался вопросом: «Почему не получается заставить один магнит парить над другим без посторонней поддержки? Обладая таким уникальным свойством, как постоянное магнитное поле, они отталкиваются одноименными полюсами совершенно без затрат энергии. Это великолепная основа для технического творчества! Но не все так просто.

Еще в 19 веке британский ученый Earnshaw доказал, что используя только постоянные магниты, невозможно устойчиво удерживать левитирующий объект в гравитационном поле. Частичная левитация или, иначе говоря, псевдолевитация, возможна лишь при механической поддержке.



Как сделать магнитный подвес?

Простейший магнитный подвес можно сделать за пару минут. Понадобятся 4 магнита в основании,чтобы сделать опорную базу, и пара магнитов, закрепленных на самом левитирующим объекте, в качестве которого можно взять, например, фломастер. Тем самым мы получили парящую конструкцию с неустойчивым равновесием по обе стороны оси фломастера. Стабилизировать положение поможет обычный механический упор.

простейший магнитный подвес с упором
Простейший магнитный подвес с упором

Эту конструкцию можно настроить таким образом, чтобы основной вес левитирующего объекта ложился на опорные магниты, а боковая сила упора была настолько мала, что механическое трение там практически стремится к нулю.

Теперь было бы логично попытаться заменить механический упор на магнитный, чтобы добиться абсолютной магнитной левитации. Но, к сожалению, сделать это не получается. Возможно, дело в примитивности конструкции.

Альтернативная конструкция.

Рассмотрим более надежную систему такого подвеса. В качестве статора используются кольцевые магниты, сквозь которые проходит ось вращения подшипника. Оказывается, в определенной точке кольцевые магниты обладают свойством стабилизировать другие магниты вдоль своей оси намагниченности. А в остальном имеем то же самое. Нет устойчивого равновесия вдоль оси вращения. Это и приходится устранять регулируемым упором.

Рассмотрим конструкцию более жесткую.

Возможно здесь удастся стабилизировать ось при помощи упорного магнита. Но и здесь так и не удалось добиться стабилизации. Возможно, упорные магниты нужно размещать с обеих сторон от оси вращения подшипника. В интернете давно обсуждается видео с магнитным подшипником Николаева. Качество изображения не позволяет детально рассмотреть эту конструкцию и складывается впечатление что ему удалось добиться устойчивой левитации исключительно при помощи постоянных магнитов. При этом схема устройства идентична показанной выше. Добавлены лишь второй магнитный упор.

Проверка конструкции Геннадия Николаева.

Сначала посмотрите полное видео, на котором показан магнитный подвес Николаева. Этот ролик заставил сотни энтузиастов в России и за рубежом попытаться сделать конструкцию, которая смогла бы создать левитацию без упора. Но, к сожалению, в настоящее время не создана действующая конструкция такого подвеса. Это заставляет усомниться в модели Николаева.



Для проверки была сделана точно такая-же конструкция. Кроме всех дополнений были поставлены такие же, как у Николаева, ферритовые магниты. Они слабее неодимовых и не выталкивают с такой огромной силой. Но проверка в серии экспериментов принесла только разочарование. К сожалению, и эта схема оказалась нестабильной.

Заключение.

Проблема в том что кольцевые магниты, какими бы сильными они не были, не в состоянии удержать ось подшипников в равновесии при том усилии со стороны боковых упорных магнитов, которое нужно для ее боковой стабилизации. Ось просто соскальзывают в сторону при малейшем движении. Другими словами, сила, с которой кольцевые магниты стабилизируют ось внутри себя, всегда будет меньше силы, необходимой для стабилизации оси в боковом направлении.

Так что же все-таки показал Николаев? Если более внимательно посмотреть это видео, то возникает подозрение, что при плохом качестве видео просто не видно игольчатый упор. Случайно ли Николаев не старается демонстрировать самое интересное? Не отвергается сама возможность абсолютной левитация на постоянных магнитах, закон сохранения энергии здесь не нарушается. Возможно, еще не создали такую форму магнита, которая создаст необходимую потенциальную яму, надежно удерживающую связку других магнитов в устойчивом равновесии.

Далее схема магнитного подвеса

Схема магнитного подвеса на постоянных магнитах
Чертеж магнитного подвеса на постоянных магнитах

МП общий видМП леваяМП правая МП торец

Использованы материалы с сайтов youtube.com и форума matri-x.ru
Image

dyvniy M
Topic author, Администратор
Администратор
Avatar
dyvniy M
Topic author, Администратор
Администратор
Age: 36
Reputation: 1
Loyalty: 1
Posts: 3209
Joined: Wed, 10 Oct 2012
With us: 6 years 11 months
Профессия: Программист
Location: Россия, Москва
ICQ Website Skype VK

#9by dyvniy » Tue, 20 Nov 2018, 18:02:05

Скольжение. Супер скользкий материал.
керамический сплав бора, алюминия и магния (AlMgB14), получивший название ВАМ.
Его коэффициент трения не превышает 0,02 (для сравнения: у тефлона – 0,05, а у покрытой смазкой стали – 0,16).
Spoiler
Микрофотография нового покрытия (справа) на стальной подложке (слева). Темные пятна на металле – включения карбида. Толщина покрытия составляет 2-3 мкм

Процесс нанесения покрытия требует участия лазера. Яркий пучок света – плазма из нового вещества, наносимая на подложку (справа)

Трение – «ахиллесова пята» любой механической системы. Трение поглощает значительную часть энергии, которую мы тратим на движение. Оно приводит к изнашиванию деталей. Как хорошо было бы, если б можно было покрыть их таким материалом, который был бы одновременно весьма твердым и очень «сколькзким»! Это бы решило массу проблем и позволило сэкономить целую кучу энергии. И такое покрытие, похоже, появилось.

«Представьте себе насос, обычный водяной насос, - говорит глава группы разработчиков Брюс Кук (Bruce Cook), - в нем имеется турбина, которая и перемещает жидкость. Когда ротор ее вращается, между неподвижной частью (статором) и вращающимися лопастями возникает трение. Это трение приводит к тому, что для движение требуется дополнительное усилие, оно же ведет к изнашиванию контактирующих поверхностей – и к снижению срока службы насоса».

Покрытие, которое предлагают использовать Брюс Кук и его коллеги, имеет в основе керамический сплав бора, алюминия и магния (AlMgB14), получивший название ВАМ. По словам ученых, ВАМ обладает замечательной твердостью, а дополнительные свойства ему можно придать, включив в его состав диборид титана (TiB2) – распространенный компонент, входящий в состав сверхтвердых материалов для обработки металлов. По твердости получившийся материал уступает только тому же дибориду титана и алмазу.

Обнаружен новый материал был почти случайно, в ходе исследования, посвященного работе с термоэлектричеством – материалами, которые вырабатывают ток при нагревании. Выяснилось, что ВАМ этого не делает, но обладает другими прекрасными свойствами. Кстати, твердость его обнаружилась просто из практики: ученые просто измучились, пытаясь нарезать, измельчить или отполировать образцы этого вещества. В итоге, поняв, что они столкнулись с материалом, обладающим замечательной твердостью, часть времени была посвящена ему.

Выяснилось, что ВАМ обладает еще одним необычным свойством: он в несколько раз более скользкий, чем тефлон. Его коэффициент трения не превышает 0,02 (для сравнения: у тефлона – 0,05, а у покрытой смазкой стали – 0,16).

Вообще, открыто это вещество было еще в 1999 г. – с тех пор специалисты пытались создать оптимальные технологии его применения. Действительно, изготавливать отдельные детали из этого вещества будет и расточительно, и сложно. Поэтому ученые разработали технологию нанесения его в виде покрытия, для чего используется мощный лазер, превращающий образец вещества в раскаленную плазму, которая уже тончайшим слоем наносится на компоненты.
https://www.chipmaker.ru/topic/68687/page__view__findpost__p__978941
Image


Forum name: Технокалипсис
Description: Новости науки и техники. Всё то, о чём раньше Вы могли только мечтать. Магия современности.

Quick reply


Enter the code exactly as it appears. All letters are case insensitive.
Confirmation code
:) ;) :hihi: :P :hah: :haha: :angel: :( :st: :_( :cool: 8-| :beee: :ham: :rrr: :grr: :* :secret: :stupid: :music: View more smilies
   

Return to “Технокалипсис”

Who is online (over the past 15 minutes)

Users browsing this forum: 1 guest