Забелязахме, че използвате Ad Blocker

Разбираме желанието ви за по-добро потребителско изживяване, но рекламите помагат за поддържането на форума.

Имате два варианта:
1. Регистрирайте се безплатно и разглеждайте форума без реклами
2. Изключете Ad Blocker-а за този сайт:
    • Кликнете върху иконата на Ad Blocker в браузъра
    • Изберете "Pause" или "Disable" за този сайт

Регистрирайте се или обновете страницата след изключване на Ad Blocker

Отиди на
Форум "Наука"

Станислав Янков

Потребител
  • Брой отговори

    2561
  • Регистрация

  • Последен вход

  • Days Won

    1

ВСИЧКО ПУБЛИКУВАНО ОТ Станислав Янков

  1. Увито с относително малък радиус четвърто пространствено измерение W=T и разгърнати до прави (с почти безкраен или с безкраен радиус) три пространствени измерения X, Y и Z е еквивалентно на разгърнато до право четвърто пространствено измерение W=T и увити в сфера три пространствени измерения X, Y и Z (ако игнорираме измерението Z, за да представим на негово място четвъртото пространствено измерение W=T - триизмерната сфера става двуизмерен X+Y диск на Поанкаре). По този начин два диска на Поанкаре, които са увитите в кръг дължина Х и широчина Y (ако присъстваше и височината Z, щеше да е сфера - сфера на Риман с диск на Поанкаре вътре в нея, както го представя Пенроуз) представляват момент от миналото отдолу и момент от бъдещето отгоре. При нулева скорост на движение между два обекта тези два диска на Поанкаре ще са свързани с прави линии, подобно на цилиндър, а с увеличаването на скоростта между обектите, докато достигне скоростта на светлината С, единия диск на Поанкаре (долния, ако е фиксиран горния и обратното, което ми изглежда по-правилното представяне - да се завърта диска на бъдещето според скоростта) ще започне да се върти спрямо другия неподвижен диск. Колкото по-голяма става скоростта на движение от 0 до 1с (скоростта на светлината), толкова по-голямо е завъртането на подвижния диск от 0 градуса-до 180 градуса (1 Пи Радиан), като накрая, при 180 градуса, цилиндъра се превръща в двата конуса на миналото и бъдещето от пространствено-времевата диаграма на Минковски. При това завъртане, съчетано и с усукване, линиите, които свързват двата диска право надолу в случая на цилиндъра, остават прави, но се налага да се разтягат все повече в процеса на завъртане (с увеличаването на скоростта между два обекта), ако не искат да се откъснат от местата си на закрепване върху дисковете, което именно дава хиперболичната, седловидна форма на пространство-времето, гледано чрез двуизмерен евклидов екран. Хиперболичното естество става все по-изразено, колкото по-голяма е скоростта между два обекта (колкото по-голямо е завъртането между двата диска). От тук, като представяне на същото нещо, но от по-различна перспектива (по-различен "ъгъл", по-различна гледна точка) идва и представянето на нещата като ADS/CFT-correspondence:
  2. Ние наблюдаваме (и най-често разсъждаваме) през двуизмерния евклидов екран Е2 на първото изображение (червената рамка). Благодарение на триизмерното ни движение и на опита, формиран чрез него, въпреки двуизмерното ни зрително възприятие ние се досещаме, че първата картина изобразява не само широчина и височина, но също така и дълбочина, представяна от все по-малките размери на всичко, колкото е то по-далече от нас в дълбочина, при сравняването на същите неща, когато са близо до нас. По този начин, чрез тази "дълбочинна" деформация в линиите на двуизмерната картина, ние се досещаме за наличието на третото пространствено измерение, макар да виждаме двуизмерно. На следващите две изображения са дадени двете координатни системи на Кен и Барби в един и същи момент от време, докато Барби се движи с някаква скорост спрямо Кен. Точките В и С в координатната система на Кен са разположени по същия начин, както точките D и А в координатната система на Барби. Виждаме, как при преместването на нашия анализ от координатната система на Кен към координатната система на Барби, точките се преместват по хиперболичен кръг (кръг в хиперболично пространство, наблюдавано през двуизмерен евклидов екран). Хиперболичната деформация тук, в тези двуизмерни пространствено-времеви диаграми на Минковски, ясно показва наличието на допълнително пространствено измерение, точно както "дълбочинната" деформация при първата картина ясно показва наличието на трето, "скрито" пространствено измерение, освен двете явни и недвусмислени измерения дължина и широчина на картината. Това допълнително пространствено измерение е четвъртото пространствено измерение W, защото релативистките ефекти, описвани от специалната теория на относителността, не допускат изменения с промяната на скоростта по широчината У и по височината Z, а само по дължината по посоката на движение Х и по новата ос на времето. Така на пръв поглед бихме решили, че оста на времето в пространствено-времевата диаграма на Минковски всъщност е и оста на четвъртото пространствено измерение W (в началото аз постъпвах така ). Всъщност, това е фалшиво, фантомно, виртуално изображение на четвъртото пространствено измерение, продукт от ефекта на лещата (подобно на оптичните и гравитационни лещи), докато реалното състояние на W и начинът му на свързване с останалите три пространствени измерения X, Y и Z е по-различен. Ефектът на лещата се получава от наличието на някакво огъване на четвъртото пространствено измерение W, чрез което огъване се формира и хиперболичния характер на пространствено-времевата диаграма на Минковски. Естествено, огъване може да има дори и при трите обичайни пространствени измерения, но поради прекалено големия (клонящ към безкрайност от наша гледна точка) радиус на нас те могат да ни се струват прави. Ако имаме два кръга, захванати един с друг посредством пръчки (цилиндър), фиксираме неподвижно единия кръг и завъртим в някаква посока другия кръг - пръчките ще се усукат до двата конуса (минал и бъдещ) на пространствено-времевата диаграма на Минковски. Лесно се забелязва, че при подобна операция се наблюдават едновременно два различни ефекта - завъртане и разтягане (в процеса на завъртане пръчките се налага да увеличат своята дължина, ако не искат да се откъснат от местата си на закрепване). Ето така се получава хиперболичното естество на пространство-времето зад двумерния евклидов екран на диаграмата на Минковски. Много е важно през цялата време да си даваме сметка, че цялото това завъртане, усукване и разтягане се случва не в областта на обичайните три пространствени измерения X, Y и Z, а в допълнително и очевидно недостъпно за нас пространство извън трите измерения, което се формира от съчетаването на допълнителното четвърто пространствено измерение W с трите обичайни. Именно в това допълнително, отвъдно пространство, в допълнение на движението през обичайните три измерения, става изминаването на повече или по-малко път през пространство-времето при специалната теория на относителността и също така там се "крият" и гравитационните "кривини", описвани чрез общата теория на относителността. При съчетаването на четвъртото измерение W с посоката на движение Х се получава хиперболичния диск на Поанкаре.
  3. Я - потърси, за какво и как се ползва СТО, особено в ракетната сфера и после пак ела да си поговорим...
  4. Тогава защо няма тежки катастрофи навсякъде, където се ползва СТО? Такава грешка е драматична и катастрофална и ако я имаше - всичко, базирано на СТО, щеше да катастрофира.
  5. Отдавна СТО се използва навсякъде, особено в Космоса, особено в комуникациите (а и не само при тези в Космоса, но и при масовите мобилни мрежи на Земята). Без СТО въобще няма да можеш да комуникираш с космическите апарати (например - МКС) и всички опити, свързани с Космоса, ще завършват със страхотни трагедии (много, даже всички космонавти и астронавти ще измрат без комуникациите със Земята, базирани и на СТО). Така че, ако имаше такава фрапантна грешка в СТО, каквато подозираш ти - въобще нямаше да можем да се откачим от Земята, всички космически мисии щяха да завършват с катастрофа и максимума ни щяха да бъдат самолетите и вертолетите.
  6. При такова положение всички изчисления в практичен план, които правиш, например чрез които изчисления пускаш спътници в Космоса и изследователски апарати на Луната и на далечните планети и т.н., ще катастрофират и няма да имаш нито един успех. Ще се загуби комуникацията с тях, още веднага, дори мобилните мрежи няма да работят при толкова фундаментална грешка и объркване в СТО...
  7. Всичко това са изображения на хиперболични, конформни дискове на Поанкаре. Те се получават по един от два начина. Първият начин е чрез вертикален срез на триизмерната цялостна хиперболична форма (ситуацията б) на следващото изображение). Това е същата форма, чието хоризонтално а)-разрязване дава седловидната хиперболична форма, върху която се нанасят конусите на бъдещето и миналото от диаграмата на Минковски. Вторият начин за получаване на диска на Поанкаре е чрез сферата на Риман и това се ползва от Роджър Пенроуз. Имаме триизмерната топология на римановата сфера, гледана/регистрирана през двуизмерния евклидов екран отгоре и това представя горната половина на римановата сфера като хиперболичен, конформен диск на Поанкаре, формиран от екватора на наблюдаваната/регистрираната част на римановата сфера.
  8. По отношение на физиката, всички видове неевклидови геометрии, които могат да се използват, имат само един рационален смисъл - да представят повече на брой пространствени измерения през по-малко на брой пространствени измерения. Например - форми в три пространствени измерения през двуизмерен евклидов екран: При Лоренцовите трансформации измеренията широчина и височина по посока на движението не участват. Затова пространствено-времевите диаграми на Минковски ги игнорират и представят двуизмерна координатна система, съставена само от времето и посоката на движението (която е и дължината по посока на движението), под интуитивната форма на двуизмерен евклидов екран, като какъвто функционира човешкото зрение. Понеже пространствено-времевата диаграма на Минковски по никакъв начин не се занимава с широчината и с височината по посока на движението - кривината, топологията, която хиперболичния характер на диаграмата реално представя в допълнително трето измерение не се намира в широчината и във височината, нито в дължината/посоката на движението, която е едната от двете координати на двуизмерния евклидов екран, а се намира в допълнителното, четвърто пространствено измерение w, до което ние нямаме пълноценен достъп, за разлика от трите пространствени измерения х, у и z, а го регистрираме само като релативистките ефекти на специалната теория на относителността и като кривината на пространство-времето на общата теория на относителността. Като цяло, пълната форма, която представя хиперболичното изображение, е тази отдясно: Тя може да се разреже по два различни начина - по хоризонтала (синия разрез а) и по вертикала (лилавия разрез б): Разрезът по хоризонтала дава добре познатата седловидна форма, която вече разгледахме във връзка с диаграмата на Минковски в началото (първото от следващите три изображения), а разрезът по вертикала дава формата, която се ползва в ADS/CFT-кореспонденцията (второто изображение). По отношение на диаграмата на Минковски най-подходящите са двата конуса - третата форма от третото изображение: Всичко това са различни огъвания в четвъртото пространствено измерение w, които са представяни под формата на диаграми за целите на различни теории. Част от формите на хиперболичните изображения се делят на конформни и проективни. При конформните форми под двуизмерния евклидов екран се представя триизмерно изображение, затворено в кръг: Тук големият кръг-хиперболична "Вселена" се гледа през вече споменавания многократно двуизмерен евклидов екран (хиперболичният кръг е триизмерен) и правите линии на евклидовия екран при конформната форма са огънати линии (които в хиперболичното пространство са си прави евклидови линии, но през евклидовия екран с по-ниска измерност се наблюдават като огънати). Тези огънати линии са свързани под ъгли от 90 градуса с големия хиперболичен кръг-"Вселена". При проективното представяне чрез специфична математична и геометрична процедура кривите хиперболични линии се изправят: След това, чрез Дискът на Поанкаре (дискът, образуван от екватора на следващото изображение) и чрез модела на Белтрами-Клайн се стига сферата на Риман, употребявана в теорията на Роджър Пенроуз: Това са стъпките, по които Роджър Пенроуз достига до Сферата на Риман, която употребява в теорията си, а ето как се връзват тези неща и с първоначалните мои неумели опити да опиша реалността на четвъртото пространствено измерение/време, която заподозрях още преди година-две: На изображение а) е дадено стандартното евклидово разположение на координатите х и t (=w според мен), ползвано при диаграмите на Минковски. На b) се вижда същото неща в хиперболична конформна форма (много забавно, долната част на b) съвпада с четвъртото изображение отгоре, което пробвах преди месец, когато все още си нямах и представа за всички изброени тук неща, научени вчера и днес, от цитираната по-горе книга на Роджър Пенроуз ). На изображение с) е дадено проективното представяне, а на изображение d) е дадено същото проективно представяне, но с разменени места на х и w=t (не може да се спори, че пространственото измерение х е право, а не огънато) и това пък съвпада с друго мое изображение, два дни след онова отпреди месец . Така, като поразцъкаме внимателно детайлите на хиперболичното представяне, започва да се очертава като все по-вероятно наличието на огънато четвърто пространствено измерение w, което да е причината за релативистките ефекти, описвани от Специалната теория на относителността (това четвърто пространствено измерение е причината и за гравитационните ефекти, описвани от Общата теория на относителността, но там то се съчетава с обичайните, разгърнати, прави три пространствени измерения не по хиперболичен начин, както е в СТО, а по елиптичен неевклидов такъв). Дори ако приемем нещата буквално и си представим четвъртото пространствено измерение w=t като кръг с радиус почти 300 000 километра (диаметър от почти 600 000 километра) - това пак би било нищожно по-малко от наглед безкрайните разгърнати (прави, а не увити като w) три пространствени измерения х, у и z. И когато се съчетава извитото w с наглед правите x, y и z - получава се ефект на лещата (подобна на оптичната и гравитационната леща), при който измерението w е огънато, но заради нашите доминиращо евклидови разбирания ние все търсим начини да го представяме като право (w=t в изображението а), под формата на вертикалното t и на хоризонталното х в диаграмата на Минковски. Тук обаче задължително трябва да имаме предвид, че всичко по-горе не е реалната форма на четвъртото пространствено измерение w, и реалния начин, по който то взаимодейства с обичайните три пространствени измерения. Всичко дотук са все диаграмни форми на представяне на една четиримерна пространствено, хипер-Вселена, която ние, заради ежедневния ни опит, непрекъснато се мъчим да разглеждаме като триизмерна пространствено, плюс нещо като измерение-време - една бледа сянка на действителната четиримерна хипер-Вселена. Освен това, където играят процеси, подобни на оптичната леща - може да има и разлики в мащаба, поради което въобще да не говорим за диаметър от 600 000 километра, а за нещо много по-малко, с околопланкови размери. И нищо не пречи по някакъв начин, на споменатите околопланкови размери, да присъстват и повече от четири пространствени измерения (шест, осем, десет, единадесет, дванадесет или дори повече)...
  9. Добре! Детайл по детайл! Очите са най-интензивното, най-мощното, най-доминиращото човешко сетиво. А ние виждаме чрез двуизмерен евклидов екран Е2: Например - ето наблюдението чрез двумерния евклидов екран Е2 на предната част на този Кьонигсег. Ние виждаме двуизмерно евклидово Е2, но можем да се движим триизмерно Е3, затова спокойно можем да обиколим Кьонигсега и да го огледаме през двуизмерния ни зрителен евклидов екран Е2 от всички страни: По абсолютно същия начин, заради доминацията на зрението и неговия двуизмерен евклидов екран Е2, визуално ние разглеждаме особеностите на специалната теория на относителността преди всичко чрез двуизмерната диаграма на Минковски, върху която релативистките особености се представят чрез двете координати х (или сх - посоката на движението и дължината по посоката на движението) и t (или сt - времето): Всеки триизмерен обект, като Кьонигсега, може да бъде разгледан чрез двуизмерния евклидов екран Е2 не само директно отпред, отзад и отстрани, а от всяка възможна перспектива, включително от предната му дясна страна: Точно по същия начин ние бихме могли да си "завъртим" (или пък който много държи - да "се завъртим") по-горната двуизмерна диаграма на Минковски и да я "разгледаме" от по-различен ъгъл (по-различна перспектива, както при последното изображение на колата: Тук ние разбираме това представяне през плоския евклидов екран Е2 (в червено отгоре) и гледана през този екран Е2, ситуацията ни изглежда като двумерната (х+t или cx+ct) диаграма на Минковски. Но гледано в триизмерната форма t+x+y, всъщност ние забелязваме, че нещата съвсем не са плоски, а имат хиперболична деформация по измерението у, точно както Кьонигсега не се състои само от предната му част, а има и странична, и задна, и т.н., което можем да регистрираме, чак когато обиколим колата през третото измерение извън двете на зрителния ни двуизмерен евклидов екран Е2. По същия начин тук времето t (ct) всъщност е четвъртото пространствено измерение w и това означава, че демонстрираното на последното изображение огъване (деформация, кривина) всъщност не е в обичайното триизмерно пространство x+y+z, както е при колата, затова него ние не можем просто така да го обиколим и да го огледаме. Това е допълнително пространство w(t,ct)+x+y ИЗВЪН (ОТВЪД) достъпното ни пространство в x+y+z (по-конкретно след 4:40 минути от времето на следващия клип): Това допълнително пространство на w+x+y е недостъпно за нас - него ние не можем просто така да го обиколим и да го разгледаме оттук-оттам и само можем да се досещаме за неговото съществуване косвено, чрез релативистките ефекти на специалната теория на относителността. Точно както се досещаме косвено за инфрачервената и ултравиолетовата светлина, макар да не можем да я виждаме, заради ограниченията на нашите очи.
  10. При време t = w допълнително четвърто пространствено измерение, имаме следното изменение в сравнение с Галилеевите трансформации: Това е диаграмата на Галилеевите трансформации. При нея с увеличението на скоростта на даден обект спрямо разглеждания винаги като неподвижен (началото на диаграмата долу-вляво) наблюдател, лъчът на движение на подвижния обект се завърта все по-надясно, докато не съвпадне с оста х при мигновено преместване (ако не съществуваше ограничението до скоростта на светлината с). Всичко (отстоянията х и времевите интервали t) си е едно и също през цялото време, няма никакви изменения на времевите и пространствените отрязъци - Евклидова геометрия. При диаграмата на Минковски забелязваме следните разлики: Тук става едно преместване на разглежданите точки по хиперболична крива, в зависимост от координатната система на кой от движещи се един спрямо друг обекти разглеждаме ситуацията - О или О`. Получава се така, защото нашето възприятие е двуизмерно-евклидово (двуизмерен евклидов екран, който предпочитаме заради опита ни - зрението е най-мощното и интензивно човешко сетиво и доминира човешките разбирания и представи, формирани от човешкия опит през целия му живот). В действителност ситуацията изглежда е следната: Понеже t е допълнително четвърто пространствено измерение w, което ние не можем лесно да отчитаме на нашия двуизмерен евклидов екран (третото измерение ни е много по-лесно за открояване и разбиране), ние разглеждаме ситуацията като плоска двуизмерна диаграма х+t, наблюдавана отгоре-надолу по оста z. Всъщност, бидейки t четвърто пространствено измерение w, то формира незабележима за нас хиперболична деформация в обема на t/w+х+z, която деформация се реализира ИЗВЪН обичайния, добре познат ни обем на трите пространствени измерения x+y+z. Така четвъртото пространствено измерение t=w формира релативистките ефекти при плоското пространство-време на Специалната теория на относителността. Това, обаче е само началото на заключенията, които могат да се направят чрез разглеждането на времето t като четвърто пространствено измерение w...
  11. Да, теоремата на Еми Ньотер играе много важна роля, но още не я разбирам добре, макар да прочетох някои добри неща в тази връзка, затова този въпрос го оставям за по-нататък, след Пенроуз, когато, живот и здраве, успея да разбера нещата със степените на свобода по-добре от сега. Някакъв напредък има - честите повторения някога, след като ми беше посочена важността на теоремата на Ньотер (когато бях упрекван, че повторенията с очевидно неразбиране от моя страна са смешни, а всъщност го правех, за да запомня тази тема като важна - до тогава въобще не си давах никаква сметка за важността ѝ) свършиха своята работа и сега съм наясно, че в бъдещ момент ще се наложи и на това нещо да обърна по-сериозно внимание. Всичко по реда си, едно по едно и - ще видим какво ще стане накрая...
  12. Пътят към реалността. Пълен справочник за законите на Вселената (Роджър Пенроуз). Страхотна книга! Написано е всичко важно, включително пълно обяснение на туисторната теория на самия Пенроуз, но не само и всички неща са обяснени достатъчно подробно, не само за лаик като мен! Бях си свалил вече английската версия на книгата, но си купих и превода на български и не съжалявам - така четенето и разбирането вървят много по-бързо, особено при сравнение с английската версия! Сега вече най-пълноценно ще мога да препроверя вече твърдо установилото се мое убеждение, че ефектите на времето и квантово-механичните неопределености се дължат на увити на околопланкови дължини допълнителни пространствени измерения над трите обичайни разтегнати от нашето ежедневие (но понеже пространствените измерения над три, включително и четвъртото времево, са увити в нищожни размери - не са достъпни за нас по друг начин, освен като релативистките и квантовите ефекти на време и като квантовите неопределености). Казано накратко - или всичките измерения, три разгърнати плюс допълнителни увити, са реални или всички измерения, три разгърнати плюс допълнителни увити, са нещо нереално, а всъщност продукт на нашето въображение (както съзнателно, така и подсъзнателно).
  13. Първоначално започваме с това, което започнах да наричам флипбук-реалност - смяна на състоянията на цялата Вселена през планкови отрязъци време, което е много подобно на смяна на филмовите кадри на филм при прожектиране. Този процес се регулира от закономерностите на квантовата механика и формира ентропията и Стрелата на времето. На следващото ниво имаме четири пространствени измерения, които се комбинират под най-различни форми (съотношения) помежду си и тези комбинации дават особеностите на специалната и общата теория на относителността. Три от пространствените измерения (обичайните три пространствени) са разтегнати, прави (дори и да имат някаква нищожна, невъзможна за регистрация кривина), а четвъртото (времевото) измерение е увито до едноизмерна окръжност/влакно на Хопф/паралел на Клифърд и е с околопланков размер. Причината за тази разлика между трите и четвъртото измерение е Големия взрив или така да се каже - "стереографската деформация". В своята напълно симетрична форма отпреди Големия взрив, без никакви деформации (стереографски или други), всичките четири измерения се въртят със скоростта на светлината (обаче в тази им форма липсва Стрела на времето). Може да има и повече от четири измерения, но четирите дават най-лесно регистрируемите ефекти над реалността, предизвикани от тяхното съществуване. Всеки отделен кадър на вселенския филм, всяко отделно листче на флипбук-реалността съдържа огромен брой влакна Хопф/времеви окръжности на четвъртото пространствено измерение, огромен брой съчетания между четирите измерения, които ние възприемаме едновременно (при съобразяване с принципа на забраната на Паули при фермионите). Всяко едно състояние в покой на всеки обект от всичко, което се движи с най-различни скорости в един и същи момент и/или заема различни пространствени местоположения, представлява отделно влакно на Хопф/времева окръжност на четвъртото пространствено измерение w=t, съчетано по специфичен, персонален начин с останалите три измерения х+у+z.
  14. Всичко, което Пенроуз представя със символа С, сам или допълнен с някакъв друг символ (например СР - комплексен план или комплексно пространство) и под което има предвид "комплексно", както и символа Р (например в РТ - проективно туисторно пространство), когато означава "проективно", всъщност по този начин се описва ДОПЪЛНИТЕЛНО пространство ИЗВЪН, ОТВЪД (Отвъдното! ) пространството, формирано от трите пространствени измерения х+у+z. Това допълнително пространство извън (отвъд) х+у+z се формира чрез четвъртото пространствено измерение w=t, както само` (като окръжността S1/"1-сфера"/влакно на Хопф), така и в съчетание с едно или повече от останалите три измерения х, у и z.
  15. Книга "The road to reality - a complete guide to the laws of the Universe" (Роджър Пенроуз): "15.4 The Clifford bundle In this example, we get a bit serious! The base space M is to be a 2-dimensional sphere S2 and the bundle manifold Beta turns out to be a 3-sphere S3 . The fibres V are circles S1 (‘1-spheres’). This is commonly referred to as the Hopf fibration of S3 , a topological construction pointed out by Heinz Hopf (1931). But Hopf’s procedure was explicitly based (with due reference) on an earlier geometrical construction of ‘Clifford parallels’, due to our friend (from Chapter 11) William Clifford (1873). I shall call S3 geometrically fibred in this way the Clifford bundle. The most revealing way to obtain the Clifford bundle is first to consider the space C2 of pairs of complex numbers (w, z). (The relevant structure of C2 , here, is simply that it is a 2-dimensional complex vector space; see §12.9.) Our bundle space B (= S3 ) is to be thought of as the unit 3-sphere S3 sitting in C2 , as defined by the equation (see the end of §10.1) |w|2 + |z|2 = 1 This stands for the real equation u2 + v2 + x2 + y2 = 1, the equation of a 3-sphere, where w = u + iv and z = x + iy are the respective expressions of w and z in terms of their real and imaginary parts. (This is in direct analogy with the equation of an ordinary 2-sphere x2 + y2 + z2 = 1 in Euclidean 3-space with real Cartesian coordinates x, y, z.) To obtain the fibration, we are going to consider the family of complex straight lines through the origin (i.e. complex 1-dimensional vector sub-spaces of C2 ). Each such line is given by an equation of the form Aw + Bz = 0, where A and B are complex numbers (not both zero). Being a 1-complex=dimensional vector space, this line is a copy of the complex plane, and it meets S3 in a circle S1, which we can think of as the unit circle in that plane (Fig. 15.8). These circles are to be our fibres V = S1 . The different lines can meet only at the origin, so no two distinct S1 s can have a point in common. Thus, this family of S1s indeed constitute fibres giving S3 a bundle structure. What is the base space M? Clearly, we get the same line Aw+Bz=0 if we multiply both A and B by the same non-zero complex number, so it is really the ratio A : B that distinguishes the lines from one another. Either of A or B can be zero, but not both. The space of such ratios is the Riemann sphere as described at some length in §8.3. We are thus to identify the base space M of our bundle as this Riemann sphere S2 . Thus we can see that S3 may be regarded as an S1 bundle over S2. (We must not expect such a relation as this for other dimensions, if we require bundle, base space, and fibre all to be spheres. However, it actually turns out that S7 may be viewed as an S3 bundle over S4, as can be obtained (with care) by replacing the complex numbers w and z in the above argument by quaternions;[15.4] also, S15 can be regarded as an S7 bundle over S8, where w and z are now replaced by octonions (see §11.2 and §16.2); but this does not work for any other higher-dimensional sphere. This family of circles in S3, called Clifford parallels, is a particularly interesting one. The circles, which are great circles, twist around each other, remaining the same distance apart all along (which is why they are referred to as ‘parallels’). Any two of the circles are linked, so they are skew (not co-spherical). In Euclidean 3-space, straight lines that are skew (not coplanar) have the property that they get farther apart from one another as they move out towards inWnity. The 3-sphere, however, has positive curvature, so that the Clifford circles, which are geodesics in S3 , have a compensating tendency to bend towards each other in accordance with the geodesic deviation effect considered in §14.5 (see Fig. 14.12). These two effects exactly compensate one another in the case of Clifford parallels; see Fig. 15.9. To get a picture of the family of Clifford parallels, we can project S3 stereographically from its ‘south pole’ to an equatorial Euclidean 3-space, in exact analogy with the corresponding stereographic projection of S2 to the Euclidean plane that we adopted in our study of the Riemann sphere in §8.3 (see Fig. 8.7). As with the stereographic projection of S2 , circles on S3 map to circles in Euclidean 3-space under this projection. See Fig. 33.15 for a picture of the family of projected Clifford circles. This configuration had some seminal significance for twistor theory, and the relevant geometry will be described in §33.6." Като заместим разните комплексни и имагинерни подходи с реално, увито на околопланкови дължини четвърто пространствено измерение w=t, получаване следното тълкувание на написаното (подчертавам МОЕ тълкуване - да не се приписва на самия Пенроуз, ако нещо греша): Двуизмерната сфера S2 е сфера на Риман, наблюдавана от триизмерна перспектива. S3 е триизмерна сфера с околопланков размер, част от която е двуизмерната сфера на Риман. Окръжностите S1 (1-сфери) са четвъртото пространствено измерение w=t, увито на околопланкови дължини и това представлява влакно на Хопф или паралел на Клифърд (част от пакет на Клифърд). Кръгът, ограничен в окръжността S1 (четвъртото пространствено измерение w=t), която се формира от пресичането на плоскостта Az+Bw=0, представлява двумерно пространство, образувано от четвъртото пространствено измерение и дължината по посока на движението, когато има движение (w(t)+x) и е ограничено от диаметъра на окръжността S1 (четвъртото пространствено измерение w=t или 1-сфера). Много важно тук е уточнението, че числата А и В не могат да бъдат и двете нула, нито може различните S1 (w=t) да имат обща точка (различните линии могат да се срещат само в началото, както е написано). Това точно отговаря на наблюдаемия факт, че в един и същи момент можем да виждаме множество обекти с най-различни скорости спрямо нас (множество различни съотношения между w(t) и х+у+z), но не можем (поне при фермионните структури - принцип за забраната на Паули) да регистрираме два различни обекта на едно и също място в един и същи момент. Така всеки един изграден от фермиони (или представляващ фермион) обект във Всечената си има уникална, специфична само за него комбинация от три пространствени и едно времево (четвърто пространствено, но увито във влакно на Хопф, с околопланков размер) измерение. Естествено, тази възможност за едновременна регистрация на множество различни пространствено-времеви съотношения (съчетания между четвъртото пространствено измерение и останалите три пространствени измерения w(t)+х+у+z) си има своят предел - ние не можем да възприемаме в един и същи момент същите съотношения назад в миналото (нашите спомени от миналото са просто записи в твърдия диск на мозъка ни) и напред в бъдещето и това е в резултат на квантовите закономерности. Отлична работа на Пенроуз, въпреки комплексните и имагинерните сложнотии - точно до такова нещо ми се искаше да достигна в началото, когато започнах да смятам времето за четвърто пространствено измерение, но скрито, недостъпно за нас! Ще видим, как продължават нещата по-нататък...
  16. Както ми се струва, че измерението х (дължината по посока на движението) е свързано с увитото на околопланкова дължина четвърто пространствено измерение w=t(1D) и дава плоскостта х+w(t), по някакъв подобен начин трябва да са свързани с w(t) и широчината у и височината z. Както сферата на Риман има окръжност w=t(1D) и има кръг x+w(t), така има и обем (пространството в сферата на Риман над и под кръга x+w(t)). Този обем позволява на w(t) да се съчетае с още едно от останалите две измерения y и z и ако сферата на Риман е w(t)+x+y, то z се "крие" в централната точка О по подобен начин, по който четвъртото пространствено измерение w(t) се крие в нещо като сферата на нашата Вселена x+y+z, а пък ако сферата на Риман е w(t)+x+z, тогава в централната точка О се крие измерението y. Три разтегнати, прави измерения и четвърто увито измерение е еквивалентно на три увити измерения и четвърто право, разтегнато измерение от друга гледна точка и в тази перспектива на увити х, у и z (оптична леща) и право, разтегнато w(t)-светлинен лъч през лещата, последното може да играе ролята на холографски/стереографски проявяващ лъч и така нашата Вселена ще бъде триизмерната сянка на един четириизмерен пространствено континуум.
  17. Само от един ненаблюдаващ не зависи нищо. Ако зависеше - само месец ненапускане (наблюдение) на родния ни град щеше да води до драматични за нас промени на цялата останала Вселена, която не наблюдаваме. Дори къщите си нямаше да намираме вечер, след връщането ни от работа, понеже не сме ги наблюдавали с часове и неопределеността им е видяла сметката…
  18. Едва ли, защото дори и ние да не го виждаме в някой момент, някой друг може и да го регистрира в същия момент, а дори и да не се регистрира от нито едно живо, биологично същество - той взаимодейства с купища други природни неща, които го поддържат непрекъснато определен на макроскопично ниво. Вътрешните процеси на едно дърво и дори процесите между атомите на някой камък, да не говорим за непрекъснатите им сблъсъци с всякаквите видове електромагнитни вълни навсякъде (включително и в Космоса) не оставят особено широк мегдан за неопределеността на макрониво.
  19. Това са много интересни въпроси, но на този етап в тази област съм още по-зле подготвен от останалите, които се мъча да разуча в момента (а трябва да се съгласим, че историите на Пенроуз и на Ads-Cft-кореспонденцията са доста сложни за разбиране, особено пък без отлично владеене на математиката). Нелокалностите и заплитанията са неизбежни за по-сериозно занимание с тях в някой момент, но засега за мен това ще бъде някой по-късен момент.
  20. Именно квантовата нелокалност е силен източник на подозрение за повече-измерни и сложно преплетени помежду си ефекти. Отиди на първата страница на тази тема и виж видеото, което съм споделил във втория си коментар там - 11:20 минути след началото на клипа.
  21. Под събирателното понятие “време” всъщност се крият три различни неща (според мен) - индивидуалното усещане за време (вътрешния часовник на човешката психика), което е най-неточно и изцяло индивидуално, релативисткото време (СТО и това, което обсъждаме в момента във връзка с Пенроуз), което е разликата в темпа на протичане на големи съвкупности от процеси в зависимост от скоростите на движение между обектите и накрая е квантовото (или пък макроскопичното от друга гледна точка) време (смяната на “филмовите” кадри), което дава стрелата на времето и няма нищо общо с филм - филмовите кадри са само опит за подсказка, чрез асоциация с нещо познато. С “филмовите кадри” просто имам предвид, че тук, при квантовото (макроскопичното) време, става дума за процес извън релативистките ефекти и различните темпове на времето (различните ходове на часовниците) при различните скорости на движение на обектите един спрямо друг.
  22. Аз това не съм го цитирал случайно, макар да го намерих едва вчера! Вече смятам да го надграждам с моята позиция за само четири измерения, но всичките пространствени, без време (времето възниква като макроскопичен ефект заради стереографската форма на съчетание между трите и четвъртото пространствено измерение, която форма на съчетание играе ролята на оптична леща)... Иначе - естествено е да се търсят нови пътища напред, защото очевидно не е изяснено абсолютно всичко на този свят и да няма повече какво ново да се достига. А сега - да продължим с надграждането на Пенроуз! На изображението се вижда, че според Пенроуз точката на настоящето в центъра на пространствено-времевата диаграма на Минковски представлява сфера на Риман. На това изображение отдясно нещата не са дадени точно, защото елипсата на проективното туисторно пространство, в която лъчът от тримерността се представя като точка z (при мен в предните ми коментари това е двумерното пространство, съставено от четвъртото пространствено измерение w=t, съчетано с х, което е дължината по посока на движението), другаде се дава като средата на сферата на Риман. На това изображение онази област на туисторното пространство от горното изображение, в която е точката на светлинен лъч z и в която е дадена и сферата на Риман (точката на настоящето в диаграмата на Минковски) всъщност е областта в средата сферата на Риман, както е дадено на това изображение. Четвъртото пространствено измерение/време w/t представлява едномерния пръстен по ръба на сферата, а вътрешността, оградена от този пръстен е двумерното пространство х (дължина по посока на движението) + w/t (четвърто пространствено измерение/време), което на горното изображение е дадено като проективното туисторно пространство. На долното изображение двумерното (туисторно по Пенроуз) пространство x+w/t е само онзи ограден от времето (w=t/1D) участък. Двумерната плоскост извън него (Wessel plane) са си обичайните две пространствени измерения х/дължина (по посока на движението) и у/широчина, а ако пуснем перпендикулярно нагоре и височината z - плоскостта x+y ще си стане обичайната тримерна Вселена x+y+z. Сферата на Риман не само е достъпна в изключително малък размер (дължините на Планк), но също така е и ИЗВЪН трите пространствени измерения x+y+z, защото включва допълнителното четвърто пространствено измерение w=t. Но макар и "извън", на околопланкови дължини тя е плътно вплетена в трите разгърнати измерения и така се намира навсякъде в пространството на Вселената (но е достижима само на планкови дължини - до нея достигат само светлината и всички останали неща с нулева маса, които се движат със скоростта на светлината, докато всичко останало, което е с произволна маса в покой и се движи с подсветлинни скорости, се намира в x+y+z извън сферата на Риман). На този етап аз не успявам да разбера, какво налага на Пенроуз да включва в теориите си повече от четири измерения, след като четирите измерения изглеждат напълно достатъчни да обяснят доста ясно неговите изображения!
  23. twistor theory | The Spectrum of Riemannium (wordpress.com) Here, in my 100th post, I am going to write about some old fashioned idea/s, likely “crackpot” to some current standards, but it also shares interesting ideas with Sci-Fi and real scientific topics like the recently introduced “time crystals” by Wilczek. The topic today is: a forgotten (likely wrong) multitemporal theory of relativity! Why did I choose such a crazy topic? Firstly, it is an uncommon topic. Multitemporal theories or theories with extra time-like dimensions are generally given up or neglected by the physics community. The reasons seem to be broad: causality issues (closed time-like curves “are bad”), the loss of experimental evidence (time seems to be 1D, doesn’t it?), vacuum instabilities induced/triggered by QM with extra time-like dimensions and many others (some of them based on phislophical prejudices, I would say). From the pure mathematical viewpoint, extra time-like dimensions are posible and we can handle them in a similar way to space-like dimensions, but some differences arise. Let me remark that there is a complete branch of mathematics (sometimes called semi-riemannian geometry) that faces with spaces with multiple temporal dimensions (spaces with more than one temporal coordinate, generally more than minus, or plus-dependind on your sign convention). The second reason is that I am very interested in any theory beyond the Standard Model, and particularly, any extension of Special Relativity that has been invented and in any extension that could be built from first principles. Extended theories of relativity beyond Special Relativiy do exist. The first theory Beyond Standard Special Relativity, to my knowledge, was metarelativity, namely: extended special relativity allowing “tachyons”. It was pioneered by Recami, Sudarshan, Pavsic and some other people, to quote only some of the people I have in mind right now. Perhaps, the next (known) trial was Snyder Non-Commutative spacetime. It extends relativity beyond the realm of commutative spacetime coordinates. After these “common” extended relativities, we also have (today): deformed special relativities like Doubly or Triply Special Relativities and q-deformed versions like kappa-Minkovski spacetime and some other models like the de Sitter (dS) relativity. These theories are “non mainstream” today, but they certainly have some followers (I am one of them) and there are clever people involved in their development. Let me note that Special Relativity seems to hold yet in any High Energy experiment, so extended relativities have to explain the data in such a way that their deformation parameters should approach the Minkonvskian geometry in certain limits. Even the Kaluza-Klein approach to extra spacelike dimensions is “a deformed” version of Special Relativity somehow! Some more modern versions of extended relativities are the theory of relativity in Clifford spaces ( pioneered by Carlos Castro Perelman and Matej Pavsic, and some other relatively unknown researchers), a theory based in relativity in (generalized) phase spaces with a (generalized) Finsler geometry or the very special relativity. In fact, Finsler geometries triggered another extension of special relativity long ago. People call this extension VERY SPECIAL relativity (or Born reciprocal relativity in phase space, a Finsler spacetime), and other people anisotropic spacetime relativity (specially some people from Russia and Eastern Europe). Perhaps, there are some subtle details, but they share similar principles and I consider very special relativity and finslerian relativity as “equivalent” models (some precision should be done here from a mathematical perspective, but I prefer an intuitive approach in this post). Remember: all these extensions are out there, irrespectively you believe in them or not, such theories do exist. A different issue IS if Nature obeys them or not closer or not, they can be built and either you neglect them due to some conservative tastes you have (Occam’s razor: you keep Minkovskian/General Relativity since they can fit every observation at a minimum ” theoretical cost”) or you find some experimental fact that can falsify them (note that they can fix their deformation parameters in order you avoid the experimental bounds we have at current time). My third reason to consider this weird and zenzizenzizenzic post is to be an open mind. String theory or loop quantum gravity have not been “proved” right in the experiments. However, they are great mathematical and theoretical frameworks. Nobody denies that, not me at least. But no new evidences from the alledged predictions of string theory/Loop Quantum Gravity have been confirmed so far. Therefore, we should consider new ideas or reconsider old fashioned ideas in order to be unbiased. Feynman used to say that the most dangerous thing in physics was that everyone were working on the same ideas/theories. Of course, we can coincide in some general ideas or principles, but theory and experiment advances are both necessary. With only one theory or idea in the city, everything is boring. Again, the ultimate theory, if it exists, could be a boring theory, something like SM plus gravity (asymptotically safe) until and even beyond the Planck scale, but some people think otherwise. There are many “dark” and unglued pieces yet in Physmatics… The final reason I will provide you is that…I like strange ideas! Does it convert me in a crackpot? I wish you think otherwise! I wouldn’t be who I am if I enjoyed dogmatic ideas only. I use to distinguish crackpottery from “non-standard” models, so maybe, a more precise definition or rule should be provided to know what is the difference between them (crackpottery and non-stardardness) but I believe that it is quite “frame dependent” at the end. So…Let me begin now with a historial overview! 2. The search for unification and higher dimensional theories The unification of fundamental forces in a single theory or unified field theory was Einstein’s biggest dream. After the discovery that there was a pseudoeuclidean 4D geometry and a hidden symmetry in the Maxwell’s equations, Einstein’s quest was to express gravity in way that were consistent with the Minkovskian geometry in certain limit. Maxwell’s equations in 4D can be written as follows in tensor form: and where is the electromagnetic four-current. The symmetry group of these classical electromagnetic equations is the Poincare group, or to be more precise, the conformal group since we are neglecting the quantum corrections that break down that classical symmetre. I have not talked about the conformal group in my group theory thread but nobody is perfect! Eintein’s field equations for gravity are the following equations (they are “common knowledge” in general relativity courses): The invariance group of (classical or standard) general relativity is something called the diffeomorphism group (due to general covariance). The diffeomorphism group invariace tells us that every (inertial or not) frame is a valid reference frame to every physical laws. Gravity can be “locally given away” if you use a “free fall” reference frame. The fact that you can “locally” forget about gravity is the content of the Einstein’s equivalence principle. I will discuss more the different classes of existing equivalence principles in a forthcoming thread of General Relativity, but this issue is not important today. What else? Well, 4D theories seem not to be good enough to explain everything! Einstein’s himself devoted the last years of his life to find the unified theory of electromagnetism and gravity, ignoring the nuclear (quantum) interactions. It was his most famous failure beyond his struggles against the probabilistic interpretation of the “new” Quantum Mechanics. Eintein’s unification dreams was tried by many others: Weyl, Kaluza, Klein, Eddington, Dirac himself, Heisenberg,…Remember that Faraday himself tried to find out a relation between gravity and electromagnetism! And those dreams continue alive today! In fact, quantum field theory “unifies” electromagnetism and weak nuclear forces with the electroweak theory inside the Standard Model. It is believed that a Grand Unified Theory(GUT) should unify the electroweak force and the strong (nuclear) interaction at certain energy scale . X is called the GUT scale, and it is generally believed that it arises at about $latez 10^{15}$ GeV. Unification with gravity is thought to be “relevant” at Planck scale , or about GeV. Therefore, we can observe that there are two main “approaches” to the complete unification of the known “fundamental interactions”: 1st. The Particle Physics path. It began with the unification of electricity and magnetism. Then we discovered the nuclear interactions. Electromagnetism and weak interactions were unified in the 70s of the past 20th century. Then, it was conjectured that GUT unification would happen at high energy with Quantum Chromodynamics (the gauge theory of strong nuclear forces), and finally, the unification with gravity at Planck energy. Diagramatically speaking: 2nd. The Faraday-Einstein unification path. It begins with the unification of gravity and electromagnetism first! Today, it can be said that the entropic gravity/force approach by Verlinde is a revival of this second path. It is also the classical road followed by Kaluza-Klein theories: gauge fields are higher dimensional components of a “big metric tensor” which becomes “quantized” somehow. Diagramatically: An interesting question is if these two paths are related and how we bring out together the best ideas of both of them. From a purely historical reason, the first path has been favoured and it has succeeded somehow. The classical “second” path is believed to be “wrong” since it neglects Quantum Mechanics and generally it finds issues to explain what Quantum Field Theories do explain. Is it a proof? Of course, it is NOT, but Physics and Physmatics have experimental foundations we can not avoid. It is not only a question of “pure thought” to invent a “good theory”. You have to test it. It has to explain everything you do know until now. That is how the Occam’s razor works in Science. You have experiments to do and observations to explain…You can not come with a new theory if it is in contradiction with well-tested theories. The new theory has to include the previous theories in some limit. Otherwise, you have a completely nonsense theory. The second path to unification has lots of “hidden” stories and “strange theories”. Einstein’s works about teleparallelism and non-symmetrical metric tensor theories were induced by this road to unification. Has someone else followed this path? 3. Final relativity Answer to the last question: Yes! I am going to explain you the generally unknown theory of projective relativity! It was originally created by the italian physicist Fantappie, and it was studied and extended to multiple time-like dimensions via a bulgarian guy called Kalitzin and an italian physicist known as G. Arcidiacono. Perhaps it shares some points with the current five-dimensional theory advocated by P.Wesson, but it is a completely different (parallel likely) history. Fantappie (1901-1956) built a “projective” version of special relativity the he called “final relativity”. Today, it is known as de Sitter-relativity or de Sitter projective relativity, and according to Levy-Leblond, is one of the maximal deformations of kinematical groups available in classical physics! In fact, we can “see” the Fantappie’s final (projective) relativity as an anticipation of the cosmological constant as a physical reality. The cosmological constant IS a physical parameter in final relativity associated to the radius of the Universe. If you take this statement as “true”, you are driven to think that the cosmological constant is out there as a true “thing”. Giving up the mismatch between our current QFT calculations of vacuum energy, de Sitter relativity/final projective relativity does imply the existence of the cosmological constant! Of course, you should explain why our QFT are wrong in the way they are…But that is a different story. At current time, WMAP/Planck have proved that Dark Energy, a.k.a. the cosmological constant, is real. So, we should rethink about the way in which it enters in physics. Should we include a new symmetry in QFT (de Sitter symmetry) in order to solve the cosmological constant problem? It is a challenge! Usually, QFT are formulated in Minkovski space. But QFT calculations in Minkovski spacetime give no explanation of its cosmological value. Maybe, we should formulate QFT taking into accont the cosmological constant value. As far as I know, QFT defined on de Sitter spaces are much less developed that anti de Sitter spaces, since these ones are popular because of the adS/CFT correspondence. There are some interestings works about QFT in dS spaces in the arxiv. There are issues, though, e.g., the vacuum definition and QFT calculations in dS background are “harder” than the equivalent Minkovskian counterparts! But I believe it is a path to be explored further! Fantappie had also a hierarchical “vision” on higher dimensional spaces. He defined “hyperspherical” universes contained in rotational groups with euclidean dimensions and group parameters. He conjectured that the hierarchy of hyperspherical universes provided a generalization of Maxwell equations, and with the known connection between and , Fantappie tried the construction of a unified theory with extra dimensions (a cosmological theory, indeed), with the aid of his projective relativity principle. He claimed to be able to generalize Einstein’s gravitational field equations to electromagnetism, following then the second path to unification that I explained above. I don’t know why Fantappie final projective relativity (or de Sitter relativity) is not more known. I am not expert in the History of Physics, but some people and ideas remain buried or get new names (de Sitter relativity is “equivalent” to final relativity) without an apparent reason at first sight. Was Fantappie a crackpot? Something tells me that Fantappie was a weird italian scientist like Majorana but he was not so brilliant. After all, Fermi, Pauli and other conteporary physicists don’t quote his works. From projective relativity to multitemporal relativity What about “projective relativity”? It is based on projective geometry. And today we do know that projective geometry is related and used in Quantum Mechanics! In fact, if we take the limit of “projective” geometry, we end with “classical geometry”, and then becomes , the euclidean spaces, when the projective radius tends to “infinity”. Curiously, this idea of projective geometry and projective relativity remained hidden during several decades after Fantappie’s death (it seems so). Only G. Arcidiacono and N. Kalitzin from a completely different multitemporal approach worked in such “absolutely crazy” idea. My next exposition is a personal revision of the Arcidiacono-Kalitzin multitemporal projective relativity. Suppose you are given, beyond the 3 standard spatial dimensions new parameters. They are ALL time-like, i.e., you have a time vector We have timelike coordinates and “proper times” , with . Therefore, we will also have different notions or “directions” of “velocity” that we can choose mutually orthogonal and normalized. Multitemporal (projective) relativity arise in this dimensional setting. Moreover, we can introduce “different” ( a priori) universal constants/speeds of light and a projective radius of the Universe, R. Kalitzin himself worked with complex temporal dimensions and even he took the limit of temporal dimensions, but we will not follow this path here for simplicity. Furthermore, Kalitzin gave no physical interpretation of those extra timelike dimensions/paramenters/numbers. By the other hand, G. Arcidiacono suggested the following “extension” of Galilean transformations: These transformations are nonlinear, but they can be linearized in a standard way. Introduce normalized “times” in such a way: Remark: To be dimensionally correct, one should introduce here some kind of “elementary unit of time” to match the different powers of time. Remark(II): Arcidiacono claimed that with 2 temporal dimensions , and , one gets “conformal relativity” and 3 universal constants . In 1946, Corben introduced gravity in such a way he related the two speeds of light (and the temporal dimensions) so you get when you consider gravity. Corben speculated that could be related to the Planck’s legth . Corben’s article is titled A classical theory of electromagnetism and gravity, Phys. Rev. 69, 225 (1946). Arcidiacono’s interpretation of Fantappie’s hyperspherical universes is as follows: the Fantappie’s hyperspheres represent spherical surfaces in n dimensions, and these surfaces are embedded in certain euclidean space with (n+1) dimensions. Thus, we can introduce (n+1) parameters or coordinates and the hypersphere Define transformations with where are orthogonal matrices with for proper rotations. Then, and rotations in the plane are determined by rotation angles. Moreover, you can introduce (n+1) projective coordinates such as the euclidean coordinates are related with projective coordinates in the following way Projective coordinates are generally visualized with the aid of the Beltrami-Reimann sphere, sometimes referred as Bloch or Poincarè sphere in Optics. The Riemann sphere is used in complex analysis. For instance: This sphere is also used in Quantum Mechanics! In fact, projective geometry is the natural geometry for states in Quantum Physics. It is also useful in the Majorana representation of spin, also called star representation of spin by some authors, and riemann spheres are also the fundamental complex projective objects in Penrose’s twistor theory! To remark these statements, let me use some nice slides I found here http://users.ox.ac.uk/~tweb/00006/ Note: I am not going to explain twistor theory or Clifford algebra today, but I urge you to read the 2 wonderful books by Penrose on Spinors and Spacetime, or, in the case you are mathematically traumatized, you can always read his popular books or his legacy for everyone: The Road to Reality. Projective coordinates are “normalized” in the sense or It suggests us to introduce a pythagorean (“euclidean-like” ) projective “metric”: It is sometimes called the Beltrami metric. You can rewrite this metric in the following equivalent notation with and Some algebraic manipulations provide the fundamental tensor of projective relativity: Here so The D’Alembertian operator is defined to be in this projective space Using projective “natural” coordinates with to be simpler in our analysis, we get or But we know that And then, if , we have the projective D’Alembertian operator Here, is the tangent space (a projective space) with , and where . We can return to “normal” unprojective relativistic framework choosing with and , and . That is, in summary, we have that in projective relativity, using a proper relativistic reference frame, the position vector has NULL components excepting the 0th component ! And so, is a “special” reference frame in projective relativity. This phenomenon does not happen in euclidean or pseudoeuclidean relativity, but there is a “similar” phenomenon in group theory when you reduce the de Sitter group to the Poincaré group using a tool named “Inönü-Wigner” group contraction. I will not discuss this topic here! 4. Kalitzin’s metric: multitemporal relativity It should be clear enough now that from , via and , in the limit of infinite radius , it reduces to the cartesian euclidean spaces . Nicola Kalitzin (1918-1970), to my knowledge, was one of the few (crackpot?) physicists that have studied multitemporal theories during the 20th century. He argued/claimed that the world is truly higher-dimensional, but ALL the extra dimensions are TIME-like! It is quite a claim, specially from a phenomenological aside! As far as I know he wrote a book/thesis, see here http://www.getcited.org/pub/101913498 but I have not been able to read a copy. I learned about his works thanks to some papers in the arxiv and a bulgarian guy (Z.Andonov) who writes about him in his blog e.g. here http://www.space.bas.bg/SENS2008/6-A.pdf Arcidiacono has a nice review of Kalitzin multitemporal relativity (in the case of finite temporal dimensions), but I will modify it a litte bit to addapt the introduction to modern times. I define the Kalitzin metric as the following semiriemannian metric Remark (I): It is evident that the above metric reduce to the classical euclidean metric or the Minkovski spacetime metric in the limites where we write and . There is ANOTHER way to recover these limits, but it involves some trickery I am not going to discuss it today. After all, new mathematics requires a suitable presentation! And for all practical purposes, the previous reduction makes the job (at least today). Remark (II): Just an interesting crazy connection with algebraic “stuff” ( I am sure John C. Baez can enjoy this if he reads it)… i) If , then we have or 3D “real” (euclidean) space, with 0 temporal dimensions in the metric. ii) If , then we have or 4D pseudoeuclidean (semiriemannian?) spacetime, or equivalently, the (oldfashioned?) relativity with ONE imaginary time, i.e. with 1 temporal dimension and 1 “imaginary unit” related to time! iii) If , then we have or 5D semiriemannian spacetime, a theory with 2 temporal imaginary dimensions, or 1 complex number (after complexification, we can take one real plus one imaginary unit), maybe related to projective dS/adS relativity in 5D, with ? iv) If , then we have or 6D semiriemannian spacetime, a theory with 3 temporal dimensions and 3 “imaginary units” related to …Imaginary quaternions ? v) If , then we have or 10D semiriemannian spacetime, a theory with 3 temporal dimensions and 7 “imaginary units” related to …Imaginary octonions ? vi) If , then we have or 11D semiriemannian spacetime, a theory with 3 temporal dimensions and 8 “units” related to …Octonions ? Remark (III): The hidden division algebra connection with the temporal dimensions of higher dimensional relativities and, in general, multitemporal relativities can be “seen” from the following algebraic facts Remark (IV): Was the last remark suggestive? I think it is, but the main problem is how do we understand “additional temporal dimensions”? Are they real? Do they exist? Are they a joke as Feynman said when he derived electromagnetism from a non-associative “octonionic-like” multitemporal argument? I know, all this is absolutely crazy! Remark (V): What about temporal dimensions. In fact, Kalitzin multitemporal relativity and Kalitzin works speculate about having temporal dimensions! I know, it sounds absolutely crazy, it is ridiculous! Specially due to the constants it would seem that there are convergence issues and some other weird stuff, but it can be avoided if you are “clever and sophisticated enough”. Kalitzin metric introduces (a priori) “different” lightspeed species! If you faced problems understanding “light” in 4D minkovskian relativity, how do you feel about ? Therefore, we can introduce proper times ( note that as far as I know at current time, N. Kalitzin introduces only a single proper time; I can not be sure since I have no access to his papers at the moment, but I will in future, I wish!): Therefore, we can define generalized the generalized and parameters, the multitemporal analogues of and in the following way. Fix some and . Then, we have Define and (be aware with that last notation), where are defined via the next equation: and where Then or Therefore, we can define different notions of “proper” velocity: 5. Spacetime crystals and crystalline relativity: concepts and results In the reference frame where AND/IFF , then for all BUT there are “imaginary” components! That is, we have in that particular frame and thus This (very important) last equation is strikingly similar to the relationship of reciprocal vectors in solid state physics but extended to the whole spacetime (in temporal dimensions!)! This is what I call “spacetime crystals” or “crystalline (multitemporal) relativity”. Relativity with extra temporal dimensions allows us to define some kind of “relativity” in which the different proper velocities define some kind of (relativistic) lattice. Wilczek came to the idea of “time crystal” in order to search for “periodicities” in the time dimension. With only one timelike dimension, the possible “lattices” are quite trivial. Perhaps the only solution to avoid that would be consider 1D quasicrystals coming from “projections” from higher dimensional “crystals” (quasicrystals in lower dimensions can be thought as crystals in higher dimensions). However, if we extend the notion of unidimensional time, and we study several time-like dimensions, new possibilities arise to build “time crystals”. Of course, the detection of extra timelike dimensions is an experimental challenge and a theoretical one, but, if we give up or solve the problems associated to multiple temporal dimensions, it becomes clear that the “time crystals” in D>1 are interesting objects in their own! Could elementary particles be “phonons” in a space-time (quasi)crystal? Is crystalline (multitemporal) relativity realized in Nature? Our common experience would suggest to the contrary, but it could be interesting to pursue this research line a little bit! What would it be the experimental consequence of the existence of spacetime crystals/crystalline relativity? If you have followed the previous discussion: spacetime crystals are related to different notions of proper velocity (the analogue of reciprocal vectors in solid state physics) and to the existence of “new” limit velocities or “speeds of light”. We only understand the 5% of the universe, according to WMAP/Planck, so I believe that this idea could be interesting in the near future, but at the moment I can not imagine some kind of experiment to search for these “crystals”. Where are they? Remark: In Kalitzinian metrics, “hyperphotons” or “photons” are defined in the usual way, i.e., , so Remark(II): In multitemporal or crystalline relativities, we have to be careful with the notion of “point” at local level, since we have different notions of “velocity” and “proper velocity”. Somehow, in every point, we have a “fuzzy” fluctuation along certain directions of time (of course we can neglect them if we take the limit of zero/infinity lightspeed along some temporal direction/time vectors). Then, past, present and future are “fuzzy” notions in every spacetime when we consider a multitemporal approach! In the theory of relativity in Clifford spaces, something similar happens when you consider every possible “grade” and multivector components for a suitable cliffor/polyvector. The notion of “point” becomes meaningless since you attach to the point new “degrees of freedom”. In fact, relativity in Clifford spaces is “more crystalline” than multitemporal relativity since it includes not only vectors but bivectors, trivectors,… See this paper for a nice review: http://vixra.org/pdf/0908.0084v1.pdf Remark (III): Define the “big lightspeeds” in the following way or Then, we have where we note that or The bound is saturated whenever we have or . Such conditions, or the hypothesis of unidimensional time, leave us with the speed of light barrier, but IT IS NO LONGER A BARRIER IN A MULTITEMPORAL SET-UP! Remark (I): Just for fun…Sci-Fi writers are wrong when they use the “hyperspace” to skip out the lightspeed barrier. What allows to give up such a barrier is MULTITEMPORAL TIME or the hypertime. Of course, if they mean “hyperspacetime”, it would not be so wrong. It is trivial to observe that if you include extra SPACE-LIKE dimensions, and you keep Lorentz Invariance in higher-dimensions, you can NOT scape from the speed of light limit in a classical “way”. Of course, you could use wormholes, Alcubierre drives or quantum “engines”, but they belong to a different theoretical domain I am not going to explain here. Not now. Remark (II): If we suppose that every speed of light is constant (homogeneity in extradimensional time) and if we suppose, in addition to it, that they are all equal to the same number, say the known , i.e., if we write then we can easily obtain that And then, we have 1) n=3 (0 timelike dimensions) implies that 2) n=4 (1 timelike dimension) implies that 3) n=5 (2 timelike dimensions) implies that 3) n=6 (3 timelike dimensions) implies that 4) n=7 (4 timelike dimensions) implies that 5) n=8 (5 timelike dimensions) implies that 6) n=9 (6 timelike dimensions) implies that 7) n=10 (7 timelike dimensions) implies that n=11 (8 timelike dimensions) implies that 9) n=12 (9 timelike dimensions) implies that … 10) ( timelike dimensions) implies that , and you can travel to virtually any velocity !!!!!!But of course, it seems this is not real, infinite timelike dimensions sound like a completely crazy stuff!!!!! I should go to the doctor… Remark(III): The main lesson you should learn from this is that spacelike dimensions can not change the speed of light barrier. By the contrary, the true power of extra timelike dimensions is understood when you realize that “higher dimensional” excitations of “temporal dimensions” provide a way to surpass the speed of light. I have no idea of how to manage this, I am only explaining you what are the consequences of the previous stuff. Remark (IV): Just for fun (or not). I am a big fan of Asimov’s books. Specially the Foundation series and the Robot stories. When I discovered these facts, long ago, I wondered myself if Isaac Asimov met Kalitzin/Arcidiacono (I think he could not meet Fantappie or Fantappie’s works about projective relativity but I am sure he knew a little bit about hyperspace and hypertime, despite the fact he, as many others at current time, confused the idea of hyperspace and hypertime, but sometimes he seemed to know more than he was explaining. I am not sure. I am not a Sci-fi writer…But I suppose he knew “something”…But not exactly these facts). I think to remember a quote from one of his books in which a character said something like “(…)One of the biggest mistakes of theoretical physicists is to confuse the hyperspace unlimited C with the bounded velocity c in usual relativity(…)”. I think these are not the exact words, but I remember I read something like that in some of his books. I can not remember what and I have no time to search for it right now, so I leave this activity to you…To find out where Asimov wrote something very close to it. Remember my words are not quite exact, I presume…I have not read a “normal” Sci-Fi book since years ago! 6. Enhanced galilean relativity Arcidiacono worked out a simple example of multitemporal theory. He formulated the enhacen galilean group in the following way with the velocity, the acceleration, the jerk,… the (n-3)th order velocity. He linearized that nonlinear group using the transformations and it gives … So we have a group matrix The simplest case is usual galilean relavity The second simpler example is two time enhaced galilean relativity: If we use that and , then we have and then With 2 times, we have , and moreover, the free point particle referred to satisfies (according to Arcidiacono) Let us work out this case with more details where we have 3 spatial coordinates (x,y,z) and two times (t,t’). Performing the above transformations with velocities and , and with . If , then , so a second order velocity becomes the constant acceleration in that frame. Furthermore implies that and That is, invariant mechanics under uniformly accelerated motion with “multiple” velocities is possible! In fact, in this framework, uniformly accelerated motion seems to be “purely inertial”, or equivalently, it seems to be “fully machian”!!!! If uniformly accelerated gravitational field is applied to the point particle, then, in this framework, it seems to suggest that it “changes” the time scale a quantity and it becomes a uniform motion! If a body moves unofrmorly, changing the scale of time, in multitemporal relativity, ib becomes uniformaly accelerated! I don’t understand this claim well enough, but it seems totally crazy or completely …Suggestive of a purely machian relativity? Wilczek called it “total relativity” long ago… 7. Conformal two-time relativity and gravitation A conformal relativity with two time dimensions and two time dimensions was also studied by Arcidiacono (quite naively, I believe). He studied also a metric with a conformal time Note that implies that . It implies some kind of hyperbolic motion and Remark: . Introductin a second time , then , where and again produces the “classical relativity”. Remark(II): Projective special relativity should produce some kind of “projective general relativity” (Arcidiacono claimed). This is quite a statement, since the diffeomorphism group in general relativity contains “general coordinate transformations”. I am not sure what he meant with that. Anyway, a projective version of “general relavity” is provided by twistor theory or similar theories, due to the use of complex projective spaces and generalizations of them. Conformal special relativity should imply some class of conformal general relativity. However, physical laws are not (apparently) invariant under conformal transformations in general. What about de Sitter/anti de Sitter spaces? I have to learn more about that and tell you about it in the future. Classical electromagnetism and even pure Yang-Mills theories at classical level can be made invariant under conformal transformations only with special care. Quantum Mechanics seems to break that symmetry due to the presence of mass terms that spoil the gauge invariance of the theory, not only the conformal symmetry. Only the Higgs mechanism and “topological” terms allow us to introduce “mass terms” in a gauge invariant way! Any way, remember that Classical Mechanics is based on symplectic geometry, very similar to projective geometry in some circumstances, and Classical Field Theories also contain fiber fundles and some special classes of field theories, like Conformal Field Theories or even String Theory, have some elements of projective geometry in their own manner. Moreover, conformal symmetries are also an alternative approach to new physics. For instante, Georgi created the notion of a “hidden conformal sector” BSM theory, something that he called “unparticles”. People generalized the concept and you can read about “ungravity” as well. Unparticles, ungravity, unforces…Really weird stuff!!! Did you think multiple temporal dimensions were the only uncommon “ugly ducks” in the city? No, they weren’t…Crazy ideas are everywhere in theoretical physics. The real point is to find them applications and/or to find them in real experiments! It happened with this Higgs-like particle about 127GeV/c². And I think Higgs et alii will deserve a Nobel Prize this year due to it. Remark (III): Final relativity, in the sense of Fantappie’s ideas, has to own a different type of Cosmology… In fact it has. It has a dS relativity Cosmology! The Stantard Cosmological Model fits the vacuum energy (more precisely we “fit” ). It is important to understand what is. The Standard Cosmological Model does not explain it at all. We should explore the kinematical and cosmological models induced by the de Sitter group, and its associated QFT. However, QFT on dS spaces are not fully developed. So, that is an important research line for the future. 8. Hyperspherical electromagnetism and multitemporal relativity Arcidiacono generalizes electromagnetism to multitemporal dimensions (naively he “wrongly” thought he had unified electromagnetism and hydrodynamics) with the followin equations where . The tensor have components. The integrability conditions are and We can build some potentials , and , so with we have and A generalized electromagnetic force is introduce If , then the energy-momentum tensor will be For position vectors , we have projectie velocities $late \overline{u}_A^s, such as where and . From we get (1) hydrodynamics vector plus (n-3) magnetic vectors such as and where and . (2) Fluid indices for with total components. Note that if you introduce n=4 you get only 1 single independent component. (3) The dual tensor to has (n-1) undices, so we can make and then . The generalized electric field reads so Note that in this last equation, projective relativity means a total equivalence in a transformation changing position and multitemporal velocities, i.e., invariance under is present in the last equation for electric fields in a multitemporal setting. 9. Conclusions 1) Multitemporal theories of relativity do exist. In fact, Dirac himself and De Donder studied this types of theories. However, they did not publish too much papers about this crazy subject. 2) Fantappie’s final relativity is an old idea that today can be seen as de Sitter Relativity. The contraction of the de Sitter group provides the Lorentz groupo. Final relativity/de Sitter relativity is based on “projective geometry” somehow. 3) Kalitzin’s and Arcidiacono’s ideas, likely quite naive and likely wrong, does not mean that multitemporal dimensions don’t exist. The only problem is to explain why the world is 3+1 if they exist or, equivalently, just as the space-like dimensions, the perception of multiple temporal dimensions is an experimental issue. 4) The main issues for extra timelike dimensions are: closed time-like curves, causality and vacuum instabilities (“imposible” processes) when Quantum Mechanics is taken into account in multi-time setting. 5) Beyond multi-time theories, there are interesting extensions of special relativity, e.g., C-space relativity. 6) Multiple temporal dimensions make the notion of point and event a little “fuzzy”. 7) Multiple time-like dimensions are what make possible to overpass the invariant speed of light. I am not going to prove it here, in the case of the maximum invariant velocity is equal to . When the speeds of light are “different” the invariant velocity is a harder formula, but it does exist. From this viewpoint, it is hypertime dimensions and not hyperspace dimensions what make possible the faster than light travel (Giving up CTC, causality issues and vacuum instabilities triggered by quantum theories). Hyperphotons are the equivalent concept of photons in multitemporal relativities and they are not tachyons, but they have a different invariant speed. 9) Philosophers have discussed the role of multitemporal dimensions. For instance, I read about Bennett 3d time, with 3 components he called time, hyparxis and eternity long ago, see here http://en.wikipedia.org/wiki/John_G._Bennett. 10) Isaac Asimov stories, beyond the imagination and intuition Asimov had, match the theory of relavity with extra time-like and space-like dimensions. I don’t know if he met Kalitzin, Dirac or some other physicist working on this field, but it is quite remarkable from the purely layman approach! 11) Theories with extra temporal dimensions have been studied by both mathematicians and physicists. At current time, maybe I can point out that F-theory has two timelike dimensions, Itzhak Bars has papers about two-time physics, semiriemannian (multitemporal) metrics are being studied by the balkan and russian schools and likely many others. 12) The so-called problem of time is even more radical when you deal with multi-time theories because the relation of multitemporal coordinates with the physical time is obscure. We don’t understand time. 13) We can formulate theories in a multi-time setting, but it requires a harder framework than in normal relativity: velocity becomes “a matrix”, there are different notions of accelerations, energy becomes a vector, “mass” is a “tensor”, multi-time electrodynamics becomes more difficult and many other issues arise with a multi-time setting. You have to study: jet theory, Finsler spaces, nonlinear connections, and some more sophisticated machinery in order to understand it. 14) Are multi-time theories important? Maybe…The answer is that we don’t know for sure, despite the fact that they are “controversial” and “problematic”. However, if you think multi-time theories are “dark”, maybe you should thing about that “dark stuff” forming the 95% of the Universe. However, Irina Aref’eva and other authors have studied the physical consequences of multi-time theores. Aref’eva herself, in collaboration with other russian physicists, proved that an additional timelike dimension can solve the cosmological constant problem (giving up any issue that an additional time dimension produces). 15) The idea of “time crystals” is boring in 1d time. It becomes more interesting when you thing about multi-time crystals as some of the ingredients of certain “crystalline relativity”. In fact, a similar idea has been coined by P. Jizba et alii, and it is known as “World Crystal”. 16) Final questions: i) Can multi-time relativity be used by Nature? The answer can only be answered from an experimental viewpoint! ii) Do we live in an anisotropic spacetime (quasi)crystal? I have no idea! But particles theirselves could be seen as (quantum) excitations of the spacetime crystal. In fact, I am wondering if the strange spectrum of the Standard Model could be some kind of 3d+1 time quasicrystal. If it is so, it could be that in certain higher dimensions, the spectrum of the SM could be more “simple”. Of course, it is the idea of extra dimensions, but I have not read any paper or article studying the SM particle spectrum from a quasicrystal viewpoint. It could be an interesting project to make some investigations about this idea. iii) How many lightspeeds are there in the Universe? We can put by hand that every “lightspeed” species is equal to the common speed of light, but is it right? Could exist new lightspeed species out there? Note that if we considered those “higher lightspeeds” very large numbers, they could be unnoticed by us if the “electromagnetism” in the extra temporal dimensions were far different than the known electromagnetism. That is, it could be that or that some of them were very small constants…In both cases, normal relativity could be some kind of “group” reduction. iv) Could the time be secretly infinite-dimensional? Experiments show that the only invariant speed is c, but could it be an illusion? v) Can we avoid the main problems of multi-time theories? I mean causality, Closed Timelike Curves (CTC), and vacuum instabilities as the most important of all of them. vi) Is the problem of time related to the the multitemporality of the world?

За нас

"Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

За своята близо двайсет годишна история "Форум Наука" се утвърди като мост между тези, които знаят и тези, които искат да знаят. Всеки ден тук влизат хиляди, които търсят своя отговор.  Форумът е богат да информация и безкрайни дискусии по различни въпроси.

Подкрепи съществуването на форумa - направи дарение:

Дари

 

 

За контакти:

×
×
  • Create New...
/* Revenue-Ads-Footer */ /* За дарение */
×

Подкрепи форума!

Дори малко дарение от 5-10 лева от всеки, който намира форума за полезен, би направило огромна разлика. Това не е просто финансова подкрепа - това е вашият начин да кажете "Да, този форум е важен за мен и искам да продължи да съществува". Заедно можем да осигурим бъдещето на това специално място за споделяне на научни знания и идеи.