Chromodynamika kwantowa: Błędy logiczne
Zbigniew Andrzej Nowacki
Łódź, 1 styczeń 2017
Chromodynamika kwantowa (w skrócie QCD) jest częścią
kwantowej teorii pola i zajmuje się opisem oddziaływań silnych między cząstkami
kolorowymi takimi jak kwarki, tłumacząc je poprzez wymianę bozonów pośredniczących zwanych
gluonami. Te bozony mają być wirtualne tj. posiadają energię dzięki
zasadzie niepewności i przestają istnieć po pewnym czasie.
Załóżmy na przykład, że mamy dwa kwarki X i Y, które w danej chwili posiadają kolor czerwony i odpowiednio zielony. Wtedy zgodnie z QCD kwark X emituje w kierunku Y gluon o kolorach czerwony-antyzielony (RG) i zmienia swój kolor na zielony. Bozon ten jest następnie absorbowany przez Y, który zmienia kolor na czerwony.
Sytuacja byłaby jednak inna, gdyby kwark Y miał kolor niebieski. Wtedy, znów zgodnie z QCD, kwark X powinien wyemitować gluon o kolorach czerwony-antyniebieski (RB) i zmienić swój kolor na niebieski. W związku z tym powstaje następujące podstawowe pytanie:
W jaki sposób kwark otrzymuje informację o aktualnym kolorze innych cząstek kolorowych?
To pytanie jest istotne, ponieważ w razie braku tej informacji kwark może – jak wynika z elementarnej logiki – robić jedynie rzeczy neutralne (biorąc być może pod uwagę prawdopodobieństwa) względem kolorów różnych od koloru kwarka. Np. X może emitować jednocześnie dwa wirtualne gluony GB i BG, przy czym (aby nie naruszyć zasady zachowania koloru) czas ich życia musi być identyczny. Lub też X może emitować z tym samym prawdopodobieństwem dwie pary gluonów: {RG, RG} i {RB, RB}.
Przeglądając prace z QCD stwierdzamy z łatwością, że ich autorzy nie stosują się do powyższej reguły, ale zakładają, iż kwarki emitują wirtualne gluony zależne od koloru sąsiednich cząstek. Wynika stąd, że specjaliści od QCD przyjmują niejawnie, iż powyższa informacja jest przekazywana. (Być może myślą naiwnie, że cząstki występujące na tym samym diagramie 'widzą' się wzajemnie.) W związku z tym powstaje następne pytanie:
Z jaką prędkością kwark otrzymuje informację o aktualnym kolorze innych kwarków?
Rzut oka na prace z QCD pozwala znów stwierdzić łatwo, że ich autorzy nie uwzględniają żadnych opóźnień, a zatem zakładają niejawnie, iż ta informacja jest przesyłana natychmiastowo (lub bardzo szybko). Jednocześnie przyjmują oni oczywiście, że QCD – podobnie jak cała kwantowa teoria pola – rozgrywa się w płaskiej czasoprzestrzeni Minkowskiego. Jednak te dwa założenia prowadzą razem do szeregu sprzeczności znanych z literatury. W szczególności, ta transmisja może mieć zerowy czas trwania (tj. zdarzenia związane z różnymi kwarkami mogą być jednoczesne) tylko dla niektórych obserwatorów i trudno zakładać, że akurat badacze na Ziemi stale występują w tej roli. Zauważmy też, że każda szybkość nadświetlna staje się nieskończona lub ujemna dla pewnych obserwatorów. Gdyby natomiast powyższa prędkość nie przekraczała c, to silne oddziaływanie byłoby rozpowszechniane z prędkością nieprzekraczającą c/2.
Uwięzienie koloru
Ważnym zjawiskiem badanym przez QCD jest tzw. uwięzienie koloru oznaczające, że kwarki nie mogą opuścić hadronów takich jak proton lub neutron, ale usilne próby analitycznego udowodnienia tego faktu zakończyły się fiaskiem. Nie powinno to jednak nas dziwić, skoro widzimy, że QCD jest niekompletna (nie odpowiada na pierwsze pytanie).
Kwantowa teoria pola
Podobne błędy występują w całej kwantowej teorii pola. Na przykład usiłuje ona wyjaśnić, brnąc przez ogromne i w gruncie rzeczy niepokonane trudności obliczeniowe, oddziaływanie elektrostatyczne przy pomocy wymiany wirtualnych fotonów. Zatem znów powstaje pytanie:
W jaki sposób elektron otrzymuje informację o istnieniu i położeniu innej cząstki naładowanej elektrycznie?
To pytanie jest zasadne, ponieważ w razie braku tej informacji elektron jest w stanie robić jedynie rzeczy niezależne od dystrybucji materii naładowanej elektrycznie w czasoprzestrzeni. Na przykład, może wysyłać wirtualne fotony we wszystkich kierunkach. Jednak gdyby tak było, to suma ich energii byłaby nieskończona, a takiej energii nie można ukryć korzystając z zasady niepewności.
Niemniej jednak można założyć, że nie wszystkie kierunki i odległości są wymagane, bo na przykład najmniejsza cząstka z ładunkiem elektrycznym ma niezerowe rozmiary. Wtedy liczba fotonów wirtualnych będzie przeliczalna (ale nadal nieskończona). Można zatem przyporządkować do nich energie malejące w taki sposób, aby ich suma była skończona (np. tak, aby suma energii cząstek wysyłanych na odległość r nie przekraczała k/2r, gdzie k jest stałe). Z kolei oddziaływanie elektrostatyczne też zależy od odległości, ale zgodnie z prawem Coulomba jest proporcjonalne do 1/r2. Skoro drugi szereg jest rozbieżny, teoria fizyczna może mieć duży kłopot z uzgodnieniem tych wartości.
Wnosimy zatem, że w celu uniknięcia nieskończoności i zachowania sensu fizycznego przesłanie powyższej informacji jest niezbędne, co implikuje dalej pytanie o prędkość transmisji i, podobnie jak w przypadku QCD, prowadzi do nieuchronnych paradoksów. Warto podkreślić, że przyroda, rzecz jasna, potrzebuje do działania bardzo precyzyjne (aczkolwiek proste) i logicznie zgodne algorytmy opisujące wymianę bozonów pośredniczących. Tymczasem kwantowa teoria pola dostarcza zamiast nich niedopowiedzenia, których nie można było uzupełnić w literaturze z uwagi na uzasadnioną obawę popadnięcia w sprzeczność.
Jednym z celów kwantowej teorii pola było wyjaśnienie odwiecznej tajemnicy: W jaki sposób odległe cząstki mogą oddziaływać na siebie? Odpowiedzią miało być użycie wirtualnych bozonów. Jednak na razie otrzymaliśmy quasi-odpowiedź przesuwającą tylko problem w inne miejsce. Bowiem, aby wysłać stosowne bozony, odległe cząstki muszą się ze sobą komunikować i zupełnie nie wiadomo, jak one to robią. Widzimy, że przed przystąpieniem do obliczeń trzeba zawsze sprawdzić, czy mają one sens, a diagramy nie mogą zastąpić dobrej teorii.
Rozwiązanie
W nauce zazwyczaj przyjmuje się, że jeśli ktoś znajduje i pokazuje błędy, to jednocześnie podaje wolne od nich rozwiązanie. Jednak wiadomo, że w moim przypadku wszystkie reguły postępowania naukowego zostały już dawno doszczętnie podeptane. Zatem mogę tu tylko stwierdzić, że posiadam poprawną chromodynamikę kwantową (jak również całą kwantową teorię pola).
Moja QCD nie prowadzi do żadnych sprzeczności, ponieważ wykorzystuje zasadę enkapsulacji sygnałów (która z tego powodu zyskuje również duże znaczenie teoretyczne). Wyjaśnione jest, dlaczego oddziaływania silne wydają się tak różne od grawitacji i elektromagnetyzmu (moja teoria zawiera również wielką unifikację oddziaływań, a nawet więcej) oraz dlaczego zachodzi hadronizacja. Wszystkie obliczenia są łatwe, naturalne i dokładne. W szczególności dowód istnienia uwięzienia koloru jest zwięzły i elegancki (oparty tylko na zasadach pierwszych).
W trakcie mojej pracy zawodowej (zanim zostałem naukowcem) zajmowałem się m.in. badaniem przepływów informacji w przedsiębiorstwach i często stwierdzałem, że użytkownicy nie mają o nich pojęcia. To wszystko powtarza się w przypadku fizyki. I podobnie jak tamci ludzie w firmach, fizycy pilnie potrzebują pomocy specjalisty (ale ci drudzy bronią się przed jej otrzymaniem).
Nie mogę mojej pracy nigdzie wysłać, gdyż znów dostałbym recenzję będącą kompletnym zaprzeczeniem 'peer-review'. Warto także nadmienić, że po ostatniej wizycie u lekarza błyskawicznie założono mi kartę chorego onkologicznie. Wprawdzie alarm okazał się fałszywy, ale na pewno nie będę żył wiecznie i służył pomocą przy wdrażaniu moich teorii.
Porada dla studentów
To musi być bardzo stresujące uczyć się trudnych teorii, które nie mogą być prawdziwe. Dlatego studentom uczęszczającym na zajęcia z QCD radzę zadawać wykładowcom pierwsze pytanie. Powinniście jednak być przygotowani na to, że oni nie będą rozumieć, o co chodzi. W takim przypadku trzeba im to spokojnie wytłumaczyć. A gdy w końcu zrozumieją i będą udzielać odpowiedzi w stylu "Tego nikt nie wie", skierujcie ich na tę stronę.
Praprzyczyna błędów
Albert Einstein próbował naprawić fizykę klasyczną i wykazał w tym dziele zaiste wiele pomysłowości. Jednak nieszczęście Einsteina polega na tym, że chciał on uleczyć fikcję. Gdyby fizyka klasyczna była prawdziwa, założenie szwajcarskiego uczonego, że 'nic nie może poruszać się szybciej niż światło' byłoby całkowicie słuszne. Tymczasem na najniższym poziomie przyroda działa w sposób kwantowy, a po przeczytaniu tego tekstu każdy chyba profesor fizyki powinien przyznać, że rzeczywistość kwantowa nie może obejść się bez przesyłania sygnałów ponadświetlnych (nawet żaden eksperyment nie jest potrzebny). Ponadto wiemy już teraz, że skonstruowana przez Minkowskiego (który, choć nie był zawodowym naukowcem, miał duży wpływ na Einsteina) czasoprzestrzeń w istocie nie istnieje. Te pomyłki spowodowały, że na Ziemi przez 111 lat (stan na chwilę obecną) uprawiano niewłaściwą fizykę.
Przyszłość fizyki
Należy oczekiwać, że nowa fizyka, powstała na gruzach dotychczasowej, będzie od niej daleko lepsza. Uczeni otrzymają narzędzia mające się do starych metod tak jak użycie broni palnej do rzucania kamieniami. Jednak nie wiadomo, kiedy to się stanie, bowiem 'dziedziczny' Ojciec Chrzestny fizyki walczy ze mną nie przebierając w środkach. To jest możliwe, ponieważ fizycy są mu, w ogromnej większości, ślepo posłuszni. A w ostateczności ma on niezawodną metodę: organizuje przepływy finansowe (znajomość tego mechanizmu pozwala wyjaśnić pozornie dziwne zdarzenia).
Można zastanawiać się, dlaczego on to robi, dlaczego działa na szkodę swojej dziedziny. Moim zdaniem on cierpi na pewien kompleks. Będąc bardzo młodym człowiekiem zaplanował kiedyś szczegółowo swoją karierę, w której miał zostać wielkim uczonym. To się nie udało; chociaż wódz fizyki napisał wiele prac i 'zdobył' szereg nagród (podczepiając się do prawdziwych odkrywców), nie osiągnął w nauce nic istotnego. Wprost przeciwnie, on bardziej fizyce zaszkodził, niż pomógł.