Физический смысл принципа наименьшего действия

Принцип наименьшего действия используется во многих областях теоретической физики - в теоретической механике, в электродинамике, в общей теории относительности, в квантовой механике. В начале ХХ века М. Планк открыл квант действия. Однако до сих пор действие и принцип наименьшего действия не имеют единого физического смысла. Целью настоящей работы является интерпретация принципа наименьшего действия на примере моделирования локализации и движения свободной частицы. При моделировании использована идея проявления реальности в результате наложения систем. Движение частицы в пространстве Минковского моделировано наложением независимых подсистем. Введено однородное пространство возможных состояний (или возможных подсистем), где возможные подсистемы не пересекаются (не наложены), а расположены последовательно относительно друг друга. Показано, что движение свободной частицы в пространстве Минковского можно рассматривать как распространение плоской волны в пространстве возможных подсистем с определенной фазовой скоростью. При этом в нерелятивистском приближении волна совпадает с волной де Бройля, где фазовая скорость равна скорости частицы в пространстве Минковского. В случае учета конечной скорости распространения взаимодействия релятивистские эффекты отчетливо проявляются в пространстве возможных подсистем. На основе предложенного подхода из квантовых представлений движения частицы выведены основные уравнения релятивистской динамики. Дана интерпретация фазовой скорости движения частицы, с которой связано отрицательное значение лагранжиана свободной частицы. Выявлена связь между действием свободной частицы в релятивистской динамике и действием волны де Бройля. Рассмотрена возможность обобщения принципа наименьшего действия в пространстве возможных подсистем, из которого следуют принцип Ферма и принцип Мопертюи. Предлагаемое представление не противоречит таким популярным в настоящее время фундаментальным принципам, как квантовая запутанность и квантовая нелокальность, а, наоборот, предполагает наличие этих феноменов.

нелокальность, возможные состояния, квантовая теория, волновая функция, запутанные состояния, фазовая скорость, волна де Бройля, релятивистская динамика, лагранжиан, принцип наименьшего действия

1. Полак Л. С. Вариационные принципы механики, их развитие и применение в физике. М: Либроком, 2010. - 600 с.

2. Терехович В. Э. Философские и научные проблемы принципа наименьшего действия / Исторические, философские, политические и юридические науки, культурология и искусствоведение. Вопросы теории и практики. - Тамбов: Грамота, 2013. - 1-1(27). - с. 179-183.

3. Steiner R. History and progress on accurate measurements of the Planck constant // Reports on Progress in Physics, 2013. - Vol.76. - P. 016101.

4. Aspect A., Grangier P. and Roger G. Experimental realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A new violation of Bell's inequalities // Phys. Rev. - Lett. 49, 91. - 1982.

5. Greenberger D. M., Horne M. A. and Zeilinger A. In Bell’s Theorem, Quantum Theory, and Conceptions of the Universe, edited by M. Kafatos, Kluwer, Dordrecht. - 1989.

6. Zeilinger A. Quantum teleportation, onwards and upwards. // Nat. Phys. - 14. - 3. - 2018.

7. Richens J. G., Selby J. H., Al-Safi S. W. Entanglement is Necessary for Emergent Classicality in All Physical Theories. // Phys. Rev. - Lett. 119. - 080503. - 2017.

8. Musser G. Spooky Action at a Distance: The Phenomenon that Reimagines Space and Time-and what it Means for Black Holes, the Big Bang, and Theories of Everything. - Scientific American. - Farrar, Straus and Giroux. - New York. - 2015.

9. Яковлев Б. В. К обоснованию фундаментальных принципов квантовой механики и теории относительности (статья депонирована в ВИНИТИ № 27-B2017 от 03.03.2017).

10. Яковлев Б. В. Условие замкнутости системы // Вестник СВФУ. - 2018. - №5(67). - С. 65-71.

11. Yakovlev B. V., and Nikiforova L. V. Finiteness of propagation speed of interactions as condition of system closedness // AIP Conference Proceedings 2041. - 050010 (2018); doi: 10.1063/1.5079379.

12. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. - Т.6. - Гидродинамика. - М.: Физматлит, 2017. - 736 с.

13. Величко С. П., Герасимова Т. Ю., Иваний В. С., Мороз И. А. Методика построения релятивистской механики на основе принципа наименьшего действия в системе подготовки учителя физики. / ФӘН-НАУКА (Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Познание). - 6(45). - 2015. - С. 34-38.