ппп. мироздание фурса. Мысли мудрецов востока

• Название: Мысли мудрецов востока
• Дата: 09.08.2022
• Размер: 3.29 Mb.
• Имя файла: мироздание фурса.doc
• Тип: Реферат; #642817
• страница: 15 из 45

136

И остаётся удивляться, что результаты исследования современной физики лишь подтверждают правоту великого мыслителя древности Чан Цая, который был уверен, что: «Для того, кто знает, что Вели­кая Пустота пополнена ЦП, пет такого понятии, пак нчеущеепшо-шщше».

В китайской мифологии идея поля неявно присутствует. Она полу­чила выражение а понятии ЦП. Само слово ЦП буквально означает «газ» или «эфир». В Древнем Китае оно использовалось для обозначе­ния жизненной энергии, пли энергии, одушевляющей космос. Пред­ставление о «каналах» ЦИ, пролегающих в теле человека, стали осно­вой традиционной китайской медицины. Цель акупунктуры - стимуля­ция движения ЦП по этим каналам.

Подобно квантовому полю, ЦИ воспринимается неоконфуциан­цами как нематериальная, ускользающая от человеческого восприя­тия форма существования материн, присутствующая одновременно во всем пространстве и способная конденсироваться в виде твёрдых материальных тел. Как и в квантовой теории поля, это поле, или ЦИ, не только лежит в основе всех материальных объектов, но и осущест­вляет их взаимосвязи, принимая форму волн. Вакуум излучает. Это почти мистическое свойство вакуума - пространства, в котором ниче­го нет. Но в квантовой механике «даже если ничего нет, что-то про­исходит», как заметил кто-то из физиков. В «пустом» вакууме есть поля, и хотя величины полей, например магнитного, равны в среднем нулю, их квадратные (или абсолютные значения) в нуль не обраща­ются даже в среднем (хотя бы потому, что они всегда положительны). Ниже приведены два определения, которые позволяют сравнить опи­сание понятия поля в современной физике, данное Вальтером Тир-рингом, и китайским объяснением природы физического мира, как его описывает Джозеф Нидэм.

Вальтер Тиррннг: «Современная физика., заставила нас перевести взгляд с видимого, то есть частиц, на невидимое, то есть поле. Наличие материн есть всего лишь возбужденное состояние поля в данной точке, нечто случайное, непостоянное, своеобразный «изъян» в пространстве, если так можно выразиться. Соответственно, простых законов, которые описывали бы силы, действующие между элементарными' частицами, не существует... Упорядоченность и гармонию должно искать на уровне поля, лежащего в основе всего сущего».

Джозеф Нидэм: «В древние времена и средневековье китайцы вос­принимали физический мир как протяженное целое. Согласно их пред­ставлениям, ЦИ, конденсирующиеся в виде осязаемого вещества, не имеют какой бы то ни было самостоятельной сущности п отдельностн;

137

напротив, все отдельные предметы взаимодействуют друг с другом... посредством нолн, или колебаний, характер которых, в конечном счёте, зависит от ритмического чередования двух основополагающих начал на всех уровнях мироздания. Следовательно, отдельные предметы об­ладают собственными ритмичными характеристиками, которые впле­таются в общин узор мировой гармонии».

Динамическая природа мироздания

В макроскопическом мире все тела, окружающие нас, кажутся пас­сивными и неподвижными, но стоит многократно увеличить то, что мы воспринимаем как металл или камень, как сразу же обнаруживаются неопровержимые доказательства его динамической сущности. Все ма­териальные предметы, которые мы видим вокруг себя, состоят из ато­мов, связанных между собой и образующих неисчислимое множество молекулярных структур; и эти структуры находятся в непрестанном хаотическом колебательном, вращательном движении, характер кото­рого зависит от термических условий ближайшего окружения. Прото­ны и нейтроны внутри ядра связаны между собой огромными ядерны­ми силами, а это означает, что эти ядерные частицы движутся с нево­образимо высокими скоростями. Современные физики представляют материю не как пассивную и инертную, но как пребывающую в непре­станном движении и вибрации, ритмические паттерны которых опре­деляются молекулярными, атомными и ядерными композициями. Квантовая теория показывает, что вещество постоянно движется, не оставаясь в состоянии покоя ни на мгновение. Таков же способ виде­ния материального мира характерен и для восточной философии. Все они подчёркивают, что Вселенную надо рассматривать как единую динамическую картину, ибо она движется, вибрирует и танцует- при­рода пребывает не в статическом состоянии, а в динамическом равно­весии.

Динамическая природа мироздания становится очевидной не толь­ко при углублении в мир бесконечно малого, но и при изучении астро­номических явлений. С помощью мощных телескопов можно наблю­дать непрестанное движение и превращение вещества в космосе. И если на макроскопическом уровне понятие материальной субстанции вполне уместно в качестве упрощённого реального положения дел, то на уровне атома оно лишено всякого смысла. Атомы представлены частицами, в которых нет никаких признаков материальной субстан­ции. При наблюдении за ними мы не находим никаких доказательств того, что перед нами - нечто вещественное; напротив, всё говорит о

138

том. что мы имеем дело с динамическими паттернами, постоянно пре­образующимися и видоизменяющимися, с непрекращающимся движе­нием энергии.

Квантовая теория обнаружила, что частицы -это не изолирован­ные крупицы вещества, а вероятностные модели — переплетения в неразрывной космической сети. Теория относительности вдохнула жизнь в эти абстрактные паттерны, пролив свет на их динамическую сущность. Она показала, что материя не может существовать без дви­жения и становления. Частицы субатомного мира активны не только потому, что они очень быстро двиэмутся; они являются процессами сами по себе. Материя неотделима от энергии, а значит, работы, движения. Эти понятия представляют собой различные аспек­ты одной и той же пространственно-временной действительности. Здесь заключена суть мироздания.

В общей теории относительности гравитационное поле и структу­ра, или геометрия, пространства воспринимаются как одно и то же по­нятие. В уравнениях поля Эйнштейна им соответствует одна и та же математическая величина. Таким образом, вещество и пространство воспринимаются как неразрывно связанные и взаимозависимые части единого целого.

Итак, современная физика снова (на этот раз на макроуровне) по­казывает нам, что материальные тела не имеют собственной сущности, но неразрывно связаны со своим окружением; их свойства могут вос­приниматься только через их взаимодействие с окружающим миром. Вещество имеет динамическую природу, а составные части атома, суб­атомные частицы, представляют собой динамические структуры, су­ществующие не в виде самостоятельных единиц, а в виде неотъемле­мых компонентов неразрывной сети взаимодействий. Эти взаимодей­ствия питают бесконечный поток энергии, воплощающийся в обменах частицами, динамическом чередовании стадии созидания и разруше­ния, а также в беспрестанных изменениях энергетических паттернов. В результате взаимодействия образуются всё более устойчивые единицы, которые, в свою очередь, тоже не остаются неподвижными, но ритми­чески колеблются. Таким образом, вся Вселенная оказывается вовле­чённой в бесконечный процесс движения и деятельности - в постоян­ный космический танец энергии.

139

Глава 10

Вселенная

а еловек волей судьбы затерялся где-то в гуще безбрежного океа­на мироздания: конца и края нет как вверх, в сторону таинственных звёзд, так и вниз, в сторону микромира. Наука рисует картину одно­родной, самосогласованной и простой в больших масштабах Вселен­ной. Именно эти три особенности Вселенной - однородность, самосо­гласованность и простота - позволяют говорить о Вселенной как о едином целом. Универсальность физических систем служит отправной точкой всей научной космологии.

Вселенная состоит из огромного числа подобных друг другу звёзд­ных образований, некое собрание галактик. Звёзды очень похожи на на­ше Солнце, а другие галактики напоминают наш Млечный Путь как по размерам, так и по структуре. Считается само собой разумеющимся, что за пределами наблюдаемой Вселенной мы встретимся с объектами зна­комых нам типов. Физические процессы, происходящие в наиболее уда­лённых областях космоса, по-видимому, абсолютно идентичны процес­сам в ближнем космосе. Более детальный анализ свидетельствует, что удалённые тела состоят из тех же атомов, какие встречаются на Земле. «Земной» атом совершенно неотличим от атома на краю наблюдаемой Вселенной. При этом особенно важно, что сами взаимодействия оказы­ваются универсальными. Например, о параметрах электромагнитного взаимодействия можно с высокой степенью точности судить на основе тщательного изучения оптических спектров атомов. В недрах строения вещества Вселенная представляет собой набор квантовых полей и т.д.

Между реальностью микромира и обычным макромиром сущест­вует весьма тонкая связь. В конечном счёте, мы не можем отделить квантовую реальность от структуры всей Вселенной, и состояние от­дельной частицы имеет смысл, только когда она рассматривается в рамках единого целого. Микро- и макромиры переплетены друг с дру­гом, и их нельзя разделить.

Теперь мы знаем, что «инструкции» для создания самосогласо­ванного, однородного космоса заключены в законах физики.

140

Мир един, упорядочен и сложен

Мысль о том, что во Вселенной существует всеобъемлющий и не-причшшын порядок, возникла отнюдь не с появлением современной физики. Например, астрология представляет собой попытку распознать космический «регламент» нашей земной жизни, согласно которому земные дела людей находят отражение в расположении небесных тел. Абсолютно во всём, начиная от постоянных, определяющих гравита­ционные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия, и вплоть до биологических предпосылок, мы обнаруживаем, что космос в целом, наше Солнце в частности, и особенно Земля настолько точно подогнаны к нам (человекам), что неизбежно напрашивается вопрос: а не Бог или кто-то ещё с аналогичным именем создал всё это?

Психоаналитик Карл Юнг и физик Вольфганг Паули предложили принцип непричинной связи, который они назвали синхронизмом. Они обобщили факты, свидетельствующие о наличии некоего всеобщего порядка, согласно которому события, внешне независимые, оказывают­ся тем не менее взаимосвязанными разумным образом. К событиям та­кого рода относятся, например, официально зарегистрированные случаи необычайных совпадений, выходящих далеко за пределы случайности. Эти идеи несут отпечаток некой парадоксальности, напоминая о фило­софии дзен-буддизма и «странных петлях», о которых говорится в книге Дугласа Хофштадтера «Гёдель, Эшер, Бах». Целое содержит части, которые, в свою очередь, составляют целое. Прежде чем мы сможем приписать конкретную реальность атомам, составляющим Вселенную, нам необходима сама Вселенная в целом! Что же «первично» - атомы или Вселенная? Ни то ни другое. Большое и малое, глобальное и ло­кальное, космос и атом - всё это взаимосвязанные и неразделимые сто­роны объективной реальности. Одно не существует без другого. Старая идея редукционистов о том, что Вселенная - это просто сумма частей, полностью отвергнута современной физикой. Вселенная действительно обладает единством, причем гораздо более глубоким, чем простое вы­ражение однородной Вселенной. Это единство подразумевает, что, не располагая всем, нельзя вообще ничего иметь.

Стивен Вайнбсрг: «Чем понятнее кажется нам Вселенная, тем очевиднее бесцельность её существования».

Эрвин Шрёдннгер: «Я не знаю, откуда я пришел, куда иду и даже кто я такой». Эти вопросы не дают покоя человечеству. Языком живо­писи па них пытался ответить Поль Гоген в !897 году. Его живописное полотно так и называется: «Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идём?

141

Учёные понимают, что природа слишком неуловима и сложна, и мы не можем лишь вечно скользить поверх реальности, простираю­щемся над безграничной бездной истины. Мы надеемся лишь почувст­вовать проявление некоторых принципов, управляющих космосом, и изумиться их красоте. Наш кругозор слишком ограничен, чтобы про­никнуть в суть столь глубоких проблем, как смысл и цель существо­вания Вселенной. Есть, правда, и более оптимистические взгляды. Многие находятся под впечатлением замечательной гармонии, поряд­ка и единства природы, которые открыли последние достижения нау­ки. Сильное впечатление производит взаимосвязь законов друг с дру­гом, вынуждающая поверить, что за всем этим что-то есть. Каждое продвижение в фундаментальной физике, по-видимому, открывает ещё одну сторону порядка. Сам успех научного метода определяет­ся тем, что физическим миром управляют рациональные принци­пы, которые, следовательно, можно распознавать, разумно проводя исследования.

Физическому миру свойственны: рациональность, взаимозависи­мость и упорядоченность. Разве этот сам по себе факт не заслуживает восхищения? Английские астрофизики Бернар Карр и Мартин Рис пришли к выводу, что мир чрезвычайно чувствителен далее к самым малым вариациям законов физики, так что, если бы известный нам конкретный набор законов как-то изменился, Вселенная также измени­лась бы до неузнаваемости. Они обнаружили, что существование сложных систем критически зависит от численных значений, которые природа присвоила так называемым фундаментальным постоянным; именно эти значения определяют масштаб физических явлений. К чис­лу фундаментальных постоянных относятся скорость света, массы суб­атомных частиц и несколько «констант связи», - таких, как элементар­ный электрический заряд, — от которых зависит величина различных взаимодействии с веществом. Фактически численные значения этих постоянных определяют основные особенности мира в целом - разме­ры атомов, ядер, планет и звёзд и даже размер животных.

Астрофизик Брентон Картер обнаружил, что равновесие между гравитационными и электромагнитными взаимодействиями внутри звёзд соблюдается с немыслимой точностью. Вычисления показывают, что изменение любого из этих взаимодействий всего лишь на 10""⁴⁰ его величины повлекло бы за собой катастрофу для звёзд типа Солнце. В книге П. Дэвиса «Случайная Вселенная» приведено исчерпывающее изучение всех очевидных случайностей и «совпадений», которые ка­жутся необходимыми с точки зрения существования во Вселенной важных сложных систем. Абсолютно невероятно, чтобы столь счаст-

142

ливые совпадения могли быть результатом последовательности исклю­чительно удачных случайностей. Именно это побудило многих учёных согласиться с утверждением Хойла о том, что Вселенная - результат «мошенничества».

Итак, совершенно очевидно, что существование большого числа важных физических систем во Вселенной - в том числе новых орга­низмов - критически зависит от точной формы законов физики. Зако­ны, обеспечившие спонтанное, как утверждает наука, возникновение Вселенной, по всей вероятности, сами рождены каким-то остроум­нейшим способом. Но если физика - продукт подобного плана, то у Вселенной должна быть конечная цель, и вся совокупность данных современной физики достаточно убедительно указывает па то, что эта цель включает и паше существование.

Изучение субатомных частиц и их взаимодействий открывает на­шему взору не мир хаоса, а в высшей степени упорядоченный мир. Все атомы, а значит, и все материальные тела вокруг нас, представляют собой сочетание всего трёх материальных частиц, обладающих массой протона, нейтрона и электрона. Четвёртая частица, фотон, не имеет массы и является единицей электромагнитного излучения. Все они яв­ляются реликтом процесса, длившегося с момента рождения Вселен­ной каких-то 10"³² с. Асимметрия в смысле вещество-антивещество произошла из-за избытка вещества (одной единицы на миллиард); всё остальное аннигилировало, а остаток - оплошность природы - и по­служил материалом, из которого построено всё, включая нас самих. Аннигиляция оставила после себя память в виде энергии: возникло около миллиарда /-квантов на каждый уцелевший электрон и протон. К настоящему времени в результате расширения Вселенной это излу­чение «остыло», образовав так называемое фоновое микроволновое излучение, заполняющее Вселенную.

Протон, электрон и фотон представляют собой устойчивые части­цы: их существование не прерывается до тех пор, пока они не прини­мают участия в столкновениях с другими частицами. Распад нейтрона, напротив, может произойти спонтанно в любой момент. Этот процесс, получивший название бета-распада, представляет собой основной ме­ханизм одной из форм радиоактивности. Он включает превращение нейтрона в протон и возникновение электрона и антинейтрино. ЫеП-грино (у) - ещё одна частица, не имеющая массы, но устойчивая, по­добно протону и электрону. Символическая запись процесса бета-распада, относящегося к слабым взаимодействиям, имеет вид:

п -> р +■ е + v.

143

Количество нейтрино в миллиард раз превосходит по численно­сти электроны и протоны. Вселенная по существу представляет со­бой мир нейтрино, в котором изредка встречаются вкрапления в виде атомов.

Протоны и нейтроны удивительно похожи друг на друга. Их массы отличаются всего па 0,1%. У них одинаковые спины, и на них одинако­во действуют ядерные силы. Единственно, чем они отличаются, - это наличием у протона электрического заряда, по поскольку при ядерных взаимодействиях электрический заряд не имеет значения, он служит лишь меткой протона. Заряд никак не сказывается на ядерном взаимо­действии, связывающем протоны и нейтроны. Если протон лишится заряда, то он утратит свою индивидуальность. Тесное сходство прото­на и нейтрона наводит на мысль, что здесь существует симметрия. Ес­ли бы мы каким-то образом смогли заменить все протоны нейтронами (или наоборот), на ядерных процессах это никак не отразилось бы. Представленный сам себе, нейтрон через несколько минут распадается на протон, электрон и нейтрино.

На протяжении всей истории физики элементарных частиц незыб­лемым правилом всегда оставалась абсолютная стабильность протона (предел времени жизни 10²⁸ лет). Ведь обычное вещество построено из протонов; протоны в большей степени определяют индивидуальность химических элементов.

Внутри Солнца огромная температура заставляет протоны дви­гаться столь интенсивно, что, несмотря на мощное электростатическое отталкивание, они время от времени соударяются друг с другом. Если протоны при соударении сближаются до радиуса сильного ядерного взаимодействия, становится возможным их слияние (синтез). Ядро, состоящее из двух протонов, неустойчиво, но если один из протонов в результате слабого взаимодействия (процесса, обратного бета-распаду) превратится в нейтрон, то образуется устойчивое ядро дейте­рия; при этом высвобождается энергия, способствующая поддержа­нию высокой температуры в недрах звезды. Последующие реакции синтеза приводят к превращению дейтерия в гелий. На протяжении своей «жизни» звезда постепенно превращается из почти чистой сме­си первичного водорода и гелия в хранилище ядерной «золы», со­стоящей из тяжелых химических элементов. Гелии во Вселенной-это реликт космического «костра», пылавшего в первые несколько минут Большого взрыва.

Число элементарных частиц столь же велико, как и число химиче­ских элементов. Удивительно, все элементарные частицы можно по-

ш

строить из трёх: нейтрона, протона и ^-частицы. Всё вроде бы пра­вильно, но учёных не покидало ощущение отсутствия полной симмет­рии. В 1964 году М. Гелл-Мам и независимо от него Г. Цвейг усмот­рели иной подход и предложили использовать для этой цели в качестве своеобразных «элементов мозаики» триплет, состоящий из трёх гипо­тетических частиц с совершенно необычными свойствами. Гелл-Ман назвал свои частицы кварками. Идея получила развитие и в настоящее время объясняет многие свойства элементарных частиц. Особенностя­ми кварков являются их дробные электрические заряды, а также нали­чие зарядов слабого и сильного взаимодействии. Из трёх кварков q_p, Цп, (ft удивительным образом можно образовать десять комбинаций, и для всех десяти существуют подходящие частицы.

1675 МэВ

1529 МэВ

* 1383 МэВ

Д 1236МэВ

Рис. 2. Комбинация кварков и частиц¹.

Вдоль координаты «х» откладывается изоспии 1₃,

а вдоль «у» - гиперзаряд Y. Справа припедепы значения энергий покоя

Комбинации кварков и соответствующие им частицы проиллюст­рированы на рис. 2. Аналогия с гравюрой М.С. Эшера «Небо и Вода 1» (рис. 3) удивительная, ощущение симметрии впечатляет. «За­помни: то, что наверху, - внизу, то, что внизу, то наверху» - дошло до нас из глубины веков: так говорил Гермес Трисмегист.

В настоящее время стандартная модель элементарных частиц опе­рирует шестью кварками и шестью антикварками, комбинации кото­рых в сочетании с электронами и нейтрино образуют все известные частицы, из которых состоит вещество Вселенной (см. ниже).

Каждый адрон (к адронам относятся протоны, нейтроны и другие тяжёлые частицы) является потенциальным связанным состоянием различных наборов частиц. Адрон не столько содержит, сколько «при­влекает» пли «затрагивает» друг друга в динамическом, вероятност­ном понимании. Представление о том, что всякая частица содержит в себе все остальные, не соотносится с обычным пространством и вре-

менем. Здесь мы имеем дело с реальностью, которая имеет свои соб­ственные законы. В гипотезе адроиного Gvdcmpana («bootstrap» с англ. шнуровка - автор Джеффри Чу) эти законы являются постула­тами теории относительности и квантовой теории, и основная особен­ность этих законов заключается в том, что силы, удерживающие час­тицы друг подле друга, представлены в виде обмена другими части­цами через кросс-каналы. Это положение может быть сформулирова­но математически, но визуализировать его чрезвычайно сложно. Оно представляет собой особую релятивистскую составляющую бутстра­па, а так как непосредственное восприятие четырёхмерного мира про­странства-времени нам недоступно, мы едва ли способны представить, что каждая отдельная частица может содержать внутри себя все ос­тальные частицы и одновременно быть составной частью каждой из них. Обнаруженные свойства кварков - особые отношения в мире ■элементарных частиц.



Рис. 3, «Запомни: то, что наверху, - внизу, то, что внизу, то наверху» (Гермес Трисмегнст).

«Небо и Вода I». Гравюра М. Эшеро²

Быть может, писал Гелл-Ман, здесь природа упорно хочет сооб­щить нам что-то важное, но мы не понимаем её сигнала. Может быть, поэтому физики в области частиц называют Кога Великим Геомет­ром. Философия бутстрапа отказывается не только от фундамен­тальных кирпичиков материи, но и вообще от каких бы то ни было фундаментальных сущностей - фундаментальных констант, законов или уравнений.

Материальная Вселенная выглядит как динамическая паути­на взаимосвязанных событий. Она может быть понята только через её самосогласоианпость. Вещи существуют в силу их взаи­мосогласованных отношений.

Единая теория мироздания — теория струн

Развитие программы Великого объединения шло по пути построе­ния модели мира в предположении, что все вещества состоят из час­тиц, а поиск фундаментальных частиц был главной целью физики вы­соких энергий. В этой модели даже поля, описывающие силы природы, получают интерпретацию с помощью частиц - переносчиков взаимо­действия.

Теория трёх семейств частиц материи и трёх иегравнтационных взаимодействии на сегодняшний день - стандартная теория (модель) физики элементарных частиц.

I. Три семейства фундаментальных частиц материи

Семейство 1		Семейство 2		Семейство 3
Частица	Масса"	Частица	Массе	Частица	Масса'
Электрон	0,00054	Мюои	0,11	Тау-лептон	U9
Электронное нейтрино	< 1(Г8	Мюонное нейтрино	< 0,0003	Тау-нейтрино	< 0,033
и-кварк	0,0047	с-кварк	1,6	t-кварк	189,0
d-кварк	0,0074	s-кварк	0,[6	Ь-кварк	5,2

Массы частиц дины п долях массы протона.

Все известные вещества (естественного и искусственного проис­хождения) состоят из комбинации частиц, входящих в эти три семейст­ва, и соответствующих им античастиц.

147

II. Семейство частиц, ответственных за все известные в природе взаимодействия

Частица	Масса'	Взаимодействие
Фотон	0	Электромагнитное
Калибровочный бозон: w-бозон, z-бозон	86,97	Слабое ядерное взаимодействие
Глюон	0	Сильное ядерное взаимодействие
Гравитон	0	Гравитационное

Массы частиц лапы и долях массы протона. ' Экспериментально не обнаружены.

Но теперь этому фундаментальному положению брошен вызов. По-видимому, мир состоит не из частиц, а из струн - вот в чём суть нового подхода. Идея и первые работы в этом направлении принадле­жат Майклу Грину из колледжа королевы Марии при Лондонском университете и Джону Шварцу из Калифорнийского технологическо­го института, США, и относятся к 60-м годам прошлого столетия.

Теория суперструн, так названа новая теория, претендует на роль единой теории Мироздания. Она устанавливает союз законов микро- и макромиров; все удивительные события во Вселенной - от кварков до чёрных дыр, от сингулярной точки зарождения Большого взрыва до сотовой упаковки спиральных галактик - являются отражением одного великого физического принципа, одного главного уравнения теории суперструны.

«Буквы» алфавита природы не есть те крошечные элементарные частицы, до которых удалось «докопаться» учёным в последние годы, -утверждает теория. На самом микроскопическом уровне, доступном лишь воображению «продвинутых» математиков, вся материя проявля­ется из колебаний вибрирующих сущностей (струн, петель, волокон, брам...)- Таким образом, определенный вид (мода) колебаний струны ставится в соответствие определённой частице, а физические процессы в теории струн порождаются фундаментальными взаимодействиями между колеблющимися струнами (распады и слияния их). Весь наш мир - вся материя и все взаимодействия - лишь гармоничный набор нот какой-то фантастической, но тем не менее вполне реальной музыки удивительного оркестра вибрирующих струн. Виртуальные пары струн

148

(струна-антпетруна) рождаются вследствие квантовых флуктуации из хаоса, занимая на время энергию из вакуума, а затем исчезают (анни­гилируют), возвращая ему энергию. Таким образом рождаются после­довательности пар частица-античастица.

Более того, теоретики физики обнаружили, что частицы вещества -материальные компоненты (фермионы) - и частицы, ответственные за все известные в природе взаимодействия (бозоны), тесным образом переплетены, что указывает на свойственную всему нашему миру мак­симально возможную степень симметрии - суперсгшметрию; ферми-онные и бозонные моды колебаний в теории струн представлены пара­ми, что и отражает высокую степень симметрии теории.

В обобщённой теории суперструн воплощена идея квантовой Все­ленной (изложенная ранее в теории Калуцы - Клейна), имеющей 11 измерений (10 пространственных и одно временное). В каждой точке нашего трёхмерного пространства, согласно теории струн, присутст­вует семь дополнительных измерений, тесно свёрнутых в одну из до­вольно причудливых форм, представленных в теории математическим многообразием Калаби - Яу. Геометрическая форма дополнительных измерений играет решающую роль, определяя моды резонансных ко­лебаний; моды резонансных колебаний струн проявляются в виде масс и зарядов элементарных частиц, - всё это говорит о том, что фунда­ментальные свойства Вселенной в значительной степени определяют­ся размерами и формой дополнительных измерений. Этот результат представляется как одно из наиболее глубоких следствий теории струн.

В такой интерпретации микроскопическая структура нашей Все­ленной представляет собой сложно переплетённый, многомерный ла­биринт, в котором струны бесконечно закручиваются и вибрируют, ритмично отбивая законы Космоса.

Теории суперструн, возникшие из попыток смоделировать некото­рые свойства адронов, приобрели статус вполне зрелой программы объединения взаимодействий. Теория устраняет конфликт между кван­товой механикой и теорией относительности. Любопытным следствием теории является предсказание существования различных миров. Час­тицы в каждом из этих миров обладают всеми обычными свойствами, включая способность взаимодействовать друг с другом посредством различных сил природы. Однако у частиц в «другом» мире будет су­ществовать свой собственный идентичный набор иных взаимодейст­вий. Таким образом, между частицами из разных миров не будет пря­мого взаимодействия, за исключением гравитации. Гравитационные эффекты, обусловленные веществом «иного» мира, будут проявляться

149

и r «этом» мире. Это приводит к фантастической идее о существова­нии «призрачной Вселенной», взаимонереплетёнпой с реальной Все­ленной, но во многом остающейся незаметной. Так, может сущест­вовать «призрачная материя», проникающая в нас в данный момент; её слабое гравитационное воздействие не способно вызвать заметные эффекты. Очень существенно, что космологам давно известно о суще­ствовании во Вселенной огромного количества невидимого вещества, вызывающего гравитационное возмущение. Возможно, что это неви­димое вещество и есть «призрачная материя». Любопытно, не правда ли? Ыо давайте посмотрим, так ли фантастична эта идея и как она со­гласуется со здравым смыслом?

Электрические силы обеспечивают всеобщую упорядоченность атомов и молекул. Сейчас нам ясно, что и явления химического взаи­модействия, и в конечном счёте саму жизнь нужно объяснять с помо­щью понятий электромагнетизма. Электричеству свойственна двухпо-лярность: притяжение разноимённых зарядов и отталкивание одно­имённых. Электрическая сила между двумя заряженными телами чрез­вычайно похожа на силу тяготения между этими же телами; у них оди­наковая зависимость от расстояния, обратно пропорциональная квад­рату расстояния. Это наводит на мысль, что электричество и тяготение связаны между собой значительно сильнее, чем мы думаем. Углуб­ляться в эту проблему мы не будем, отметим только, что двухполяр-ность - более фундаментальное свойство нашего мироздания: это и электрические заряды, и полюса магнита, правое и левое, материя и аптнматерпя, мужское и женское начала, добро и зло и т.д. - всё это выглядит как реальный механизм эволюции.

В качестве отправной точки любого исследования, поиска законов (закономерностей), или просто объяснения наблюдаемых физических явлений (событий) должно быть представление (требование) полной симметрии - таков Великий замысел Создателя! Как и в искусстве, симметрия в физике играет ключевую роль в эстетических принципах. Однако в отличие от искусства в физике понятие симметрии имеет очень конкретный и точный смысл. Закон симметрии гарантирует рав­ноправие всех возможных точек зрения, всех возможных систем отсчё­та и всех возможных относительных движений и событии.

На этом фоне «одиополярпость» гравитации, ответственной за притяжение тел, не укладывается в общую стратегию природы, остаёт­ся для науки загадкой. Самое простое, что приходит на ум в этой си­туации, - должен существовать второй полюс, нпой класс вещей, наделённых противоположным свойством — отталкиванием гра-витирующих тел. Что подтверждает такой ход мысли?

150

«Сложности» нашего спокойного существования начинаются, ко­гда материальное тело «по своей инициативе» пытается изменить своё состояние относительно установившегося равновесия: пространствен­ное положение, тепловой или магнитный порядок, симметрию, - и неимоверно возрастают, когда скорость таких телодвижений прибли­жается к некой магической величине «С». Мало того, что для осуще­ствления подобной инициативы всегда требуется выполнение работы, затраты энергии, - всё, что двигается с ускорением, ждёт в конце сво­его пути непреодолимое препятствие. По аналогии со звуковым барь­ером назовём его электромагнитным (гравитационным) барьером, и, следуя этой аналогии, можно ожидать формирования «ударной» вол­ны. Мощное, всевозрастающее противодействие материального (элек­тромагнитного по своей природе) тела с этой волной - несомненно. Это взаимодействие изменяет свойства тел, и в первую очередь то свойство, которое принято называть массой, замедляет ход всех без исключения часов, изготовленных из фрагментов этих же тел, течение биохимических процессов.., вплоть до полного разрушения тел и трансмутации всего материального. За этим барьером как раз и следу­ет ожидать изменения полярности гравитации на противоположное: притяжение сменится отталкиванием, за этим барьером простирается призрачный мир противоположного свойства, возможно, зеркальное отражение нашего мира. Барьер обладает свойствами некоего магнит­ного зеркала с вполне предсказуемыми свойствами. Самое загадочное состоит в том, что этот барьер - энергетический и нельзя говорить о его пространственной локализации. Сказочный «зазеркальный», «по­тусторонний» мир - свойство самого нашего мира, энергетически вы­деленное.

Похоже, что в наших рассуждениях со здравым смыслом всё в по­рядке, чего не скажешь, к примеру, о специальной теории относитель­ности.

О том, что идея всеобщих вибраций в большей степени отвечает мировоззрению Восточной философии, мы уже говорили. Похоже, су­перструны на сегодняшний день являются кульминацией любого поис­ка фундаментальных законов, управляющих реальностью.

Три взгляда на динамику Вселенной

В заключение приведем три взгляда на динамику Вселенной: 1. Вселенная стационарная и вечная! С этим всё ясно. Наблю­даемое красное смещение в спектре электромагнитного излучения, как доказательство «разбегания галактик», можно отнести лишь к наблю-

151

доемоП части Вселенной как локальный процесс, и считать, что в дру­гих, ненаблюдаемых частях, процесс может вести себя иначе, и в це­лом ничего не меняется. Вечность и бесконечность.

2. 
   Расширяющаяся Вселенная. Большой взрыв, разбегание га­
   лактик - факт, подтвержденный физическими измерениями. Теорети­
   ческая концепция «расширяющейся Вселенной» выдвинута совет­
   ским учёным А.Л. Фридманом в 1922-24 гг. В такой ситуации следу­
   ет ожидать «конца». Уместен также вопрос, а что же было в Начале?
   Ответа на этот вопрос нет и не будет! Более того, обнаружены и ус­
   корение в разбеганип галактше и прочие неравномерности глобально­
   го процесса.
   

2. 
   Колебательный процесс. Сначала расширение, а затем сжатие
   и т.д. - процесс динамичный, гармоничный и вечный. Теория Эйн­
   штейна - Фридмана допускает такое решение при определённой
   величине массы Вселенной. Автор модели попеременно расширяю­
   щейся и «схлопывающейся» Вселенной — американский астроном
   Дж. Уиллер; модели «пульсирующей» Вселенной - английский ас-
   тропом П. Дэвнс. Получается нечто вроде электрического колеба­
   тельного контура, в котором идет периодический процесс перекачки
   энергии с ёмкости на индуктивность, а затем обратно. Сначала Все­
   ленная расширяется, нарастает её масса и убывает энергия, а затем,
   достигнув некоторой точки, процесс идёт в обратном направлении:
   масса убывает, энергия нарастает, концентрируясь в Мировую точку,
   т.е. в полном соответствии с формулой Е = тс. Последний вариант
   включает в себя все черты двух предыдущих, и снимает вопросы о
   Начале и Конце процесса. Однако новые открытия порождают новые
   вопросы. Более того, всё выглядит в таком представлении слишком
   упрощённым. Так что, как всегда, истину следует искать где-то посе­
   редине...
   

С моей точки зрения, мировой космический процесс не укладыва­ется в рамки строгой физической теории. Он скорее напоминает, об­разно говоря, котёл с кипящей водой, в котором постоянно и шумно возникают множество пузырьков - вселенных, которые существуют короткое время, балансируя на грани возможного, в рамках фатальных законов, расширяются, лопаются и исчезают, а на их месте образуются новые. Исчезают и рождаются миры, и гак бесконечно. Из одного та­кого пузырька человечество вот уже сколько веков пытается «выгля­нуть» наружу, взором и мыслью обозреть, что творится вокруг? Тще­славие этих людишек столь велико, что их не оставляет мысль выяс­нить: кто подбрасывает дрова в огонь?

152

И если в каждой частице (пузырьке), сколь бы малой она ни была, ик считал греческий философ Анаксагор, «есть города, населённые людьми, обработанные поля, и светит солнце, луна и другие звёзды, как у нас», то ничего необычного в таком «упрощённом» представлении нет. Масштаб и время, бесконечность и вечность - вот тайны из тайн.

Свидетельства из прошлого. Древнеиндийская традиция Веданты. Предание вкладывает в уста Индре, индийскому Богу, пережившему бесчисленное число таких циклов: «Мне знаком страшный распад Все­ленной. Я видел, как всё уничтожается. Всякий раз снова и снова в конце всякого цикла. В это страшное время каждый атом распадается на первичные частицы воды вечности, из которых когда-то произошло всё... Увы, кто сочтёт проходящие эпохи миров, которые бесконечно сменяют друг друга?» (Брахмаваиварпш Пурача).

Греческий философ Ориген (П-Ш вв.}: «Как после разрушения этого мира будет иной мир, так и прежде существования этого мира были иные миры».

Вавилонский философ и жрец Берос (iV-III вв. до н.э.): «Вселен­ная периодически уничтожается и потом воссоздаётся снова».



Вселенная.

Карта температуры реликтового излучения, иллюстрирующая однородное (в среднем) распределение вещества во Вселенной; полоса, идущая вдоль оси карты, относится к пашей Галактике. Согласно Стандартной модели. Вселенная плоская и простирается примерно на 13 млрд. спстопых лег. Вес атомы cil нндимоп часта, образующие миллиар­ды галактик и межзяезлное пепшегно, составляют лишь около 5% массы всей Вселенной, остальное - это темная материя и тёмная энергия - невидимые космические силы, ответственные за ускоренное разбйпшис галактик

153

А вот так выглядит краткая история Вселенной, соответствующая стандартной космологической модели Большого взрыва.

Врем»	Температура (Ю
0	со	Взрыв
10"" с	10м	Температура п I025 раз превышает температуру и недрах Ссшнма
10 ""с	10:н	Отделение сильного ядерного взаимодействия
	!0|?	Разделение слабого ядерного и электромагнит­ного взаимодействий
10"'с	10"	Объсди неитро	jeinie кварков, образование протонов н он
КГ с		Формирование ядер лёгких элементов
180 с	10"	Образовалась основная доля ядер подорола, гелия, дейтерия и лития
		В этот пых соС	фомежуток времени никаких зпачитель-ьггий не происходило
Несколько сот тыс. лет	Несколько тыс, градусов	Скорость электронов снизилась до такой степе­ни, что стал возможным их захват ядрами п Образование нейтральных атомов. Плотность вещества ВселенноП снизилась: Вселенная ста­новится прозрачной
1 млрд. лет		Стали ( ты...	юрмироваться галактики, звёзды, плане-
10 млрл. лет		Сформировалась планета Земля
13 млрд. лет	2.7 (т-ра мик­роволнового фона, «релик­тового излу­чения»)	Вселенная продолжает расширяться