[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_душа | 5.3_целое
6.1_числа | 6.2_формы
7_единство

(61)

Еще один очень важный – или архетипический – образ, устойчиво сохраняющийся в культуре человечества с древнейших времен и поныне, – это символ бабочки.

Довольно неожиданной и оригинальной иллюстрацией, демонстрирующей воистину универсальный (от тайн мироздания и до эволюции человека) характер этого архетипа, может служить следующий фрагмент из стихов Владимира Набокова:

Нет, бытие – не зыбкая загадка!
Подлунный дол и ясен и росист,
Мы – гусеницы ангелов; и сладко
Вгрызаться с краю в нежный лист…

Для творчества Набокова – единственного большого русского писателя, писавшего равно выдающиеся произведения что на родном, что на английском языках – образ бабочки, как многим известно, был далеко не случайным.

В биографиях знаменитого романиста, поэта, драматурга, эссеиста и переводчика всегда непременно упоминают и про это его особое хобби, увлекавшее писателя с раннего детства и вплоть до последних дней. А также про трудные годы эмиграции, когда писателю доводилось работать, среди прочего, и профессиональным энтомологом, специалистом по чешуекрылым или лепидоптерам, как принято именовать бабочек в зоологии.

Куда меньше, правда, известно, насколько мощный след оставила эта никогда не иссякавшая любовь к бабочкам в литературном творчестве Набокова. Специалистами-набоковедами в текстах писателя насчитано порядка 570 мест, посвященных этим созданиям.

Но при этом никем, практически, так и не замечено, что через образ бабочки проходит очень интересная связь между личностями Владимира Набокова и Вольфганга Паули. А внешняя канва жизни великого писателя, если присмотреться, во многих своих ключевых деталях оказывается чрезвычайно похожа на факты биографии великого физика.

И тот, и другой родились почти в один и тот же день, в 20-х числах апреля, но только с разницей в один год и в разных столицах (Набоков в 1899 в Санкт-Петербурге, Паули в 1900 в Вене). Их обучение в университетах прошло вдали от родного дома (Набоков окончил Кембридж, Паули получил образование в Мюнхене). После нескольких лет жизни в Германии, из-за прихода к власти нацистов и начала войны, они оба были вынуждены эмигрировать из Европы в США, причем сделали это синхронно в один и тот же 1940 год.

Получив в итоге американское гражданство (опять же, практически синхронно в 1946 году), и Паули, и Набоков после войны решают для постоянного проживания вернуться обратно в Европу. Причем оба – уже насовсем – обосновываются на гостеприимных берегах швейцарских озер.

Правда, переезд их в Швейцарию происходил с разницей почти в пятнадцать лет. Нобелевская премия по физике, полученная Паули в 1945, настолько существенно повысила статус ученого, что он – обретя возможность свободно выбирать себе место для жизни и работы – вернулся в Цюрих уже на следующий год.

Для Набокова дорога к славе и материальной независимости оказалась несколько длиннее, так что он нашел свое швейцарское пристанище на берегу другого озера – Женевского – лишь к 1961 году. Иначе говоря, хотя параллельные прежде жизненные пути двух героев уже почти сошлись в пространстве, во времени они, увы, разминулись.

В декабре 1958 Вольфганг Паули неожиданно для всех скончался – так и не познакомившись с Набоковым. А потому роль бабочки как архетипа, настойчиво, но ненавязчиво направлявшего двух этих выдающихся людей друг к другу, так и осталась непроявленной…

Однако ничто не мешает чуть-чуть подправить эту историю сейчас – дабы сделать ее цельной и завершенной.

Прежде всего, чтобы стало понятнее, сколь существенное отношение образ бабочки имел к жизни и творчеству Вольфганга Паули, будет достаточно упомянуть всего один лишь факт. Согласно авторитетному свидетельству философа Аристотеля (см. его труд «История животных», IV 7), широко известный ныне термин ПСИХЕ в языке древних греков имел два основных значения – «душа» и «бабочка».

По этой причине, Психе – как душа человека – часто изображалась в виде бабочки, покидающей тело умершего. Так, на памятниках искусства античной эпохи бабочка либо вылетает из погребального костра, либо отправляется в аид, мир мертвых. В литературных произведениях того времени, как например в «Метаморфозах» Овидия, бабочка могла и непосредственно отождествляться с умершим.

Формулируя данные факты чуть иначе, можно сказать, что для Паули тайны ПСИХЕ, как души и сознания человека, были предметом точно такого же огромного интереса (помимо основной профессии), какой Набоков испытывал к ПСИХЕ как бабочкам…

Более того, приведенное выше набоковское стихотворение отчетливо демонстрирует подлинную глубину этого интереса. Особым зрением поэта он видел в процессе метаморфоз бабочки куда более важную картину – процесс эволюционного превращения человеческого сознания из малопривлекательного «червяка» в прекрасного «ангела»…

Вполне очевидно, наверное, что на каком-то из этапов постижения этого непростого и небыстрого процесса в данной аллегории непременно должна проявляться и роль нашего «кокона» – то есть порождаемые телом «гусеницы» фибры памяти и опыта, которые постепенно наматываются в сознании и формируют душу к ее наивысшей стадии существования.

Насколько близкой эта концепция могла бы оказаться и для писателя, и для ученого-физика, могут свидетельствовать такие слова в одном из поздних интервью Набокова, где он говорил о неразрывных связях между искусством и наукой: «Нет науки без воображения и нет искусства без фактов».

В качестве наглядной иллюстрации этой идеи применительно к области физики будет вполне к месту, наверное, дать следующую картинку-сопоставление, предполагающую для смотрящих не только способность к анализу фактов, но и хотя бы минимум воображения.

Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_душа | 5.3_целое
6.1_числа | 6.2_формы
7_единство

7_единство

(58)

Самой важной – и парадоксальной – особенностью всей представленной здесь картины является то, что ничего нового, по большому счету, в ней нет…

То есть весьма нетривиальная физика и математика конструкции, конечно же, отражают самые передовые достижения современной науки, однако собственно суть предмета известна человечеству давным-давно. Фактически, с тех самых пор, как люди начали задумываться об устройстве вселенной и о своем месте в природе, они разными словами и образами пытались выразить именно ЭТО.

Можно показать, что фрагменты такого – глубинного и часто непроявленного – знания разбросаны и обнаруживаются в нашей культуре повсюду. В лингвистических конструкциях языка, в мифах и сказках народов планеты, в снах и видениях знаменитых людей, в шедеврах литературы и философии, в традиционной математической символике, наконец.

Например, чуть ли не со средневековья в математике для обозначения понятия «бесконечность» принято использовать символ положенной горизонтально «восьмерки». Не очень сложно, наверное, увидеть здесь прямое указание на то, что факт замкнутости пространства и/или времени, представляющихся бесконечными, на подсознательном уровне был известен ученым всегда…

Аналогично, если прислушаться к языку, то в выражениях типа «высокие порывы» и «низменные помыслы» можно, при желании, ухватить суть глубоко укорененных в человеке представлений о «вертикальной многоэтажной» конструкции нашего эволюционирующего сознания.

Ну а в случае применения такой устоявшейся лингвоконструкции, как «всеми фибрами души», крайне сложно отрицать факт общей осведомленности говорящих о том, что душа их сформирована некоторого рода фибрами, то есть нитями.

Если же в данном направлении провести чуть более глубокие изыскания, то без труда можно обнаружить массу дополнительных фактов и свидетельств о наших внутренних скрытых познаниях. Например, о многократно упоминаемой в старинных текстах «тонкой серебряной нити», которая связывает душу и тело.

А в еще более древних мифологических источниках не раз встречается непосредственное использование метафоры прядения и наматывания нити на веретено для символического изображения жизни человека. Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_душа | 5.3_целое
6.1_числа | 6.2_формы

6.2_формы

(52)

Случилось так, что на кладбище Цолликона, фешенебельного пригорода Цюриха, урны с прахом Вольфганга Паули и Хайнца Хопфа расположены неподалеку друг от друга. Как своего рода символ непрекращающегося диалога двух великих ученых-друзей – возглавлявших кафедры физики и математики в одном и том же институте ETH, живших по соседству, время от времени сражавшихся в шахматы и любивших вместе бродить-беседовать в окрестных лесах.

О чем там им нравилось разговаривать, теперь, наверное, уже и не узнать. Хотя кое-что на данный счет все же известно. Всегда отличавшийся чувством юмора, после одной из таких прогулок Хопф следующим образом прокомментировал их беседы: «Сегодня у нас была горячая дискуссия о том, для чего был сотворен человек – чтобы заниматься Чистой Математикой или же чтобы заниматься Прикладной Математикой. Увы, нам не удалось разрешить эту проблему»…

Занятная и одновременно несколько грустная ирония заключается в том, что готовый ответ для столь «трудноразрешимой проблемы» в действительности был найден самим же Хопфом давным-давно. Вот только на постижение смысла этого ответа ученым-математикам и ученым-физикам понадобились многие и многие годы. Считай, порядка полувека. К тому времени уже ни Хопфа (1894-1971), ни тем более Паули (1900-1958), на этом свете уже не было.

Собственно же Ответ представляет собой на удивление богатую математическую конструкцию, открытую Хайнцем Хопфом еще в 1931 году ^]0[, а ныне общеизвестную под названиями Hopf fibration, Hopf fiber bundle или – не в самом удачном переводе на русский – «расслоение Хопфа». Поначалу обнаруженное и описанное как совершенно абстрактный объект в области чистой математики, расслоение Хопфа, как выяснилось много десятилетий спустя, имеет широчайший диапазон приложений в математике прикладной. И особенно – в самых разнообразных областях физики. Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_душа | 5.3_целое
6.1_числа | 6.2_ф____

6.1_числа

(46)

Случилось так, что Рене Декарт^[50] и Блез Паскаль^[12], два наиболее значительных мыслителя из всех, что были подарены миру Францией в XVII веке, оставили в истории заметный след не только как философы, но и как первоклассные математики.

Про гениального Паскаля в этом отношении и говорить нечего, его вклад в точные науки общеизвестен. Но и Декарт – «отец современной европейской философии», как его нередко именуют – помимо прочего, знаменит также и как родоначальник аналитической геометрии. Благодаря ему, в частности, математический инструментарий науки пополнился новаторским и чрезвычайно эффективным подходом к решению задач на основе системы координат, получившей со временем название «декартовой».

В отличие от универсального языка математики, равно пригодного для всех людей в независимости от их мировоззрения и верований, разная философия может приводить ученых к диаметрально противоположным выводам. Поэтому неудивительно, что философские взгляды на природу у Декарта и Паскаля различались весьма существенно. Особенно в вопросах взаимоотношений между миром духовным и миром физическим.

Но имеются, однако, в философском наследии этих мыслителей весьма важные нюансы – причем речь идет о моментах математического свойства – которые при надлежащем их развитии могли бы не только сблизить философию Декарта и Паскаля, но и сделать куда больше. Вроде того, чтобы подвести строгую математическую базу под научную концепцию о единой природе материи и сознания.

Дабы стало яснее, о чем здесь вообще идет речь, пора напомнить два примечательных образа, или как еще говорят, архетипических символа, чрезвычайно занимавших этих философов. Данные символы – сфера и дерево – с незапамятных времен фигурируют в идеях человечества про устройство мироздания.

О богатой истории образа сферы (причем довольно необычной конструкции) в этом контексте весьма содержательно рассказывает очерк Хорхе Л. Борхеса под названием «Сфера Паскаля». Не вдаваясь в пересказ известного текста, здесь достаточно процитировать лишь то, в каких словах именно Блез Паскаль сформулировал им постигнутое: «Природа – это бесконечная сфера, центр которой находится везде, а окружность нигде»…

Для мировоззрения Декарта, судя по всему, более близким и важным представлялся символ дерева. Этот образ, обнаруживаемый в древнейших космогонических мифах самых разных народов планеты под общим названием «древо жизни», находит отражение и в декартовых «Началах философии».

Иерархическая структура для общего комплекса знаний человека о мире – то есть для «философии» в терминологии Декарта – должна выглядеть, по его мнению, следующим образом: «Вся философия подобна дереву, корни которого – метафизика, ствол – физика, а ветви, исходящие от этого ствола, – все прочие науки, сводящиеся к трем главным: медицине, механике и этике».

Не будем обращать внимания на очевидную архаичность, скажем так, декартовой классификации наук, и сосредоточимся лишь на собственно древовидной структуре знания. А также вспомним – для целостности картины – известное предание о том, при каких обстоятельствах Декарт придумал свою систему координат.

Взглянув однажды на раскидистое дерево через окно, защищенное прутьями решетки, философ, говорят, вдруг понял, что с помощью квадратов решетки можно задать числами положения частей дуба – ствола, ветвей, листьев. А уменьшая размер ячеек такой сетки, можно получать описания (или «оцифровки», как сейчас говорят) дуба со все большим и большим количеством деталей.

Прямоугольная декартова система координат, что общеизвестно, стала открытием величайшего значения для последующего выстраивания математических основ физики. Куда менее известно, что если бы мысль Декарта пошла несколько не так, и если бы он, скажем, попытался описать картину в окне с помощью другой, новой системы чисел – способных напрямую описывать дерево благодаря своей собственной древовидной структуре – то вся наука сегодня могла бы выглядеть в корне иначе.

То есть в принципе уже тогда, на заре научной революции, у человечества имелась возможность получить существенно иную систему исчисления. Которая, как недавно выяснилось, также чрезвычайно полезна для физики и прочих ветвей научного знания, но открыта была лишь несколько веков спустя под названием p-адические числа (читается как пэ-адические).

И самое любопытное, что еще одно – помимо дерева – наглядное представление этой математической конструкции делается с помощью «сферы, центр которой везде»…

(47)

Теория p-адических чисел появилась на исходе XIX века. Иначе говоря, научный мир узнал об этом открытии практически одновременно с публикациями революционных для физики идей о квантовании энергии и специальной теории относительности.

О том, сколь глубока в действительности связь между этими величайшими физическими открытиями и аппаратом p-адических чисел, станет известно много, много позже. Так что не только поначалу, но и чуть ли не век спустя после открытия – почти до конца XX столетия, p-адика существовала в представлениях ученых совершенно отдельно от физики.

Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_душа | 5.3_целое

5.3_целое

(41)

При любых попытках науки ухватить природу реальности в итоге неизменно остается ощущение, что опять упущено что-то чрезвычайно важное. Именно то, из-за чего вся картина никак не становится цельной и хотя бы в общих чертах понятной.

Одним из очень давних признаков этой проблемы можно считать феномен, известный во множестве проявлений и под разными названиями – типа принципа дуализма, комплементарности или дополнительности. Суть всех этих терминов сводится, в общем-то, к следующему.

Для одного и того же явления или объекта имеются несколько существенно разных описаний, каждое из которых представляется по-своему верным. Но при этом различия в описаниях таковы, что предмет оказывается как бы наделен несовместимыми, взаимно исключающими свойствами. Из-за чего создается впечатление, будто описываются совершенно разные вещи, а не одно и то же.

Принципиально важной деталью этой проблемы являются неслучайные слова «как бы» и «впечатление». Проиллюстрировать важность этого нюанса можно на примере так называемого «корпускулярно-волнового дуализма» квантовых частиц – самого знаменитого, наверное, природного феномена с двойственным описанием его физических свойств.

Если повнимательнее разобраться с историей рождения и закрепления в науке этого основополагающего «дуализма», то не так уж трудно заметить вот какую вещь. Сложись исторические обстоятельства чуть иначе, и получи волновые (де Бройля и Шредингера) воззрения на квантовую механику доминирующую роль, общая картина могла бы оказаться куда более внятной и постижимой.

Странные «парадоксы дуализма» в физике квантовых объектов, которые в одних экспериментах ведут себя как волны, а в других как частицы, возникают из-за того, что по давно сложившейся традиции частицы и волны принято считать принципиально разными сущностями. Однако подлинная странность на самом деле тут в другом. Давным-давно установлено, что в действительности особой разницы между ними нет – вот только в школьных учебниках об этом как правило говорится либо мимоходом, либо не упоминается вообще.

Еще с XIX века в гидродинамике известны так называемые уединенные волны (солитоны), поведение которых во многом соответствует природе частиц ^[69]. Почему так получилось – отдельная большая история ^[56], но к исследованиям физики волн-солитонов ученые всерьез приступили лишь спустя столетие, начиная с 1960-х годов. Иначе говоря, когда квантовая физика на основе альтернативной концепции частиц уже давно находилась в стадии зрелости и триумфальных успехов.

Цуг солитонов в конденсате Бозе-Эйнштейна

При этом «непостижимый», якобы, корпускулярно-волновой дуализм оказался замурован в фундамент грандиозного научного здания. Став своего рода основанием для последующего возведения целой башни новых парадоксов и трудно объяснимых двойственных описаний природы. Начинать же перестраивать заново всю конструкцию на базисе чисто волновых представлений – ради концептуальной целостности и гармоничности теории – для научного большинства представлялось, мягко говоря, неактуальным…

(42)

Пример с естественным избавлением от парадоксального противоречия в корпускулярно-волновом дуализме особенно хорош и поучителен своими, так сказать, методологическими аспектами.

Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_душа | 5.3_ц___

5.2_душа

(36)

Вся история квантовой физики – это, в каком-то смысле, история нескончаемых попыток избавиться от тахионов. Или, иными словами, попыток проигнорировать математику на основании человеческих представлений о здравом смысле и о рациональном взгляде на мир. ^[8A]

Из-за той поразительной эффективности, с которой математика описывает физическую реальность, ученые давно пришли к выводу, что это самый надежный проводник на путях постижения природы. Соответственно, имеется устойчивая традиция относиться с надлежащим вниманием и почтением к обнаруживаемым решениям для очевидно верных физических уравнений.

И если феномен, описываемый решением уравнений, в природе пока не наблюдается, то его заранее принято величать «научным предсказанием». Историкам известен очень длинный список подобных предсказаний, успешно подтвержденных дальнейшими поисками, наблюдениями и экспериментами. По сути дела, именно так и работает наука.

Однако с тахионами ситуация всегда обстояла в корне иначе. Уже в самом начале пути квантовой физики, когда стало ясно, что для успешной работы в этой области необходимо оперировать комплексными числами, появилось и предсказание крайне необычной частицы. Частицы, о которой теоретикам тут же захотелось забыть и больше никогда не вспоминать.

То есть уравнения допускали такое решение, когда вместе с квадратным корнем из (–1) в природе обозначался странный объект с мнимой массой, мнимой энергией и во мнимом времени. И что самое неприятное, эта частица двигалась со сверхсветовой скоростью, противоречила фундаментальным основам теории относительности и, фактически, двигалась обратно во времени. Одним своим присутствием нарушая основы мироздания в целом и принцип причинно-следственных связей в частности…

Со временем за столь неудобной частицей закрепилось название «тахион». На протяжении всего XX века находилось очень немного энтузиастов, решавшихся заниматься изучением этих объектов. И хотя их стараниями о тахионах постепенно становилось известно все больше и больше, ни лавров почета, ни научной славы эти результаты исследователям не принесли.

Пока не принесли, во всяком случае. Потому что вплоть до недавнего времени для физиков так и оставалось неясным, каким образом эти тахионы следует трактовать и зачем они вообще могли понадобиться природе…

(37)

Подлинный прорыв в области исследования тахионов произошел на рубеже 1990-2000 годов, главным образом, благодаря большой серии работ струнного теоретика Ашоке Сена. Именно после обстоятельных публикаций Сена, похоже, научный мейнстрим перестал делать вид, что тахионов не существует. ^]1[

Соответственно, появился, наконец, и серьезный интерес к тому, какое место могут занимать эти объекты в природе и как их встраивать без противоречий в общую картину мира. Ну а когда делом занялись всерьез, довольно скоро последовал и внушительный прогресс.

Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус
5.1_тело | 5.2_д___ | 5.3_ц___

5.1_тело

(31)

Любой читатель, мало-мальски знакомый с современной физикой, непременно уже заметил, что на протяжении всего предыдущего материала рассматривались только электромагнетизм и гравитация. И почти ничего не говорилось о прочих фундаментальных взаимодействиях – сильном и слабом ядерном. Соответственно, ничего пока не сказано и о характерных для них частицах: кварках, глюонах, тяжелых бозонах. Естественно, это не случайность.

Базовые элементы электромагнетизма – протон, электрон, фотон – частицы стабильные и никаких оговорок относительно своей реальности обычно не вызывают. С частицами сильных взаимодействий все в корне иначе. Непосредственно в экспериментах наблюдаются не они, а косвенные признаки предполагаемых для них свойств. При этом базовые характеристики данных объектов то и дело нарушают правила, уже твердо установленные для «настоящих», то есть стабильно наблюдаемых квантовых частиц. ^[5E]

В совокупности же все это похоже не столько на «настоящие вещи», сколько на удобную и неплохо работающую математическую абстракцию. К которой постепенно привыкли и стали воспринимать как «реальность».

Примерно то же самое можно сказать и о тяжелых бозонах слабых взаимодействий. Частицах крайне недолговечных, быстро распадающихся на стабильные компоненты, но очень нужных для стройности математической теории.^[5F]

Формулируя мысль чуть иначе, может оказаться так, что при появлении более стройной и непротиворечивой теории, сохранившей все плюсы, но лишенной недостатков и натяжек модели прежней, общая картина упростится. А фундаментальная необходимость во всех этих искусственных объектах отпадет сама собой и естественным образом.

Что конечно же ничуть не отменяет важные процессы, происходящие с частицами и продуктами их распада в ускорителях. Но только в описаниях физики данных процессов объекты типа кварков и глюонов станут, видимо, занимать примерно такое же положение, какое ныне занимают в науке все прочие квазичастицы. То есть математически полезные, но по сути абстрактные конструкции типа экситонов, поляронов, фононов и прочих энионов.

(32)

Последняя из упомянутых пород общеизвестных квазичастиц – энионы – заслуживает особого рассмотрения. Конструкция ANYon – то есть «любая» частица – была введена в квантовую теорию как объект-микровихрь, способный одновременно демонстрировать взаимоисключающие свойства фермионов и бозонов. В пространстве трехмерной вселенной это невозможно, однако в плоском двумерном мире – вполне. ^[5E]

Примечательные свойства энионов важны сразу по нескольким причинам. Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_фокус

4.4_фокус

(27)

Когда Альберт Эйнштейн к 1916 году создал свою теорию гравитации или ОТО (общую теорию относительности), до рождения квантовой механики оставалось еще примерно лет десять. Иначе говоря, ОТО изначально была и по сию пору остается чисто классической теорией. Однако недвусмысленный намек на единство гравитации и квантовой физики был получен практически сразу – в красивой теоретической работе Теодора Калуцы.^[85]

В 1919 году Калуца показал, что если добавить в уравнения ОТО еще одно – пятое – дополнительное измерение, то происходит удивительная вещь. Оказалось, что при таком подходе удается элегантно свести теорию гравитации Эйнштейна и теорию электромагнетизма Максвелла в единую и однородную концептуальную систему. (Формулируя чуть иначе – с позиций современной науки – уже тогда поступил сигнал, что между гравитоном и фотоном имеется какая-то непосредственная связь.)

В частности, Калуцей было показано, что уравнения ОТО для случая пяти измерений можно преобразовать таким образом, когда они раскладываются на описание трех взаимосвязанных подсистем: (1) обычная четырехмерная гравитация Эйнштейна; плюс (2) набор, эквивалентный максвелловским уравнениям для электромагнитного поля; и плюс (3) еще одно неясное поле скалярной природы.

Скалярным полем, можно пояснить, в физике именуют силовое поле, имеющее всего одну компоненту, которая воздействует на каждую точку пространства в независимости от поворотов системы координат. В качестве наглядного примера такого поля нередко приводят океанические приливы и отливы – когда уровень океана прибывает-убывает в какой-то точке водной поверхности сразу со всех сторон. В отличие от ветра или течения реки, которые имеют направление и описываются в терминах векторного поля.

Пример с осциллирующим скалярным полем приливов-отливов особо хорош тем, что с помощью наглядных гидродинамических аналогий позволяет проиллюстрировать всю глубину открытия Калуцы, намного опередившего свое время. (А кроме того, предоставляет и вполне прозрачную аналогию для механизма, обеспечивающего вибрацию системы в физике осциллонов.)

Уже в теории электромагнетизма Максвелла, выстроенной на основе концепции «тока смещения», или иначе пульсации зарядов, ничего не говорится о том, какая энергия все время подпитывает эти непрерывные осцилляции. Они просто есть. Позднее, с появлением квантовой физики, такие вещи, как непрерывное вращение частиц и постоянное излучение ими виртуальных фотонов – с явными нарушениями закона сохранения энергии – тоже стали принимать как данность. Это просто есть, хотя и совершенно неясно откуда.

С другой стороны, очевидные взаимосвязи – через теорию пульсаций Бьеркнеса – между электромагнетизмом Максвелла и недавно открытым феноменом осциллонов указывают на источник этой скрытой энергии вполне отчетливо. В основе всех упомянутых явлений – осцилляций частиц, их вращений, испусканий виртуальных фотонов – должно иметься (осциллирующее) скалярное поле. И именно это поле является неотъемлемым компонентом в давно известных уравнениях Теодора Калуцы.

Конечно же, в современной физике, особенно в теории струн, гипотетическое скалярное поле Калуцы давно и разносторонне изучается. Его кванты-частицы известны под разными названиями типа дилатон, гравискаляр или радион. Более того, с опорой на дилатон ныне пытаются объяснить труднейшие проблемы – и темную энергию, и инфляционное расширение вселенной, и проблемы с поисками SUSY.

Но никем, похоже, пока так и не выдвинута идея, на которую достаточно прозрачно указывает единство скалярного поля, электромагнетизма и гравитации в уравнениях Калуцы. Идея о том, что фотоны и гравитоны в действительности могут быть разными проявлениями одного и того же феномена. Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_суси | 4.4_г___

4.3_суси

(23)

Одна из наиболее привлекательных особенностей модели мира как сдвоенной мембраны – это возможность естественного объяснения для феномена квантовой сцепленности. То есть непостижимого иначе научного факта, согласно которому квантовые частицы способны мгновенно взаимодействовать друг с другом в полной независимости от разделяющего их расстояния.

В условиях сдвоенной конструкции всех частиц намного легче представить ситуацию, когда они поначалу образуют единую – когерентную – квантовую систему на обеих мембранах, а затем происходит деликатная эволюция половины системы лишь на одной из мембран. Иначе говоря, исследователи в одном из миров могут аккуратно разделять частицы – не ведая, что работают лишь с половинками пар – и разнести их далеко друг от друга без нарушения, или коллапса, их квантовых состояний.

При этом вторые половинки пар на другой мембране свое положение не меняют и по-прежнему остаются единой квантовой системой. Но если затем измерить – то есть подвергнуть фиксации – состояние одной из разнесенных частиц, то произойдет фиксация или схлопывание состояния и парной ей частицы на второй мембране. А значит, схлопывается вся эта «четверичная система» в целом. Из-за чего на мембране эксперимента другая частица в независимости от дальности тут же «почувствует», что состояние первой изменилось…

Вся эта схема, однако, может работать лишь в том случае, если частицы-пары (электрон-протон), живущие сразу на двух мембранах, способны легко и просто образовывать единое квантовое состояние с другими такими же парами. А возможность этого, увы, далеко не очевидна. Потому что практически все физические взаимодействия между частицами – за единственным исключением – должны происходить лишь в пределах одной мембраны. Иначе факт существования второго параллельного мира был бы давно уже установлен и подтвержден многочисленными экспериментами.

Единственное исключение составляет гравитация. Теория допускает, что гравитационное взаимодействие между мирами-бранами возможно. Однако эффекты гравитации настолько ничтожно малы в сравнении с остальными взаимодействиями, что квантовые эксперименты в этой области остаются делом гигантской сложности.

Не говоря уже о том, что и на теоретическом уровне красиво и убедительно встроить гравитацию в квантовую физику пока еще никому не удалось. Хотя общая схема объединения – через идею дискретной или гранулированной структуры пространства-времени – уже более-менее обозначилась. ^[8C]

(24)

Но прежде, чем разбираться с особенностями механизма, связывающего в модели квантовую гравитацию и квантовую сцепленность, целесообразно рассмотреть несколько важных идей и следствий, вытекающих из общей двухбранной конструкции. Одна из центральных здесь идей – это концепция вселенной как замкнутой односторонней поверхности. Читать далее →

[краткий путеводитель «там за облаками»]

1_погода
2.1_темно | 2.2_неясно
3.1_хью | 3.2_вольф | 3.3_клод
4.1_базис | 4.2_двумир | 4.3_с___ | 4.4_г___

4.2_двумир

(19)

Теоретическая конструкция мультиверса в диссертации Хью Эверетта была выстроена на основе волнового уравнения Шредингера. Иначе говоря, в его концепции не затрагивались эффекты теории относительности, существенно влияющие на поведение квантовых частиц и учтенные в фундаментальном релятивистском уравнении Дирака. Понятно, что для развития эвереттовых идей до полной картины необходимо брать в учет и результаты П.А.М. Дирака.

Одна из примечательных особенностей дираковского уравнения в том, что его можно записать в своеобразном виде, который иногда называют зигзаг-представлением спинора.^]44[ При таком описании всякий электрон (или другой массивный фермион со спином 1/2) оказывается частицей, движущейся по зигзагообразной траектории и находящейся в состоянии непрерывных осцилляций между фазой леворукого вращения «зиг» и праворукой фазой «заг». Причем каждое из этих попеременных состояний само по себе является безмассовым, а масса возникает лишь при совокупном рассмотрении картины.

Зигзаг-представление электрона (из книги Р.Пенроуза «Дорога к реальности»)

В этом же описании имеется константа взаимодействия, которая у Дирака управляет скоростью перебросов между «зиг» и «заг» частями дираковского спинора. В более поздней теории Хиггса, появившейся в 1960-е годы, эта константа превращается в особое – хиггсовское – поле, которое входит в уравнения как еще одно взаимодействие, порождающее у фермионов массу…

Описывая это поле чуть иначе, зигзаг-осцилляции частиц происходят в некой всепроникающей субстанции типа сверхтекучей жидкости, которая равномерно заполняет собой все пространство вселенной. И если вдуматься в суть этой концепции, то получается, что общепринятый на сегодня механизм Хиггса в неявном виде вернул в описание природы как необходимость особый флюид, прежде именовавшийся у физиков термином эфир. ^[40]

(20)

Доминировавшая в физике XIX века, идея эфира была необходима ученым для объяснения света и прочих электромагнитных взаимодействий. В XX веке, отринув эфир, физики открыли еще два совершенно других фундаментальных взаимодействия, сильное и слабое ядерные. Однако общая математическая структура этих механизмов определенно направляет теоретиков к поиску единой конструкции, способной объединить в себе все три (в идеале конечно четыре, вместе с гравитацией) взаимодействия. Но при этом отчетливо обозначилась модель осцилляций частиц в некой очень специфической среде – именуемой «поле с ненулевой энергией вакуума» и обладающей свойствами сверхтекучего флюида. Читать далее →