Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн
Подождите немного. Документ загружается.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
331
331
ры света (свети м ости , яркости, абсолю тн ой свети м ости ) даю т разны е численн ы е
оценки м ассы галакти к — 5, 7, 15, 20, 40, 45 % ви дим ой м ассы от всей м ассы
галакти к. О дн и м словом , нам через и н ди катор света известн о не более 20 % м ассы и,
следовательно, энерги и от всей м ассы галакти к, а остальное — 80 % нам и н евидим о
и неи звестн о: нам на сегодняш н и й день и звестн а только 1/5 часть м ассы галакти к, а
остальн ы е — 4/5 неизвестны , т. е. это н епозн ан н ая «тем н ая м атерия», п рирода
которой нам соверш ен н о н еп он ятн а и таин ствен н а.
Г алакти ки, как известн о, бы ваю т спи ральны е, лин зоп одобн ы е и элли п ти чески е,
которы е разли чаю тся по ф орм е, вели чи не и структуре: общ им для всех эти х галакти к
является ди скоподобн ое и х вращ ен и е, т. е. ротац и он н ое дви ж ен и е. И сследован и е
грави тационной ротац и он н ой кривой дает такж е ан алоги чн ую чи сленн ую оц енку
«видим ой н ам и м атерии» (20 % ), а «неви дим ой тем н ой м атерии» (80 % ), т. е. без
учета эн ергии косм ического вакуум а как ан тигравитации.
О дн ако зн ачи м ость бари онной м атери и вовсе н е м ож ет определяться и не
определяется лиш ь ее количественн ы м значени ем в общ ей косм и ческой м атерии во
В селенной: барион н ая м атери я, как м ы п ока зн аем , является основны м топ ли вом для
поддерж ани я В селенн ой в теп лом состоян и и , где м ы м ож ем ж ить вм есте с другим и
ж и вы м и сущ ествам и.
П од «тем ной м атерией» м ы п он и м аем «невидим ую », «скры тую », «непонятн ую »
нам м атерию , которая нам и на сегодн яш н и й ден ь ассоциируется главн ы м образом с
грави тационной силой . О днако нам до сих п ор н еизвестн а п ри рода гравитации, хотя
м ы еж едневн о и еж ечасн о даж е в своей п овседневной , обы ден н ой ж и зн и
сталкиваем ся с п роявлениям и грави таци и (брош ен н ы й вверх кам ень падает н а
зем лю , теннисн ы й и ф утбольны й м ячи такж е п адаю т на зем лю , водоп ад и работа
гидростанции и т. д. и т. п . — все это проявлени я гравитаци и ). Н о все ж е неизвестн а
сущ ностн ая при рода грави таци и и гравитационн ы х сил, хотя п остроенн ы е Н ью тон ом
и Э йнш тей н ом зам ечательн ы е по своей м атем атической ф орм е и ф и зи ческой глубине
теори и о гравитации даю т н ам всю сум м у знан и й о В селенн ой , ее рож дении,
становлени и и эволю ц ии. Т еори и тяготени я Н ью тона и Э й н ш тей н а — это
вели чай ш ие достиж ени я человеческого гени я, п редставивш ие нам и В селен н ую в
целостной красоте, гарм он и и и соверш енстве: общ ая теори я отн осительности
Э йнш тей н а — это единственн ая косм ологическая теори я, даю щ ая нам ц елостное
представлен ие о В селенн ой как еди н ой суп ерсистем е, обладаю щ ей законом ерн ы м
строени ем , структурой и эволю ц и ей : О Т О Э йнш тейна — сам ое соверш ен н ое,
красивое и изящ ное человеческое творение, когда-ли бо сотворенн ое человеческим
разум ом и и н туи ц и ей гени я.
И все ж е она — теори я класси ческая, а не квантовая и н е кали бровочная. Ч то это
означает? Н е кван товая (О Т О ) теори я озн ачает, что О Т О не есть квантовая теори я
грави тации. А это озн ачает, что, во -п ервы х, н е создана квантовая теори я
м и крогравитац и он н ы х части ц — гравитон ов, гравити н о и т. д.: все поп ы тки
квантовани я гравитации, как отм ечает М . К аку, не увенчали сь усп ехом . В о-вторы х,
О Т О Э й н ш тей н а н е кали бровочная теория, основн ы м требовани ем которой является
перенорм ировка, т. е. устран ен и е бескон ечности: все реш ени я уравнени я движ ен ия
Э йнш тей н а, как отм ечаю т специ али сты -гравитац и онисты , при водят к
бесконечн остям (м ы об этом п и сали, когда рассм атри вали проблем у син гулярн ости в
черн ы х ды рах).
В чем ж е заклю чается ф и лософ ская п роблем а? О н а заклю чается в
необходим ости п озн ани я «тем ной м атерии », ее сущ ностной п ри роды : м ы зн аем , что
«тем н ая м атери я» сущ ествует, что он а является при чи н ой и и сточником
сущ ествовани я звезд в галактике,
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
332
332
скоплени й галакти к, сверхскоп лени й . О днако м ы абсолю тн о не зн аем , какова
сущ ностн ая при рода «тем н ой м атери и », состои т ли эта «тем ная м атерия» и з каких -то
квантовы х части ц или нет, а если состои т из части ц , какие ж е частицы м огут
претендовать н а роль части ц «тем н ой м атери и ». П оэтом у м ы м ож ем сф орм улировать
наш у ф илософ скую п роблем у как проблем у эп и стем ологическую : наступи л м ом ент
настоятельной н еобходи м ости п озн ан и я и и сследован и я сущ ностн ой п ри роды
«тем н ой м атери и », ибо, по оцен кам сп еци али стов — астроф и зи ков и косм ологов,
неп озн ан н ая «тем н ая» и «неви ди м ая» н ам и м атерия составляет, как уж е
неодн ократно отм ечали , до 80 -90 % м атерии крупн ом асш табны х структур только
нам и «видим ой» части наш ей В селенн ой : проблем а н еобходим ости позн ан и я
«тем н ой м атери и » — н астоятельная необходим ость ф и лософ ской и н аучн ой
эпистем ологии . Б ари он н ая м атерия вы ступ ает и в этом случае ин дикатором позн ан и я
«тем н ой м атери и ». О дн ако этот инди катор бари он н ой м атери и нед остаточен , и
потом у он огран и чен : нуж н ы воображ ени е, глубокая интуиция и даж е ф антазия для
построен и я части ц , п ретендую щ и х на роль частиц «тем н ой м атери и ».
И так, н ам н еобходи м а вы сокая степ ень ф антазии и воображ ен и я для того, чтобы
ф и лософ ски предполож и ть теорети чески и деализи рован н ы е части ц ы -кандидаты на
роль частиц «тем ной м атерии ». К аки е ж е теоретически е м одели , в которы х
рассм атри ваю тся части ц ы -канди даты н а роль части ц «тем ной м атери и »?
О н и следую щ ие:
1) суп ерси м м етри я;
2) суп ерграви таци я;
3) и н ф ляционн ая м одель В селен н ой .
М ы рассм отри м такж е экзотически е части ц ы , как суп ерсим м етри чн ы е
известн ы м н ам элем ен тарны м части ц ам суперп артнеры , а такж е в теори и инф ляции
В селенной — м оноп оли, аксионы и други е. О дн и м словом , м ы долж н ы м оби ли зовать
всю си лу наш его воображ ени я и ф антазии, чтобы вери ть в сущ ествовани е в
реальности эти х частиц -претендентов на роль «тем н ой м атери и »: «тем ная м атери я»
обладает кван товой сущ ностн ой п риродой .
П р и р ода «тем н ой м атер и и »
В качестве части ц -кан ди датов н а роль частиц «тем ной м атери и » претен дую т
м н оги е части ц ы «ви дим ой» и «н евиди м ой » м атери и — нейтри н о, грави ти н о,
акси он ы , м он оп оли Д ирака, м акси м он ы , п реон ы , косм ион ы , ней трали н о и т. д.
О дн и м словом , ф и зи кам и , астроф и зи кам и и косм ологам и вы дви гается м нож ество
сам ы х разли чн ы х частиц -п ретенден тов на роль частиц «тем ной м атери и ». М ы ,
естественн о, рассм отри м и з этого м н ож ества только наи более в кон ц ептуальном
отн ош ени и , н а н аш взгляд, вероятн ы е и обоснованн ы е части ц ы -кан дидаты на роль
«тем н ой м атери и ».
1. П реж де всего рассм отри м , какие ж е частиц ы из и звестн ы х н ам элем ентарны х
части ц в си лу и х сп еци ф и чески х особенн остей м огут бы ть наиболее вероятн ы м и
части ц ам и -канди датам и н а роль «тем ной м атери и ». П о м нен и ю ф и зи ков-
сп еци али стов, н а роль части ц «тем ной м атери и » м огут претендовать косм ические
тяж елы е н ейтри н о, которы е «родили сь» в сам ую ран н ю ю стадию разви ти я
В селенной после Б ольш ого взры ва. К осм ических нейтри н о три сорта — электронн ое
ней три н о ν
e
, м ю он н ое н ейтри н о ν
μ
и тау-леп тон н ейтри н о ν
τ
. И з эти х косм и ческих
ней три н о и склю чается
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
333
333
сразу ж е электронн ое н ейтри н о v
e
как легкая частица, п оэтом у счи таю т, что
электрон н ое нейтри н о ν
е
не м ож ет претендовать на роль частиц «тем ной м атери и ».
Н а роль части ц «тем н ой м атерии » м огут п ретен довать две косм и чески е части ц ы -
ней три н о — м ю он н ое н ейтри н о ν
μ
и тау-леп тон н ей три н о ν
τ
в силу их специ ф и чески х
особен н остей : он и тяж елы е ран н и е косм и чески е части ц ы — н ейтри н о, поэтом у они
м огут претендовать н а роль части ц «тем ной м атери и ».
2. С ам ой интересной м оделью , п редполагаю щ ей части ц ы -кан дидаты н а роль
части ц «тем ной м атерии », является суп ерсим м етри я, которую м ы уж е п одробно
рассм отрели вы ш е в н аш ей работе. П оэтом у м ы не ставим перед собой задачу
детальн о го рассм отрен и я м одели суп ерсим м етри и : нас ин тересует суп ерси м м етри я в
аспекте исследовани я проблем ы п рироды «тем ной м атерии ».
Во-первы х, в чи сто ф и лософ ском пони м ан и и суп ерси м м етрия и н тересн а и
содерж ательн а тем , что он а в своем конц ептуальном содерж ани и впервы е ставит
проблем у и н ого м ира суп ерсим м етри чн ы х части ц , отли чного от зн аком ого н ам
бари он н ого м и ра знаком ы х нам элем ен тарн ы х частиц : суп ерсим м етри чн ы й м ир —
иной и более глубоки й м ир суперчастиц как суп ерпартнеров обы чны м , н ам
известн ы м элем ентарны м частицам барион н ой м атерии : суперсим м етри чн ы м и
части ц ам и как суп ерп артнерам и элем ентарны м части ц ам бари он н ой м атери и
являю тся суперкварки (скварки), суперлеп тон ы (слеп тон ы ), ф оти н о как суп ерп артн ер
ф отон а, глю ин о как суп ерп артнер глю он а, грави тин о как суп ерп артнер грави тон а,
ней трали н о, вино, зин о, хи ггси н о и т. д.).
Во-вторы х, м ногие и з эти х суп ерп артнеров м огут бы ть кан дидатам и -части ц ам и
на роль части ц «тем н ой м атерии »: суп ерп артнеры элем ен тарны х части ц бари он н ой
м атерии в си лу их специ ф и чески х особенн остей м огут вы ступать в качестве
суп ерсим м етричны х частиц «тем н ой м атери и ». П реж де всего, гравити н о,
ней трали н о, хиггсин о, ви н о, зин о и др. м огут бы ть канди датам и -частиц ам и на роль
части ц «тем ной м атери и »: н а роль части ц «тем н ой м атерии » м огут претендовать
суп ерп артн еры как суп ерсим м етри чн ы е части ц ы , п отом у что они являю тся
тяж елы м и частицам и п о сравнени ю с частицам и бари онн ой м атери и .
3. Н аиболее вероятн ы м и и обосн ованн ы м и кан ди датам и -части ц ам и на роль
«тем н ой м атери и », безусловн о, являю тся м он ополи Д ирака: теоретическое
обосн ован и е необходи м ости сущ ествовани я во В селен н ой м он оп олей и
ан ти м оноп олей как ф ундам ен тальн ы х частиц и анти части ц п ри н адлеж и т П олю
Д ираку — великом у ф и зи ку и лауреату Н обелевской прем ии. И м ен н о П оль Д и рак,
исходя из асим м етри и м еж ду электричеством и м агнети зм ом в классически х
уравнен и ях М аксвелла, обосн овал и дею о том , что в при роде долж н а сущ ествовать и
реали зоваться сим м етри я м еж ду электри чеством и м агнетизм ом : непозн анн ость н ам и
м агнитн ы х явлен и й и м агн и тного заряда является асим м етрией м еж ду
электри чеством и м агнетизм ом . П о этом у п оиск дираковского м онон ополя является
необходим остью восстановлен и я сим м етри и м еж ду электри чески м и и м агн и тны м и
явлени ям и : идея си м м етри и как м етодологический при н ц и п ди ктует н еобходи м ость
восстановления паритета м еж ду электри чеством и м агн етизм ом . Э то первое.
А второе заклю чается в том , что и дея ди раковских м онополей и антим оноп олей
приобрела ф ундам ен тальн ое зн ачени е в контексте поиска «тем н ой м атери и » и
исследован и я ее сущ ностной п ри роды : м он оп оли (и ан тим оноп оли) — н аи более
вероятн ы е претенден ты -части ц ы «тем ной м атери и ».
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
334
334
Во-первы х, м он ополи и ан тим онополи являю тся тяж елы м и и н ереляти вистским и
части ц ам и, возни каю щ и м и на п оздн и х стади ях радиаци он н о -дом и н антн ой ф азы
разви ти я В селен н ой , т. е. п осле кварк-адрон н ого ф азового перехода (конверси и
кварков в адрон ы ), поэтом у м онополи (и ан тим он оп оли) являю тся
нереляти ви стски м и тяж елы м и части ц ам и (и анти части ц ам и); во-вторы х, в силу того,
что м оноп оли и антим он оп оли являю тся нереляти ви стским и и тяж елы м и части ц ам и
и античасти ц ам и, анн и ги ляц и я м еж ду ним и не приводит к взаим ном у уничтож ени ю
и превращ ению их в излучен и е: они являю тся во В селенн ой стабильн ы м и части ц ам и
(и ан тичасти ц ам и); в-третьих, в си лу п еречисленн ы х особен н остей м онополи и
ан ти м оноп оли в состоянии п роти водействовать гравитационн ом у коллапсу в
процессе образован и я круп н ом асш табны х структур во В селенной: они, по
предп олож ени ю ф и зиков-сп ец и али стов, являю тся н епосредственн ы м и
«участн и кам и » в образован и и круп н ом асш табн ы х структур (галактики, скоплен и я,
сверхскопления) во В селенн ой .
В и н ф ляци он н ой м одели В селен н ой п роблем а м оноп оля (и анти м онополя)
получает наи более элегантн ое реш ен и е: во-п ервы х, в лож ном вакуум е, когда
происходи т катастроф и ческая и н ф ляция, т. е. вздути е, В селенн ой , п роисходит
«разм ы вани е» м он ополей (и ан ти м онополей), а затем прои сходи т ф азовы й переход
лож ного вакуум а в прави льны й вакуум п утем квантовы х ф лук туац и й и снова
происходи т увеличен и е м он оп олей и антим онополей : в п равильном вакуум е
происходи т увели чени е и х.
Во-вторы х, В селен н ая в ин ф ляц и он н ой м одели п ереходи т от лож ного вакуум а к
прави льном у п утем кван товы х ф луктуаци й ф азового перехода, которы й всегд а
связан с образован и ем топ ологических деф ектов, на которы х образую тся дом ены :
каж дом у дом ен у соответствует оди н м онополь с ан ти м он оп олем .
И м енн о поэтом у проблем а м он ополей (и ан ти м оноп олей ) им еет
ф ун дам ен тальн ое значен и е для реш ен и я п роблем ы п ри роды «тем н ой м атерии » и
важ ного вклада «тем ной м атери и » в общ ую косм ическую п лотность м атерии во
В селенной. «Т ем ная м атери я» — п роблем а реш ен и я зам кн утости В селенн ой как
ф и лософ ско-м и ровоззренческого ее п он и м ания. Ф илософ ское м и ропоним ани е —
поним ан и е В селенн ой в ее и м м ан ентн ой собствен н ой эволю ц и и и судьбе.
А к си он к ак ч асти ц а «тем н ой м атер и и »
В ы ш е м ы рассм отрели части ц ы -кан дидаты н а роль частиц «тем н ой м атери и » —
тяж елы е н ей три н о — ν
μ
и ν
τ
, гравити н о, ней трали н о, хи ггсино, а затем более
подробно и сследовали м онополи (и ан тим оноп оли) как н аиболее вероятн ы е
канди даты на роль частиц «тем н ой м атерии ». Б ы ло отм ечен о, что проблем а изучени я
части ц «тем н ой м атери и » — одн а и з ф ун дам ен тальн ы х п роблем соврем енн ой
астроф изики элем ентарн ы х части ц и косм ологии, и бо п роблем а п ри род ы «тем н ой
м атерии» — это проблем а реш ен и я зам кнутости или откры тости наш ей В селен н ой :
если вклад частиц «тем ной м атери и » в общ ую косм ическую п лотность м атери и
В селенной — К = + 1, то расш ирени е В селен н ой см ен и тся сж ати ем и, н аконец , она
подвергн ется катастроф и ческом у коллап су, и В селенн ая п ревратится в
си н гулярность, а если общ и й вклад частиц «тем ной м атерии» — К = -1, то В селен н ая
будет бескон ечн о расш иряться. П оэтом у проблем а при роды «тем ной м атери и » — не
только проблем а соврем ен н ой астроф и зи ки элем ен тарны х части ц и косм ологии, н о и
общ еф и лософ ская п роблем а эп и стем ологи и части ц «тем ной м атерии» и н аш его
м и ропони м ан и я: чтобы понять, н адо п ознать. Т олько п ознавая, м ож н о понять, и
только пон и м ая, м ож но исследовать.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
335
335
П оэтом у п од эп и стем ологи ей м ы поним аем ф илософ скую теори ю научн ого
познани я, а не традиц и он н ую гн осеологи ю : ф и лософ ствовать м ож но в том случае,
если ф и лософ ская эп и стем ологи я основана на точном и достоверн ом н аучн ом знани и
о м ире части ц и си л соврем енн ой косм ологии .
П оэтом у, м ы считаем , тради ц и о н н ая гн осеологи я долж на бы ть преобразована в
соврем ен н ую ф и лософ скую эп и стем ологию н ауки и научн ого позн ани я:
тради ц и он н ая гн осеология стала ан ахрон и зм ом и архаикой, по край н ей м ере, в
соврем ен н ой астроф и зике элем ентарн ы х части ц и косм ологи и как науке о В селен н ой
в целом .
Д ело н е только в том , что традиционн ы е схем ы , категори и , закон ы ф и лософ ской
гносеологи и н е работаю т в областях ф и зики элем ен тарны х частиц, астроф и зи ки и
косм ологи и , н о и в том , что для ф и зиков и косм ологов все н аучн о -теоретические
идеи , концеп ц и и , п ри н ц и п ы двадц атилетн ей давности стан овятся «старом одны м и»,
потом у что п еред теоретически и эксп ери м ен тальн о реш енны м и проблем ам и на
передовы х позиц и ях развити я н аучн ой м ы сли п остоян но возни каю т, встаю т и
раскры ваю тся все новы е и новы е, до сего врем ени невиданн ы е и н еобы чн ы е ф акты ,
дан н ы е, п арадоксы и антин ом ии, реш ение которы х требует и зобретения и зощ ренн ы х
м атем атических способов м ы ш лени я и глуби н ы н е только ф и зи ческой и н туи ц и и , н о
и ф и лософ ского м асш таба м ы ш лени я, воображ ен и я и ф антазии. И м енн о п оэтом у
сп еци али сты -ф и зи ки и косм ологи счи таю т, что в областях соврем ен н ой косм ологии
и астроф изики элем ентарны х части ц слож илась н аучн о -теорети ческая и ф илософ ско -
эпистем ологическая проблем ная ситуаци я, вы ход из которой требует не только
эксперим ен та, но и преж де всего и м агин ативного м ы ш лени я, т. е. воображ ен и я и
ф антазии для п остроени я и конструирован и я н еобы чны х, н еож идан н ы х, спон танн ы х
гиперболи ческих м оделей , идей о части ц ах и их связы ваю щ их си лах взаи м одействи й
(К Х Д — конф айн м ен т, аром ат, ц вет, струн а, суперсим м етри я, суп ерграви таци я,
суп ерструна, коллапс и реколлапс, белая и черн ая ды ра, «п усты ня» и пустота, и т. д.
и т. п. — за всем и этим и нам зн аком ы м и терм инам и, словам и, си м волам и
вскры ваю тся соверш енно н еобы чн ы е, неож иданн ы е, спон танн ы е, ги п ерболи ческие
идеи , пон яти я, концеп ц и и , абсолю тн о несовм естим ы е не только со схем ам и
тради ц и он н ой гносеологи и , н о и н ауки и научно -теорети ческого м ы ш лени я и
познани я начала и даж е середи н ы Х Х в.).
В сам ом деле, ф и зика частиц и их связы ваю щ их си л и косм ологи я н а
сегодняш ни й день ш агает «сем им и льны м и ш агам и », а ф и лософ и я в ц елом —
«череп аш ьим и ш агам и »: если он а и дальш е будет двигаться таким тем пом , то
никогда н е догонит науку и ее револю ционное развити е. А и сти н н ая ф и лософ и я
долж на бы ть «м аяком » для корабля — науки .
А ксионы — н еобы чн ы е части ц ы -канди даты на роль части ц «тем ной м атери и »:
акси он ам , такж е как и м онополям , при дается исклю чительн о значи тельн ая роль в
образован и и крупном асш табны х структур во В селен н ой.
Ч то за частиц а «тем н ой м атерии » акси он?
А ксионом н азы ваю т голдстоун овский бозон, которы й п оявляется в результате
сп он танн ого наруш ения си м м етри и П ечей — К винна: сим м етри я П ечей — К ви н н а —
си м м етри я, вы раж аю щ ая вакуум н ое состоян и е м атерии, п рои звольн ы й парам етр θ
равен н улю . (М ы не будем входить в тон кости м атем атики си м м етри и П ечей —
К ви н н а.) Н ам важ но вспом нить два м ом ента:
1. С пон тан ное наруш ение си м м етри и (С Н С м ы подробн о и сследовали в наш ей
работе, когда рассм атри вали еди н ую теори ю электрослабы х взаи м одей стви й );
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
336
336
2. М ехани зм Х и ггса как скалярного ком п лексн о го поля: в результате спонтанного
наруш ения си м м етри и п оявляется голдстоун овски й бозон безм ассовы й , т. е.
акси он , которы й м ассу приобретает в результате дей стви я м ехани зм а Х иггса. Т ак,
акси он ы стан овятся м асси вны м и части ц ам и -кан ди датам и н а роль «тем н ой
м атери и » точн о такж е, как м он ополи являю тся м асси вн ы м и частиц ам и «тем н ой
м атерии», участвую щ им и в образован и и крупном асш табн ы х структур во
В селенной.
О ткуда и как рож даю тся акси оны ?
К ак и м онополи , акси оны рож даю тся и з частиц бари он ной м атерии : они
рож даю тся на поздн и х стади ях радиаци он н о -дом ин антной ф азы после кварк-
адрон н ого ф азового перехода, т. е. кон версии кварков в адрон ы . (М ы ви ди м , что
рож ден и е акси онов очень сходн о с рож ден и ем м он ополей .) Значит, аксион ы , как и
м онополи , рож даю тся в сам ую ранн ю ю эп оху рож дени я В селенн ой после Б ольш ого
взры ва.
Ч тобы аксион ы и м оноп оли м огли родиться, долж ны бы ли уж е сущ ествовать
кварки, лептон ы , адроны :
1) п роцесс ф оторож дени я на кварке:
γ (ф отон) + q (кварк) — > q (кварк) + а (аксион );
2) п роцесс пион -акси он н ой конверси и:
N (н уклон ) + π (п и -м езон) — > N (н уклон) + а (аксион );
3) акси он ы рож даю тся в результате расп ада аксион н ы х структур.
Т аки м образом , аксион ы , рож даю щ иеся и з кварков и адрон ов, являю тся
тяж елы м и , м ассивны м и и нереляти ви стским и частицам и «тем ной м атерии», п оэтом у
акси он ы , как и м он оп оли, м огут внести значи тельн ы й вклад в общ ую косм ическую
плотность м атерии во В селенн ой . И м ен н о в этом состои т роль акси он ов (и
м онополей) в косм ологи и .
С хем ы рож ден и я м он оп олей:
1) он и рож даю тся и з ан н и ги ляц и и пары позитрон -электрон:
(антим он оп оли);
2) м он оп оли м огут роди ться из анниги ляци и протон а-ан ти п ротон а:
(антим он оп оли).
П ервы й ф илософ ски й вы вод, которы й требуется здесь сделать и з рассм отренн ы х
схем рож ден и я акси он ов (и м онополей), заклю чается в глубоком един стве бари он н ой
и «тем н ой м атерии »: он и («бари он н ая м атери я» и «тем ная м атери я») не разделены
неп роходим ой «китайской стен ой ». В торой вы вод заклю чается в сам осохран ен и и
м атерии как таковой: «бари он н ая м атери я» превращ ается в «тем ную м атерию » и,
наоборот (м ож ет бы ть), «тем ная м атерия» — в «бари онную м атери ю ». «Б ари онная
м атерия» и «тем ная м атери я» — разны е ти п ы бы ти я м атерии: одно бы ти е —
«бари онная м атерия» превращ ается в другое бы ти е — «тем ную м атерию » и, м ож ет
бы ть, бы ти е «тем ной м атери и » п ревращ ается в другое бы тие «бари он н ой м атери и », а
м атерия как таковая ни куда н е и счезает. О на п ри всех взаи м оп ревращ ен и ях
«бари онной м атерии » и «тем н ой м атери и » сам осохран яется во В селен н ой .
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
337
337
П р обл ем а еди н ств а «тем н ой м атер и и » и «бар и он н ой
м атер и и »
И так, аксионом н азы вается появляю щ и й ся в результате спон танн ого наруш ен и я
си м м етри и П ечей — К ви н н а голдстоун овский безм ассовы й бозон : м ассу акси он
приобретает в результате дей стви я м ехани зм а Х и ггса как скалярного ком плексного
поля. Д алее м ы п оказали , как акси оны рож даю тся (т. е. м огут рож даться) н а сам ы х
поздни х стади ях ради аци онно-дом инан тн ой ф азы п осле кварк-адронного ф азового
перехода, т. е. кон версии кварков в адроны : Ν + π — > N + а.
Д ля нас важ ен вы вод о том , что акси он ы м огут рож даться из бари он н ой м атери и
в сам ую ран н ю ю эп оху развития В селенн ой после Б ольш ого взры ва: акси он ы как
части ц ы «тем ной м атери и » рож даю тся и м огут рож даться и з частиц «бари он н ой
м атерии». С ледовательн о, «тем н ая м атери я» и «бари он н ая м атери я» каким -то
ф ун дам ен тальн ы м образом в своем глубоком осн ован и и взаи м освязан ы ,
взаи м оп роникаем ы и взаи м орож даем ы : «бари он н ая м атерия» рож дает «тем н ую
м атерию », а м ож ет бы ть, и «тем ная м атери я» — «бари он н ую м атерию ».
П о наш ем у ф и лософ ском у п редполож ению , син гулярность в черн ой ды ре —
бесконечн ая ги п ерп лотн ость еди н ствен н ой «тем н ой м атерии »: в сингулярн ости как
точке бесконечной гиперп лотности коллап сирую щ ей грави тирую щ ей м ассы и ,
следовательно, грави тирую щ ей эн ерги и в п ри н ц и п е н е м ож ет находи ться и н е
находи тся «бари он н ая м атери я»: коллапс ун и чтож ает все ли ки м атери и , в том числ е
и п реж де всего бари он н ую м атерию , в одн у «тем н ую м атери ю » как
коллап сирован н ую грави тац и он н ую м ассу -эн ергию .
С и ла бари он н ой м атери и , в том числе и си ла ядерн ой м атери и вм есте с
электром агн и тн ой и электрослабой си лой, настолько незн ачи тельн а и «слаба» п о
сравнени ю с силой «тем ной м атери и » в крупном асш табны х косм и чески х объектах во
В селенной, что эти две си лы (си лы «бари он н ой м атерии» и «тем ной м атери и »)
несравним ы и н есоизм ери м ы вообщ е, когда речь и дет о косм и чески х
крупном асш табны х структурах во В селенн ой . Э то — во-п ервы х. А во-вторы х, как
м ы писали , в коллапсирую щ ей вращ аю щ ейся черн ой ды ре за гори зонтом , под
горизон том и внутри гори зонта собы ти й , по теорем е П рай са— П ен роуза, нет и не
м ож ет бы ть си лы , сп особной п роти востоять и п роти водействовать п ревращ ени ю всех
ликов м атери и , в том чи сле и бари он н ой м атерии, в си н гулярн ость как бескон ечн ую
плотность «тем н ой м атерии». Н о эта бескон ечн ая гип ерп лотн ость «тем н ой м атерии »
как си н гулярность не есть м атем атическая бесконечн ость, лиш ен н ая всякой м атери и
вообщ е, а есть ф изическая бесконечн ость ги п ерспрессованн ой «тем ной м атери и »: эта
бесконечн ость «тем ной м атери и » — коллап с, создаю щ ий и творящ ий свою
противополож н ость — реколлапс как расш и рени е «тем ной м атери и ».
П оэтом у, н ам п редставляется, син гулярн ость как н ачало Б ольш ого взры ва и
рож ден и я н аш ей В селен н ой — сингулярн ость в коллап сированой «тем ной м атери и »:
Б ольш ой взры в — ф азовы й п ереход «тем ной м атери и » в «бари он н ую м атери ю »:
рож ден и е В селенн ой после Б ольш ого взры ва — рож дени е «барионной м атерии » и з
«тем н ой м атери и ». (А ф азовы й переход, тем более Б ольш ой взры в, есть двуедин ы й
противоречивы й п роцесс разруш ения си н гулярн ости «тем н ой м атери и» (т. е.
диверсиф и кации) и созидан и я нового (т. е. В селен н ой как рож дени я барион н ой
м атерии) (т. е. и н н оваци и ).)
С ледовательно, н аш а ф и лософ ская м ы сль заклю чается во взаи м оп рон и ц аем ом
еди н стве «бари он н ой м атерии » и «тем ной м атери и »: «тем ная м атери я» и «бари он н ая
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
338
338
м атерия» — взаи м опорож даем ы е м атерии во В селенной, и их си лы
взаи м одействую т, а м еханизм ом этих сил взаим одей стви й яв ляется проти воречи вы й
процесс коллап са и реколлап са «тем н ой м атерии».
А теперь рассм отри м роль акси он а в эволю ц и и звезды : эволю ция звезды (т. е. ее
ж и знен н ы й ц и кл) оп ределяется равновесием м еж ду внутрен н и м давлени ем -
соп роти влен и ем , создаваем ы м терм оядерн ы м и реакциям и в недрах звезды , и
грави тационной силой , создаваем ой грави тационной м ассой как «тем ной м атерией».
Значит, звезда «ж ивет своей собствен н ой ж и зн ью » до тех пор, п ока сохран яется это
равн овеси е, оп ределяем ое вн утренн и м сопроти влени ем грави тационном у сж ати ю
«тем н ой м атерии »: как только н аруш ается это равновеси е, звезда «ум и рает» п од
дей ствием грави таци он н ого коллап са. В зави сим ости от м ассы звезды по сравнен и ю
с М
⊙
, она под грави тационн ы м сж атием п ревращ ается:
1) в белы е карлики , если м асса звезды М > М
⊙
;
2) в нейтрон н ы е звезды (т. е. п ульсары ), если м асса звезды » М
⊙
в 3 раза;
3) в черны е ды ры , если м асса звезды превосходи т М
⊙
в 4, 5, 10, 100 и т. д.
С ледовательно, в звезде как косм и ческом объекте «уж иваю тся»,
«сосущ ествую т» и «взаи м оуравновеш иваю тся» две м атери и — «барионная м атери я»,
определяю щ ая терм оядерн ую эволю ц и ю ж и зн и звезды , и «тем ная м атери я» как
грави тационная м асса сж ати я и коллап са.
К акова роль аксион а в этой ж и знен н ой эволю ции звезды ? Роль аксион а почти
такая ж е, какая п ри н адлеж и т в эволю ции звезды н ейтри н о: образовавш иеся в
терм оядерн ы х п роц ессах барионной м атери и аксион ы , как и нейтри н о, ун осят часть
энерги и и тем сам ы м сокращ аю т врем я ж и зн и звезды . В н едрах звезды , в ее
терм оядерн ом котле п рои сходи т н е только превращ ени е водорода в гели й и т. д., но и
столкновени я протон а и электрон а, которы е рож даю т н ейтрон и ней три н о:
p + е -> n
0
+ v
e
,
ней трон , в свою очередь, распадается:
т. е. на протон, электрон и электронн ы е анти н ейтри н о, которы е сразу ж е поки даю т
звезду, ун ося часть ее эн ерги и , и тем сам ы м такж е сокращ аю т врем я ж и зн и звезды .
В и ди м о, роль акси она аналоги чн а роли н ейтри н о: «барион н ая м атери я» и «тем н ая
м атерия» работаю т вм есте, рука об руку. В этом ф и лософ и я единства «тем ной
м атерии» и «бари он н ой м атерии » во В селенн ой : это единство «бари он н ой м атери и »
и «тем н ой м атерии» — основан и е сам осохранени я м атерии во В селен н ой.
Б ез допущ ени я сущ ествован и я «тем ной м атерии » и введения «тем ной м атерии »
в косм ологию и астроф и зи ку элем ентарн ы х частиц м ы не м огли бы реш ить и п он ять
те п арадоксы -асим м етрии , которы е реально и объекти вн о сущ ествую т во В селен н ой :
1) аси м м етри я м еж ду вещ еством и ан ти вещ еством ;
2) аси м м етри я м еж ду вещ еством и и злучен и ем : вещ ества во В селен н ой в 1000 раз
больш е, чем излучения всех ви дов;
3) н акон ец , асим м етри я м еж ду «тем ной м атерией» и «бари он н ой м атерией »: как
неодн ократно м ы подчерки вали , «тем ная м атери я» н а сегодн яш н и й день во
В селенной составляет 80 % , а «бари он н ая м атерия» — только 20 % (ц и ф ры
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
339
339
без учета эн ергии косм ического вакуум а). В и дим о, все ж е дело н е только в
количествен н ом соотн ош ен и и «тем ной м атерии » — 80 % и «бари он н ой м атери и » —
20 % , хотя этот ф акт, безусловн о, ф ундам ен тален: для ф и лософ ской м ы сли сам ое
главн ое — сам осохран ени е м атери и во В селенной, а затем уж е «тем ная м атери я» и
«бари онная м атери я», которы е про сто во взаи м опорож дени и реали зую т
ф и лософ ский п ри н ц и п сам осохран ени я м атерии через сам оорган и зац и ю в сам ы х
различны х м икро-, м елко- и круп н ом асш табн ы х структурах во В селен н ой.
1. А си м м етри я м еж ду вещ еством бари он н ы м и ан ти вещ еством бари он н ы м : в
процессах анн и гиляци и без «тем ной м атерии » они давн о уж е «вы горели » бы ,
превративш ись в и злучени е. О днако из анн и гиляц и и бари он н ого вещ ества и
бари он н ого ан тивещ ества рож дается не только сам а «барион н ая м атерия», но и
«тем н ая м атери я»: п роцесс ф оторож дени я а н а кварке:
γ + q — > q + a и т. д.
2. А сим м етри я м еж ду вещ еством и и злучени ем состои т в том , что вещ ество
дом и н ирует во В селен н ой в 1000 раз н ад излучени ем . Е сли бы бари он н ая м атери я
постоянно н е рож далась и з «тем н ой м атери и » в результате коллап са и реколлапса
в черн ы х и белы х, а такж е в серы х ды рах, то бари он н ая м атери я давн о
превратилась бы вся в излучен и е.
3. А сим м етри я м еж ду «тем ной м атери ей » и «бари он н ой м атерией » долж н а во
В селенной сохраняться, и н аче она давн о «сгорела» бы и ли коллап сировала:
асим м етри я м еж ду «тем н ой м атери ей» и «барион н ой м атери ей» — проблем а
сам осохранен и я м атери и и, следовательно, устой чи вой стабильн ости наш ей
В селенной в течени е 20 м и ллиардов лет. К ак считаю т учен ы е-сп еци али сты — С .
В айн берг, А . Д зики ки и другие, общ ий возраст В селенной — 100 м илли ардов лет,
возраст реальной В селен н ой — 20 м илли ардов лет, ещ е 30 м илли ардов лет
В селенная будет расш иряться, а п осле 50 м и ллиардов лет «ж изни В селен н ой » он а
будет сж им аться и затем коллапсировать и преврати тся в син гулярность, чтобы
сн ова все начать.
М н огие ф ун дам ен тальн ы е проблем ы в ф и зи ке части ц , астроф и зи ке и
косм ологи и находятся в н еразреш ен н ы х туп и ковы х си туац и ях в рам ках признани я
сущ ествовани я одной наш ей В селенн ой в одном экзем п ляре во всем м и роздан и и .
О дн ако при признани и м нож ественности сущ ествован и я м ульти -вселен н ы х в М ега-
В селенной эти тупиковы е си туаци и п реодолим ы .
Б ар и он и ч еск ая и ан ти бар и он и ч еск ая м атер и я в
к р уп н ом асш табн ы х к осм и ч еск и х объ ек тах
П од бари он и ческой м атери ей п оним ается обы чная барионная м атери я, связанная
с трем я ти п ам и взаим од ействий — С В , Э М В и С Л В и соответствую щ и м и
ф ун дам ен тальн ы м и и элем ен тарны м и части ц ам и — кваркам и и леп тон ам и как
ф ун дам ен тальн ы м и , п ри н и м аем ы м и в стандартной м одели ф и зи ки элем ентарн ы х
части ц —
и другим и элем ен тарны м и части ц ам и, вклю чая все адроны
как части ц ы , участвую щ ие в си льны х взаи м одей стви ях — ядерн ы х и кварк-
глю онн ы х.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
340
340
П од барионической м атери ей обы чн о пон и м аю т «видим ую », светящ ую ся
м атерию , которая является ун и версальны м инди катором позн ан и я всех
крупном асш табны х косм и чески х объектов — звезд, галактик, и х скоп лений и
сверхскоплений, глуби н н ая п ри рода которы х является ан тибарион и ческой м атери ей
как «тем ной м атерией»: «тем н ая м атерия» — «скры тая», «неви дим ая» м атери я,
которая п озн ается н ам и благодаря бари он и ческой м атерии как индикатору п озн ан и я
всех круп н ом асш табн ы х косм ически х объектов во В селенн ой .
Н аш а ф и лософ ская позиц и я в вопросе о соотнош ени и барион и ческой и
ан ти бари он и ческой м атери и , т. е. «види м ой » и «неви ди м ой», заклю чается в том , что
все круп н ом асш табн ы е косм и чески е объекты — звезды , галактики , их скоп лени я и
сверхскопления — во В селенн ой п редставляю т собой п о своей сути и п рироде
определен н ы е структурны е образовани я, глубочайш ее внутреннее еди н ство
бари он и ческой и антибарион и ческой м атерии : при катастроф и ческом разруш ен и и
этого органи ческого един ства бари онической и анти бари он и ческой м атери и
косм ически е объекты перестаю т сущ ествовать как сам оорган и зованн ы е структуры .
К осм ически м и объектам и уп равляет сила грави таци и , т. е. «тем ная»,
ан ти бари он и ческая м атери я, а в управлени и м и ра м и крочастиц участвую т три
остальн ы е си лы бари он и ческой м атерии — С В , Э М В и С Л В . Б езусловн о, си ла
грави тации играет дом и н ирую щ ую роль во взаи м одействиях крупном асш табны х
косм ически х объектов. О дн ако она н е является ни госп одствую щ ей , н и единствен н ой
си лой, управляю щ ей косм ически м и объектам и . В сам ом деле их связь м еж ду собой и
их взаим одей ствия обусловливаю тся силой гравитацион н ого п оля.
Н о когда м ы исследуем н е только характер си лы связи м еж ду косм ическим и
объектам и как целостны м и структурам и, а проникаем во внутренн и е структуры
косм ически х объектов, в их строен и е и п роц ессы , п рои сходящ и е в этих структурах и
в их н едрах, в их тайн и ках, то вы ясн яется, н асколько важ н ы и сущ ественны роль и
значен и е барионической м атерии: стабильн ость, устой чи вость сущ ествовани я
крупном асш табны х косм ических структур определяю тся сущ ествован и ем и
дей ствием барионической м атери и .
Н а сам ом деле звезда рож дается, ж ивет и ум и рает: ж и знь звезды есть
устой чи вое равновесие, достигаем ое м еж ду силой вн утрен н его давлен и я,
вы зы ваем ой терм оядерн ы м и р еакц и ям и в ее н едрах, и силой гравитаци он н ого сж ати я
ее собствен н ой м ассы : звезда ж и вет до тех п ор, пока не и счерпана бари он и ческая
м атерия как ядерн ое топ ливо для терм оядерн ы х реакций п ревращ ени я водорода в
гели й . К ак только бари он и ческая м атери я как ядер ное топ ли во закон чи тся, в недрах
звезды верх одерж ивает си ла гравитационного сж ати я ее собствен н ой м ассы и в
результате коллап са как катастроф и ческого грави таци он н ого сж ати я огром ная звезда
превращ ается в зависим ости от м ассы в белого карлика и ли п ульсар, или черную
ды ру, которы е являю тся звездн ы м и «труп ам и»: бы тие звезды как
сам ооргани зован н ой структуры ц ели ком и п олностью определяет бари оническая
м атерия.
Р ож ден и е звезд, их ж изн ь и см ерть обусловливает взаим ная сопряж ен н ость
творчества барионической м атери и как «светящ ейся», «ви ди м ой » и
ан ти бари он и ческой м атерии как «тем ной», «н евиди м ой»: в рож ден и и звезд как
сам ооргани зован н ы х структурн ы х целостностей в один аковой степ ени участвую т и
бари он и ческая м атери я, и анти бари он и ческая м атери я. А н тибарионическая м атери я
при этом вы ступ ает как си ла гравитационного п ри тяж ен и я, которая сж и м ает
бари он и ческую м атерию и ее части ц ы в структурн ую сам оорган и зац и ю . Б ез силы
тяготени я образовани е звезд