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.
71
71
дей ствие и взаи м оп роникн овени е в реальном ф и зи ческом м ире представляет собой
исти н н ую ж и вую ди алекти ку п роти воп олож ностей. П оэтом у что бы ни говорили в
последн и е годы о ди алекти ке, абсолю тно очеви дн о, что без н ее н е обой ти сь
(требуется обн овлен н ая диалекти ка).
Б ари он н ая м атерия, как и «тем ная м атерия», во В селен н ой как суперси стем н ой
структуре сущ ествует в виде ставш его бы ти я:
1. Б ари он н ая м атери я в расш и ряю щ ейся В селен н ой сущ ествует как си стем но -
структурирован н ая м атери я, обладаю щ ая своим и м атериальн ы м и носи телям и —
ф ун дам ен тальн ы м и (кварки и леп тон ы ) и элем ентарн ы м и (адроны и др.)
части ц ам и, атом ам и и м олекулам и, которы е образую т ф и зи чески е и хим и чески е
элем енты , и т. д.
2. Б ари он н ая м атерия н е п росто обладает м атериальны м и носи телям и (части ц ам и ,
атом ам и , м олекулам и и т. д.): бари он н ая м атерия, как и «тем н ая м атери я», —
ф ун дам ен тальн ы е силы взаим одей стви й (си льны х, электром агнитн ы х и слабы х),
без которы х м и р бари он н ой м атери и представляет собой хаос и хаоти зац и ю : хаос,
лиш енны й уп орядочен ности , п одверж ен коллапсу м атерии , т. е. ее
деструктурировани ю , дезорган и заци и , деф орм аци и . С и лы взаи м одей стви й
бари он н ой м атери и являю тся си лам и ее орган и зац и и , структури рован и я и
кон сти туи рован и я ее бы ти й н ости как целостной си стем ы .
3. Э та орган и зован н ость барионной м атери и п роявляется в различны х ви дах
си м м етри й и соответствую щ их им законов п рироды , которы е так или иначе в
кон ечн ом счете вы ступ аю т как свойства проявлен и я ф илософ ского три един ства
м атерии, п ространства и врем ени : си м м етри и и соответствую щ ие им
ф ун дам ен тальн ы е законы сохранени я этого три един ства вы ступ аю т в качестве
ан ти коллапса, н аправленн ого и п роти водействую щ его хаосу и хаотизац и и
коллап са. И м енн о п оэтом у м ы обрати ли свое вн и м ан и е на анти коллапсирую щ ую
значим ость при н ц и п ов си м м етри и и закон ов сохран ени я природы .
В этой связи м ы вы ш е рассм отрели закон запрета П аули как закон анти коллап са:
без этого закон а зап рета все кварки как ф ерм и он ы в процессе кон версии в адроны
коллап сировали бы .
А теперь м ы на п рим ере кварковой м атерии покаж ем , как цветовая си м м етри я
вы ступает в качестве ан ти коллапса.
К ак известно, обнаруж ены ш есть кварков — u, d, s, с, b, t. В се эти кварки
назы ваю тся аром атам и. Значи т, по аром ату все кварки оди н аковы , и ден ти чн ы ,
тож дественн ы . К варки как ф ерм ионы н е м огут находиться в одн ом и том ж е
квантово-м ехан и ческом состоян и и : ф ерм ион, как зри тель в театре, и м еет право
зан ять только одн о кресло-м есто в отли чи е от бозон ов как пром еж уточны х
векторны х п ереносчи ков взаим одействий м еж ду ф ерм ион ам и, которы е м огут в
одном кресле-м есте сидеть хоть 1 000 и больш е.
И так, кварки как аром аты одинаковы , п оэтом у двум и ли более оди н аковы м
кваркам категорически зап рещ ено находи ться в одном и том ж е кван тово -
м ехани ческом состоян и и .
К ак вы ш ли и з этой п роти воречи вой эп и стем ологи ческой си туаци и ф и зики ?
Р еш ени е бы ло найден о им и сам ы м просты м , красивы м и в вы сш ей степени
элегантн ы м п утем : он и каж дом у аром ату п ри дали дополни тельн ую степен ь свободы
— цвет. Т аким образом , три аром атических кварка, разли чаю щ иеся по ц вету —
красном у, зеле-
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.
72
72
ном у и син ем у, — м огли и действительно составляю т структурн ы е ком поненты
изосп и н овы х м ульти п летов.
О тм ети м , что в п ри роде сущ ествую т только два унитарн ы х м ульти п лета —
октет, состоящ и й и з восьм и части ц , составляю щ и х четы ре и зом ультип лета, и
декап лет, состоящ ий из 10 частиц в четы рех изом ульти п летах: дельта-квадрап лет,
состоящ и й и з 4 дельта-части ц — Δ
+
+
, Δ
+
, Δ
-
и Δ
0
; си гм а-триплет — Σ
+
, Σ
-
и Σ
0
; кси-
дублет — Ξ
-
и Ξ
0
и син глет — ом ега-м и н ус-гиперон (за предсказан и е его Г елл -М ан н
бы л удостоен Н обелевской прем и и в 1968 г.).
Н ас интересует ом ега-м и н ус-гип ерон, состоящ ий и з трех аром атических
странн ы х кварков — s, s, s: нахож ден и е трех аром ати чески х странн ы х кварков s, s, s в
одном и том ж е кван тово-м ехани ческом состоян и и абсолю тн о противоречит закон у
зап рета П аули.
Р еш ени е бы ло в вы сш ей степ ени красивы м и элегантн ы м : все три
аром ати чески х странн ы х кварка s, s, s м огут н аходиться в одном и том ж е квантово -
м ехани ческом состоянии, если и м п ри дать дополн и тельную степень свободы — ц вет.
Т ак три странн ы х аром ата стали различн ы м и по цвету кваркам и — красны й кварк,
зелен ы й кварк и син и й кварк, которы е м огут н аходиться в одном и то м ж е квантово-
м ехани ческом состоян и и .
Ц вет — цветовой заряд кварков и глю онов, которы й как закон ц ветового заряда
абсолю тн о сохран яется наряду с абсолю тн ы м законом сохранения электрического
заряда: в ф и зике элем ен тарн ы х части ц эти два закона сохран ени я электри ческого
заряда и ц ветового заряда в настоящ ее врем я рассм атриваю тся как абсолю тн ы е
закон ы сохран ени я. О ни как абсолю тн ы е законы сохран ени я бари он н ой м атерии —
закон ы ан тиколлап са.
К ван тов ая атом и сти к а к ак ан ти к ол л ап си р ую щ ая
атом и сти к а
О сновн ая ф илософ ская идеологи я, проводи м ая в наш ей работе, очень п роста и
им еет ф ун дам ен тальную зн ачи м ость: он а состоит в п ри знан и и объекти вн ости
бари он н ой м атери и как антиколлап си рую щ ей, проти водействую щ ей
грави тационном у сж ати ю (т. е. коллапсу, если н е бы л со сторон ы бар и он н ой м атери и
ан ти коллапс): барион н ая м атери я во В селенн ой вы ступает как анти коллап с
грави тационном у притяж ени ю .
П оэтом у сосущ ествовани е бари он н ой м атерии и «тем н ой м атерии » во
В селенной есть п роти воборство их: си м м етри я В селенн ой в целом есть
динам ическое равновесие противоборства барион н ой м атерии и «тем ной м атери и ».
В этом и состои т ф и зическая и ф илософ ская значи м ость бари он н ой м атери и как
атом арной, ядерн ой и субъядерной м атери и , п роявляю щ ейся в трех
ф ун дам ен тальн ы х типах си л взаи м одействий.
Б езусловн о, си ла гравитаци и как «тем ной м атерии» — всепрон и каю щ ая си ла
тяготени я (п ри тяж ени я, сж ати я, коллап са): п о сравнен и ю с этой всепроникаю щ ей
си лой гравити рую щ ей м атери и , м ож но сказать, си ла барион н ой м атери и н оси т
локальны й характер. О днако если не ф орм ально и не коли чествен н о сопоставить
соотн ош ение бари он ной м атерии и «тем н ой м атери и », а исследовать их соотн ош ен и е
в ж и вом контексте строен и я и структуры расш и ряю щ ейся В селенн ой в п ространстве-
врем ени , то м ы долж ны убедиться в том , что ан ти коллап сирую щ ая зн ачи м ость
бари он н ой м ате-
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.
73
73
рии ф ундам ен тальн а и глубоко объекти вн а: барион н ая м атери я как
ан ти коллапсирую щ ая си ла сим м етри чн а всеп рон и каю щ ей си ле «тем н ой м атери и »
как коллап си рую щ ей.
И н аче н епонятна и н еобъясним а та ф ен ом енологи ческая си м м етри я, которая
госп одствует и дом и н и рует в расш иряю щ ейся В селенн ой как п роявлен н ом и
проявляю щ ем ся м ире: в ф еном ен ологической си м м етри и В селен н ой проявляется
ноум ен альн ая си м м етри я м еж ду бари онной м атери ей как ан тиколлапсом и «тем н ой
м атерией » как коллап сом (при тяж ени ем , сж ати ем ).
В этом и м ен н о заклю чается ф и лософ ский см ы сл значим ости ан али за проблем ы
соотн ош ения бари он н ой м атерии и «тем н ой м атери и »: коллап с и анти коллапс —
диалекти ческое един ство проти воп олож ностей.
В селенная н е только рож дается п осле Б ольш ого взры ва, он а р асш иряется и
эволю ц и он и рует в простран стве и во врем ен и . П ри всем том она структурн о
сохран яется: он а сим м етри чн а в своем развити и и изм ен ени и .
Значит, си м м етри и и им соответствую щ ие законы сохран ени я триады м атери и ,
простран ства и врем ен и , вы ступ аю щ ие в качестве органи зую щ и х и
упорядочиваю щ их хаос ф ен ом ен ов м и ра, являю тся ещ е и п ри н ц и п ам и и законам и
ан ти коллапсирую щ ей силы барион н ой м атери и , проти водей ствую щ ей
всепрон и каю щ ей силе «тем н ой м атери и » как си ле коллап са, п ритяж ен и я, сж атия
грави тации.
Н о в м ире В селенн ой сущ ествую т ещ е и м и ровы е п остоян н ы е (Н ью тон а,
Э йнш тей н а, П лан ка — G, с и h), которы е такж е являю тся ф ун дам ен тальны м и
началам и всего сущ его и , вы ступ ая объективн о орган и зую щ им и и
упорядочиваю щ им и хаос ф ен ом енов м и ра началам и, являю тся
ан ти коллапсирую щ им и н ачалам и: м ировы е постоян ны е суть антиколлап сирую щ ие
начала, н ап равленны е п роти в дезорган и заци и , деф орм ирован и я, деструктурирован и я
ф еном ен ов во В селен н ой как ц елостны х си стем ны х образовани й : эти м и ровы е
постоянны е как ноум енальны е н ачала леж ат в осн ове ф еном енологии м и ра.
В качестве п ри м ера рассм отрим постоянную М акса П лан ка — А , откры тую им
как м ировую п остоянн ую в 1900 г. и леж ащ ую в качестве ноум ен ального н ачала всех
начал кван товой м атери и (как бари он ной м атери и , так и «тем ной м атерии», если
обн аруж и тся кван товая м и крогравитац и я, т. е. м и крогравитаци он н ы е квантовы е
части ц ы ).
И так, соверш енно очевидно, что и дея кванта как м и ровая п остоян н ая составляет
сущ ностн ое (т. е. ноум ен альное) начало н е только бари он н ой м атери и , н о и «тем н ой
м атерии». П оэтом у им ен н о так важ но и необходим о создани е кван товой теори и
м и крогравитац и и .
М ы счи таем , что если п ри дет врем я кон ц а ф изики и ф и лософ и и части ц , то и дея
кванта останется: суперструнная теори я такж е долж н а бы ть квантовой .
Т аки м образом , квантовая и деологи я н е экви валентна квантовой части чн ой
м атерии (как барион н ой м атерии, так и «тем ной м атери и »): п ри рода
суп ерф ундам ен тальн ой струны такж е долж н а бы ть кван товой .
Ч тобы бы ла п он ятн а идея кванта как и дея ан ти коллапса, п редм етом
исследован и я м ож ет бы ть атом ная м одель Н и льса Б ора. К ак известн о, план етарн ая
м одель атом а без идеологи и кванта, построен н ая п о законам классической ф и зи ки , —
коллап сирую щ ая в конечном счете м одель атом а: электроны , вращ аю щ иеся по свои м
стаци он арны м орбитам , и злучи в, израсходовав всю энерги ю , в конце кон ц ов долж ны
все уп асть на ядро и долж ны коллап си ровать; п о закон ам классической ф и зи ки без
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.
74
74
квантовой идеологи и П лан ка вся атом арн ая м атери я долж на коллапсировать.
П оэтом у ген и альность Н и льса Б ора состои т в том , что его атом н ая м одель —
квантовая, а не класси ческая. А квантовая атом н ая м одель — ан тиколапсирую щ ая
м одель атом а. О чень часто даж е в ф и зи ческой ли тературе заслугу Н ильса Б ора ви дят
в том , что он построил устойчивую и сам осохран яю щ ую ся м одель атом а.
Т акая оц енка творчества Н . Б ора соверш енно в ф и лософ ском отн ош ении
недостаточна, одн обока и п отом у неверн а: ф и лософ ская суть атом н ой м одели Н .
Б ора заклю чается в ан тиколлап сирую щ ей ее природе: кван товая атом и стика —
ан ти коллапсирую щ ая атом истика как сам осохран яю щ аяся м атери я, нап равлен н ая
против всепрони каю щ ей силы п ритяж ени я (сж атия, коллап са) «тем ной м атери и ».
Е щ е раз м ы нап ом и н аем , что коллап с — разруш ени е систем ы , дезорган и заци я,
наступ лен и е хаоса и хаоти заци и , а антиколлапс — сохранен и е устой чи вости
си стем ы , орган и зованн ости ее и стру ктурированн ости: в этом состои т един ство
ж и вой диалектики п роти вополож ностей коллап са и ан тиколлап са.
А н ти коллапсирую щ ая атом и сти ка носи т универсальны й и всеобщ ий характер:
атом арное вещ ество — анти коллапс.
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.
75
75
Г л ав а 2. Р ек он стр ук ц и я к ал и бр ов оч н ы х теор и й в Ф Э Ч
§ 1. Э л ек тр осл абая теор и я
П ервой кали бровочной теори ей, объеди н и вш ей электри чески е и м агнитн ы е
явлени я, является классическая электроди н ам ика М аксвелла, построен н ая им в 1864
г.: п ри м алы х эн ергиях, т. е. когда скорость дви ж ен и я электри чески х и м агни тны х
явлени й м ала (|v| << с), явлен и я электри чества и м агн ети зм а сущ ествен н о
различаю тся,
поэтом у н евозм ож но их объединен и е в еди н ой теори и . О дн ако п ри больш их
скоростях, сравни м ы х со скоростью света, электри чески е и м агн и тны е явлен и я
становятся соп остави м ы м и и соизм ерим ы м и, т. е. оди н аковы м и , и ден ти чн ы м и ,
еди н ы м и , что наш ло свое отраж ен и е в м аксвелловской электродин ам ике. П о
сущ еству он а бы ла п ервой вели кой кали бровочной револю ц и ей, осущ ествленн ой
Д ж ейм сом К ларком М аксвеллом в 1864 г.
В торая калибровочная револю ц и я п рои зош ла только через сто лет, когда в 1968
г. н езависим о трем я вы даю щ им и ся учены м и С . В ай н бергом , Ш . Г лэш оу и А .
С алам ом бы ла п остроена единая кали бровочная электрослабая м одель (Э С М ),
объеди н и вш ая соверш ен н о, на п ервы й взгляд, н есравн и м ы е и н есоп остави м ы е
электром агн и тн ы е и слабы е взаим одействия: п ри м алы х эн ергиях слабы е и
электром агн и тн ы е взаи м одей ствия такж е абсолю тн о несравни м ы и н есопоставим ы ,
поэтом у п ри м алы х энерги ях он и остаю тся качествен н о различны м и ти п ам и
взаи м одействий . О дн ако при больш их эн ергиях 100 Г эВ электром агнитн ы е и слабы е
взаи м одействия становятся тож дественно -еди н ы м и , т. е. сим м етри чн ы м и . Д ля нас
важ но то, что и деологи ей калибровочной теори и является идея си м м етри и , которая
реали зуется п ри больш их энерги ях.
П роблем а энерги и — п о сущ еству ф ундам ен тальн ая п роблем а в п остроени и
еди н ой калибровочной теори и . О днако он а — п роблем а внеш н его ф актора как
объекти вного услови я осущ ествлени я сим м етризац и и или асим м етри заци и . Э нерги я
— объекти вн ы й и н еобходим ы й ф актор п ревращ ени я асим м етри чны х явлен и й в
си м м етри чн ы е.
С ущ ествует вторая сторона п остроен и я кали бровочн ой теори и : теори я
внутрен н е долж на бы ть п о своей архитектонике си м м етри чн ой , т. е. он а долж на бы ть
внутрен н е когерен тной .
Т акова и м енн о еди н ая кали бровочная электрослабая м одел ь С . В айн берга, Ш .
Г лэш оу и А . С алам а: сам ы м зн ачи тельн ы м их теорети чески м дости ж ен и ем яви лась
интуити вн ая и дея о спон танн ом наруш ении си м м етри и и откры ти е м ехани зм а
Х и ггса, в результате дей ствия которы х как ф ерм и он ы (е
-
и е
+
}, так и бозоны (W
±
и
Z
0
) становятся м асси вн ы м и (т. е. тяж елы м и ) части ц ам и .
И м енн о благодаря и деологи и спон танн ого н аруш ен и я сим м етри и и дей стви я
м ехани зм а Х и ггса электрослабая м одель (Э С М ) стала си м м етри чн ой калибровочн ой
теори ей, отраж аю щ ей реальную си м м етри ю «слабы х» и электром агнитн ы х сил при
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.
76
76
энерги ях 100 Г эВ . И м ен н о в этом см ы сле м ы говори м о двух ф акторах построен и я
еди н ой кали бровочной теории : вн еш н и й — ф актор энергии и вн утренн и й ф актор —
С Н С и м ехан и зм Х иггса. Е диная электрослабая теори я явилась п рекрасн ы м
предзн ам ен ован и ем дальнейш его продолж ен и я един ой кали бровочной револю ци и в
Ф Э Ч : вели колепн ы м логи чески м продолж ени ем п остроени я еди н ой калибровочн ой
теори и Б ольш ого объеди н ени я бы ло создан и е в 60 -е гг. Х Х в. К Х Д (квантовой
хром одинам и ки) — SU
(3)
.
Т аки м образом , ретросп ективно 50-е гг. Х Х столети я в Ф Э Ч озн ам ен овали сь
зам ечательны м и достиж ени ям и в откры тии и эксп ери м ен тальн ом обнаруж ени и
огром ней ш его количества элем ен тарн ы х частиц и соответствую щ их им ан ти частиц :
общ ее количество их составляло почти 500 (точнее, 491). В настоящ ее врем я
продолж ается обн аруж ени е и откры ти е все н овы х частиц и их ан ти части ц . П оэтом у
естественн о стрем лен и е учен ы х -ф и зиков к осущ ествлен и ю и х уни ф и кац и и :
последн и е десятилети я уш едш его столетия в Ф Э Ч п роходят под зн аком создан и я и
построен и я ун и ф ицированн ы х калибровочны х теори й на пути п ознан и я и
ф орм и ровани я еди н ой теории всего сущ его.
В осн ове всех теори й (и м оделей) леж и т зам ечательная идея человеческой
м ы сли — м ы сли униф и кац и и всего м н огообразия м ира м икрочастиц:
1) еди н ая Э С М (электрослабая м одел ь — SU
(2)
U
(1)
);
2) К Х Д как калибровочн ая теори я сильн ы х ц ветовы х взаим одействи й (кван товая
хром одинам и ка — SU
(3)
);
3) стандартн ая м одель — как Б ольш ое объеди н ени е
всех трех сил взаи м одействи й — электрослабы х и си льн ы х ц ветны х взаим одей ствий;
4)суп ерсим м етри чн ы е м одели в Ф Э Ч ;
5)суп ергравитаци я.
В се эти достиж ени я человеческой и н туи ц и и и разум а п редставляю т собой
вели колепн ую п обеду человеческого гени я н ад си лам и хаоса и порядка в м и ре
элем ентарн ы х частиц и их античасти ц : хаотически й м и р предстал п еред и зум ленны м
человечески м разум ом в вы сокоуп орядочен н ом ви де. О днако вп ечатляю щ их
дости ж ен и й и новы х откры ти й достиг человеческий разум не только в Ф Э Ч , но и в
области познани я В селен н ой в целом , т. е. косм ологи и .
К огда-то вели кий Е вклид утверж дал, что прям ы е п араллельны е линии н и когда и
нигде не пересекутся: эта м атем ати ческая и деологи я госп одствовала над ум ам и всего
человечества более двух ты сячелети й .
И вот в м и р яви лся скром ны й ген и й м атем атик — проф ессор Л обачевский
вопреки очевидн ости провозгласил зави сим ость геом етрии от си л ф и зики : он и (т. е.
прям ы е п араллельны е ли н и и ) пересекаю тся.
Д ве н ауки Х Х в. (кван товая м ехан и ка и О Т О ) — это две ф ун дам ен тальны е
ф и зи чески е теори и , которы е даю т нам всю сум м у человеческих знани й о м ире в
целом , н а п ротяж ен и и всего двадц атого столети я развивали сь п араллельно, н и где н е
пересекаясь. П оследние десяти лети я п рош лого столети я — годы «законн ого
бракосочетан и я» эти х двух ф ун дам ен тальны х научны х теори й — ф и зики
элем ентарн ы х части ц и косм ологи и : проблем ы ф и зи ки элем ен тарн ы х частиц
неп осредственн о становятся проблем ам и косм ологи и и , наоборот, п роблем ы
В селенной, ее рож дени я и эволю ции —
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.
77
77
проблем ам и кван товой теори и . О дн и м словом , появилась н астоятельная
необходим ость пости ж ен и я и осм ы слени я эволю ц и и частиц в эволю ц и и В селен н ой и
эволю ц и и В селен н ой в кон тексте эволю ц и и м и крочасти ц . П оэтом у -то необходим а
кали бровочн ая ун и ф икаци я грави тации со стандартн ой м оделью Ф Э Ч : н еобходи м а
квантовая теори я грави таци и , точн ее, теори я квантовой м и крогравитаци и .
В ф и лософ ском и ф и зи ческом п лан е и д ея Б ольш ого объеди н ени я трех нам
известн ы х ти п ов взаим одействи й — сильны х и электрослабы х — основан а на
возм ож ности сравнени я трех констант взаи м одействи й — α
S
(констан та сильны х
взаи м одействий ), α
е
(константа электром агн и тны х взаи м одей ствий ) и α
w
(константа
слабы х взаи м одействий) и их слияни я в точке Б ольш ого объеди н ени я.
Э ти кон стан ты взаим одействи й α
s
, α
c
и α
w
п ри н и зки х эн ерги ях несравни м ы : они
при м алы х энерги ях качественн о разли чаю тся: α
s
= 1, α
c
= 10
-2
и α
w
= 10
-6
. О днако п ри
росте эн ерги и эти кон стан ты взаим одей ствий теряю т свои качествен н ы е разли чия:
они п ри эн ергиях 10
|5
и 10
16
Г эВ , т. е. в точке Б ольш ого объедин ени я, «сбегаю тся» к
общ ем у знам ен ателю .
П ри этом п ри росте эн ергии си ла константы си льны х взаи м одей ствий резко
ум ен ьш ается, а силы электром агн итны х и слабы х взаи м одей стви й резко возрастаю т:
точнее, при росте эн ергии си ла кон стан ты слабы х взаим одействи й становится
сравни м ой с си лой констан ты электром агн и тны х взаи м одействий, за счет чего сила
электрослабы х взаи м одей ствий одинакова. С и ла константы взаим одействий
определяется зарядом , значени е вели чи н ы которого н е остается абсолю тн о
постоянны м . Н а этом вопросе следует остановиться более подробно.
Заряд, т. е. кон стан та слабы х взаим одей ствий α
w
= 10
-6
, н е остается н еи зм енн ы м :
на сам ом деле си ла константы зависит от м ассы и, следовательно, от эн ерги и . (В се
кон станты трех взаи м одействий — α
s
= 1, α
c
= 10
-2
и α
w
= 10
-6
— н е являю тся
кон стантам и , как отм ечает п роф ессор М Г У И . М . К ап и тон ов в своей кни ге
«В ведение в ф и зи ку ядра и части ц » (М ., 2000), а изм ен яю тся в зависим ости от
энерги и и , следовательно, м ассы .)
К ром е того, в результате С Н С и действия м ехани зм а Х и ггса бозоны ,
осущ ествляю щ и е ф ерм и он н ы е слабы е взаи м одей ствия, стан овятся тяж елы м и : W
±
и
Ζ
0
, влияни е которы х на м ассу ф ерм ион ов и, следовательно, на заряд велико.
Заряд является основн ы м п он яти ем кали бровочной теори и : значени е заряда
вы раж ает осн овн ую идеологи ю кали бровочной теори и , в том числе и единой
электрослабой м одели (Э С М ). Н о заряд как сила константы взаи м одей стви й не
является абсолю тно неи зм ен н о й вели чи н ой : значени е его как ф и зи ческой вели чины
зави сит от эн ергии и, следовательн о, от м ассы , которы е подчи н яю тся закону
вели кого Э йнш тейн а:
E = М
0
с
2
.
(К ак не вспом нить его!)
И так, п остроени е кали бровочной теории долж н о отвечать оп ределенны м
требовани ям ее:
1. К али бровочн ая теори я долж на бы ть ли ш ена бескон ечн остей. О на долж на бы ть
перенорм ируем ой .
2. О н а долж н а содерж ать групп у си м м етри и кали бровочн ы х преобразовани й и при
всех п реобразовани ях долж ен сохран яться заряд.
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.
78
78
3. Е е осн овн ы е п арам етры (ф изические величины ) долж н ы обладать конечны м
значен и ем , чтобы м ож н о бы ло экспери м ен тальн о проверить.
4. О н а долж н а бы ть лиш ена ан ом али и : вн утренн яя ее архи тектон и ка долж на бы ть
когерентной.
5. И стинность ее долж н а бы ть эксп ери м ен тально подтверж ден а.
П остр оен и е М ал ого объ еди н ен и я (SU
(2)
U
(1)
)
К вантовая м атерия как ф ундам ен тальная и всеобщ ая ф изическая реальн ость
несводим а и н е м ож ет бы ть сводим а только к одн остороннем у упрощ ению и
однобоком у ф и лософ ском у толкованию и поним ани ю ее п ри роды и сущ ности как
дискретн ой : квантовая м атери я по своей п ри роде проти воречи ва, он а и ди скретна, и
неп реры вн а, а по своей сущ ности он а диалекти чн а, ее сущ ность — ди алекти ческое
еди н ство непреры вн ости и дискретн ости .
К ак ф ерм и он ы , взаим одействую щ и е м еж ду собой , так и бозоны ,
осущ ествляю щ и е эти ф ерм и он н ы е взаи м одей стви я, п о своей п ри роде —
противоречивое единство сущ ности: они (т. е. ф ерм ионы и бозоны ) одноврем енн о
как части ц ы и дискретны (кван товы е свой ства и чи сла), и н епреры вны (волн ы ).
П оэтом у квантово-п олевы е взаим одействия, в которы х участвую т и ф ерм ионы ,
и бозоны , и осущ ествляем ы е им и , п о своей при роде и характеру ди скретн ы , и
неп реры вн ы , а н е только дискретны , как ин огда часто представляю т.
Значит, не только м и крочастицы и п оля носят проти воречи вы й характер
дискретн ости и н епреры вн ости, н о и и х взаим одействия как квантово -п олевы е:
квантово-полевы е взаим одей стви я и ди скретн ы , и н епреры вн ы .
Т акой ф илософ ский подход к и столкован и ю и п он им ан и ю п ри роды и сущ ности
квантовой м атерии важ ен и п лодотворен для адекватной и н терп ретаци и
инф ляционной м одели А лана Г ута как и зн ачальн ого н ачала всех начал наш ей
В селенной до Б ольш ого взры ва.
В осн ове и н ф ляци он н ой м одели А лан а Г ута леж и т и дея ви ртуального
квантового вакуум а, «вздути е» которого явилось главн ой п ри чи н ой Б ольш ого взры ва
и рож дени я н аш ей В селенной. И м ен н о п оэтом у м ы так п одробно останови ли сь н а
рассм отрен и и виртуальной м атерии и кван товой м атерии . П ри этом здесь следует
подчеркн уть, что по своем у ф и зическом у объем у и п он яти й н ой ф орм е виртуальная
м атерия и квантовая м атери я не тож дествен н ы и не совп ад аю т: виртуальность есть
одно и з м н огообразн ы х состоян и й квантовой м атерии . К вантовая м атери я как
ф ун дам ен тальн ая и всеобщ ая ф и зическая реальность п роявляется не только в
вещ ественн ости , дисси п ати вн ости, н о и виртуальности : ви ртуальность —
ф ун дам ен тальн ое и обязательное состояние кван тово -п олевой м атерии.
В и ртуальность является как бы м ости ком , пром еж уточн ы м состоян и ем для
квантовой м атерии п ри п ереходе ее к вещ ественной м атерии и ли ди ссипативн ой
м атерии. П оэтом у кван тово-полевая м атери я м н оголикая. О н а м ож ет бы ть
вещ ественн ой , ви ртуальной и ли диссип ативной, м еж ду которы м и сущ ествует
взаи м оп ереходи м ость и взаи м опорож даем ость: по отн ош ению к кван тово -полевой
м атерии и вещ ественн ость, и виртуальность, и диссип ативность вы ступ аю т
необходим ы м и аспектам и проявлени я ее бы ти й н ости. Т олько при таком глубоком и
содерж ательн ом п он и м ани и и столкования сущ ностн ого см ы сла кван тово -полевой
м атерии м ы м ож ем пон ять 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.
79
79
причин ы Б ольш ого взры ва, и сущ ность возни кновени я наш ей В селенн ой в рам ках
инф ляционной м одели А лан а Г ута.
Р ож ден и е В селенн ой в результате Б ольш ого взры ва из первоначального
виртуального квантового вакуум а есть:
1. Р ож ден и е нам ещ е н еизвестн ы х ф ун дам ен тальн ы х частиц (суперструны и ли
другие): эти ф ун дам ен тальны е суп ерструн ы действи тельно п одлинны е, н астоящ и е,
ф и зи чески реальн ы е, и з которы х долж н ы бы ть составлен ы кварки и леп тон ы ,
которы е нам и сейчас приним аю тся за ф ун дам ен тальны е. П оэтом у п ои ск н астоящ и х,
изначальны х, п одлинны х ф ун дам ен тальны х суп ерструн является основополагаю щ ей
задачей н а пути п остроени я карти н ы возни кновен и я и эволю ц и и н аш ей В селен н ой
как в крупн ом асш табн ом зерн и стом образован и и , так и в м елкозерн и стом
структурном образован и и : только найдя изн ачальн ы е ф ундам ен тальны е
суп ерструны , м ы м ож ем «п олучить» (т. е. объяснить) всю кван товую м атерию то л и в
виде вещ ественного ее состоян и я, то ли в ви де виртуальной или ди ссипати вной
м атерии.
Значит, п ервостепенной задачей н а п ути п остроения адекватной картин ы
рож ден и я В селенн ой является п ои ск п ервон ачальны х (и ли и зн ачальны х)
ф ун дам ен тальн ы х объектов, и з ко торы х по сущ еству «конден сирую тся» природой
все виды вещ ествен н ой м атерии и соответствую щ и х ей п олей .
П оэтом у вопрос о изначальн ы х ф ундам ен тальн ы х объектах, возни каю щ их в
результате Б ольш ого взры ва из ви ртуального кван тового вакуум а, — вопрос
построен и я адекватн ой м одели В селенн ой , ее рож дени я и эволю ци и :
ф ун дам ен тальн ы е объекты как подлин н ы е и и значальны е служ ат ли ш ь
«строи тельны м » м атери алом для конструирован и я и п остроени я здан и я В селенн ой .
2. Е сли бы во В селенн ой сущ ествовали ли ш ь части ц ы , в том числе и
ф ун дам ен тальн ы е объекты , то наш а В селенн ая не представляла бы собой прочного
здан и я: он а п редставляла бы собой хаос нагром ож дени я «строи тельн ого» м атери ала,
но н е здан и е, в котором м ож н о бы ло ж и ть. П оэтом у в п ри роде сущ ествую т не только
части ц ы как «строи тельны й » м атери ал, н о силы , которы е связы ваю т эти части ц ы и
тем сам ы м хаос частиц упорядочи ваю т и н аводят строги й кон структивны й п орядок: в
качестветаких кон структи вн ы х и упорядочиваю щ их си л н ам известны четы ре ти п а
взаи м одействий — Э М В , С Л В , С В и Г В . О дн ако эти тип ы взаим одействий не
являю тся ф ун дам ен тальны м и, изначальны м и и п одли н н ы м и . О н и являю тся
результатам и расщ еп лени я какого-то нам ещ е н еизвестного одного, единственного,
изначального, ф ундам ен тального взаи м одей ствия: это расщ еп лени е п рои зош ло по
м ере похолодания наш ей В селен н ой в первы е доли секунды п осле Б ольш ого взры ва.
Н а пути пои ска изначальны х ф ундам ен тальн ы х части ц и сил взаи м одействи я в
настоящ ее врем я п остроен о м алое объедин ени е, т. е. электрослабая теори я,
объеди н и вш ая Э М В и С Л В : это первая еди н ая теория, объеди н и вш ая два ти п а
взаи м одействий : электром агн и тн ы е и слабы е (атенонн ы е). П остроени е един ой
электрослабой теории показало убедительней ш им образом , что в осн ове
качественн ы х противополож н остей и разн ообрази й в м и ре леж и т какое-то еди н ое
начало: в обы чн ы х ф и зи ческих условиях электром агнитны е и слабы е взаим одей ствия
абсолю тн о н есравн им ы , н есопостави м ы и несводим ы : он и и по силе и н тенси вн ости,
и п о ради усу дей ствия н е только несравн и м ы , но и взаим ои склю чаю щ ие ти п ы
взаи м одействий (радиус действи я Э М В бесконечен , а ради ус дей ствия С Л В — 10
-17
см , а си ла С Л В вообщ е не сравни м а с си лой Э М В ). И несм отря на эти и други е
качественн ы е п роти воп олож ности
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.
80
80
м еж ду Э М В и С Л В , взаим ои склю чаю щ и е их, учен ы м -ф и зи кам удалось осущ ествить
м алое объеди н ени е как син тез Э М В и С Л В .
К ак и каки м образом С тивену В айн бергу, А бдусу С алам у и Ш елдон у Г лэш оу
удалось осущ естви ть этот еди н ы й син тез? В ы ш е м ы указали, что в обы чны х
ф и зи чески х условиях силы Э М В и С Л В абсолю тно несравним ы , несопоставим ы и
несводим ы . П реж де всего С . В ай н берг, А бдус С алам и Ш . Г лэш оу теорети чески
предп олож или, что в ин ы х (н е обы чны х) условиях Э М В и С Л В м огут бы ть единой,
одной и той ж е силой , т. е. электрослабой силой. С и лы Э М В и С Л В остаю тся
расщ еп ленн ы м и , п ротивополож н ы м и , н есравн и м ы м и и н есопостави м ы м и в обы чн ы х
ф и зи чески х услови ях, а в и н ы х други х условиях, т. е. услови ях кон ц ентрац и и
м ощ н ы х вы соки х эн ергий, си лы Э М В и С Л В становятся сравним ы м и , и не только
равн ы м и , но и тож дественн ы м и .
О тсю да следует глубоки й ф и лософ ский см ы сл: в природе изн ачаль н о
сущ ествовала одна еди н ая электрослабая сила, которая затем уж е в силу ф и зи чески х
условий (п о м ере п охолодани я В селенн ой ) расщ епилась на два проти воп олож н ы х
ти п а взаим одействий — Э М В и С Л В .
В аж н о нам отм ети ть из рассм отрен н ого ф и лософ ского см ы сла: еди н ое
расщ еп ляется н а проти воп олож н ости. П ри этом следует п одчеркнуть, что един ая
электрослабая си ла — это н е просто синтез си л Э М В и С Л В , а качествен н о новая
ф и зи ческая реальность, н есводим ая к двум проти воп олож ны м силам взаи м одей стви й
— Э М В и С Л В .
С оздан и е еди н ой теори и электрослабы х взаи м одействи й В ай н бергом , С алам ом и
Г лэш оу явилось м ощ н ы м обн адеж и ваю щ и м стим улом н а пути осущ ествлен и я
вели кой м ечты А . Э й н ш тей н а, Г . В ейля, О . К лей н а, П . К ап и ц ы и др. М ечтой всей
ж и зни А . Э йнш тейн а бы ла н еобходи м ость н айти един ое н ачало в м ире: он бы л
глубоко убеж ден и вери л, что природа изначальн о един а, а качествен н ы е разли чи я в
ней есть результат п оляри зац и и , расщ еп лен и я этого изн ачальн ого единого: в п ои сках
этого еди н ого н ачала он отдал свои п оследни е три десяти летия на п оп ы тку
объеди н ени я гравитации и электром агнети зм а. Д ля н ас в данн ом случае не так
важ но, удалась эта п опы тка или н ет, н ам важ н а глубокая ф илософ ская вера А .
Э йнш тей н а в и зн ачальн ое единое одно в м ире. П рирода едина в своей сущ ности.
Т аки м образом , ф орм ирован и е М алого объеди н ени я как единой теории
электрослабы х взаим одей ствий явилось первы м обнадеж иваю щ им ш агом на п ути
осущ ествлени я м ечты А . Э йнш тейна в поисках един ого строени я В селенн ой .
С оврем ен н ы й м етодологи чески й подход к идее объединен и я зн ачи тельн о
отличается от Э й н ш тейн овского тем , что он осн овы вается на трех «ки тах».
П ервы й состоит в необходим ости учета кван товой теории , п реж де всего
квантовы х части ц и полей , чего А . Э й н ш тейн н е учи ты вал и не хотел. В и ди м о, это
объясн яется двум я обстоятельствам и:
1. А . Э й н ш тейн не хотел вери ть и не верил в ф ундам ен тальн ость и всеобщ ность
квантово-полевой м атери и как основоп олагаю щ ей сущ ности строен и я В селен н ой :
квантово-полевая м атерия — основополагаю щ ий «строи тельн ы й » м атери ал
строи тельства здан и я В селенн ой .
2. В торое обстоятельство состои т в том , что А . Э й н ш тейн слиш ком вери л в
уни версальность и ф ундам ентальн ость грави тац и и как м атери ала для построени я
здан и я В селенн ой : у А . Э йнш тейна бы ла глубокая вера во всем огущ ество своей
О Т О (общ ей теори и относи тельности).