Физический вакуум

В современной физике термин «вакуум» используется в двух смыслах. Первый, наиболее распространенный, соответствует сильно разряженным газам. Второй (физический вакуум), используемый в теории полей, соответствует состоянию, в котором полностью отсутствуют реальные частицы. Физический вакуум – это независимая, универсальная, имеющая чрезвычайно специфические свойства физическая среда, которую ни в коем случае нельзя идентифицировать с пустотой, пустым геометрическим пространством. Эта удивительная среда играет исключительно важную роль в картине фундаментальных взаимодействий.

Физический вакуум как новый уровень реальности появился в качестве объекта исследования в первой половине прошлого столетия. Причем разные теории давали о нем разное представление. Если в теории Эйнштейна вакуум рассматривался как «ничто» – пустое четырехмерное пространство, наделенное геометрией Римана, то, например, в квантовой теории Дирака вакуум представлял собой «нечто» – своего рода «кипящий бульон», состоящий из виртуальных частиц – электронов и позитронов.

Были предприняты многочисленные попытки для объединения этих представлений в рамках программы создания единой теории поля (ЕТП).

Со временем были сформированы две глобальные идеи: программа Римана – Клиффорда – Эйнштейна, согласно которой «в физическом мире не происходит ничего, кроме изменения кривизны пространства, подчиняющегося закону непрерывности», и программа Гейзенберга – Иваненко, предлагающая построить все частицы материи из частиц спина 1/2 (2). То есть первая программа опиралась только на использование геометрических характеристик пространства-времени («ничто»), а вторая – только на физические свойства частиц («нечто»).

Долгое время проблема объединения этих программ заключалась в том, что, по словам известного теоретика Джона Уиллера, «мысль о получении понятия спина из одной лишь классической геометрии представляется невозможной». То есть физическая сущность собственного момента частиц, по мнению Уиллера, не могла быть объяснена или выведена из известных геометрических свойств пространства – времени.

В науке рано или поздно решение находится, если, конечно, его ищут. Так, английский математик В. Клиффорд утверждал, что в физическом мире не происходит ничего, кроме изменения кривизны пространства, а материя представляет собой сгустки пространства, своеобразные холмы кривизны на фоне плоского пространства. Используя идеи Клиффорда, Эйнштейн в свое время сумел найти глубокую взаимосвязь абстрактного геометрического понятия кривизны пространства с физическими проблемами гравитации (ОТО).

Оказалось, что объединение программ «ничто» и «нечто» возможно, если допустить, что в физической картине мира фундаментальную роль играет скручивание (торсия) геометрической метрики. Скручивание – характеристика пространства-времени, которая определяется собственным моментом вращения объекта.

Английский ученый Р. Пенроуз сумел записать геометрические уравнения Эйнштейна в спиновом виде и доказал, что геометрические характеристики пространства-времени можно рассматривать в качестве величин, определяющих физические процессы и явления с учетом их статуса первичной реальности. Это кажется столь же невероятным, как возможность вывести из чисто физических данных геометрические характеристики пространства – времени (1).

Это открытие Пенроуза является таким же фундаментальным и столь же трудно понимаемым, как общая теория относительности Эйнштейна. Большинству людей, исповедывающих общепринятый подход к пространству и времени, вообще чрезвычайно тяжело представить кривизну пространства и скручивание, не говоря уж о том, как из этих геометрических свойств можно получить какие-либо знания о чисто физических свойствах этого пространства.

Для наших читателей мы решили привести весьма упрощенный пример, хотя понимаем, что всякое сравнение хромает, особенно если оно касается пространства Вселенной. Представьте себе объем комнаты, в которой вы находитесь. Давайте разобьем этот объем на огромное количество маленьких кубиков с помощью взаимно пересекающихся лучей света, исходящих из отверстий в потолке и в двух ортогональных стенах. Конечно, каждый такой элементарный кубик является абстракцией. А теперь представим, что отдельный кубик под действием каких-то условных внешних сил начинает деформироваться так, что обязательно имеют место угловые перемещения линейных элементов внутри пространства этого деформируемого кубика. Именно так можно представить скручивание пространства внутри каждого элементарного кубика, внутри комнаты, «внутри» мироздания. Такое скручивание порождает понятие кривизны пространства. А искривленное пространство-время – это уже гравитация.

Р. Пенроуз математически точно доказал, что именно спиноры, описывающие частицы со спином 1/2, определяют топологические и геометрические свойства пространства – времени. Словом, «ничто» и «нечто» объединились (как волна – частица) в единую сущность качественно нового физического объекта, который, по-видимому, обладает иной, нежели квантовая, природой.

Объединение программ Римана – Клиффорда – Эйнштейна и Гейзенберга – Иваненко в конце XX века завершил российский ученый академик Г. И. Шипов. Используя геометрические уравнения, записанные в спиновом виде и введя в рассмотрение принцип вращательной относительности (добавил шесть дополнительных координат вращения), Шипов получил систему уравнений, описывающих физический вакуум аналитически так же точно, как законы Ньютона описывают движение физического тела (21). Это решение наряду с обычными физическими полями (электромагнитное, гравитационное, слабое и сильное взаимодействия) описывало еще одно, неизвестное ранее поле, названное торсионным.

Чрезвычайно важно, что теория физического вакуума, разработанная Г. И. Шиповым, после соответствующих упрощений приводит к уравнениям и принципам квантовой механики. Кроме того, она отвечает на целый ряд поставленных выше вопросов.

Прежде всего удалось определить волновую функцию в уравнении Шредингера: согласно теории Шипова, она представляет собой реальное физическое поле – поле инерции. Теоретически установлена связь между полем инерции и торсионными полями, определяемыми кручением пространства; детерминизм и причинность в квантовой механике существуют, хотя неизбежна и вероятностная трактовка динамики квантовых объектов; частица представляет собой предельный случай чисто полевого образования при стремлении массы (или заряда) этого образования к постоянной величине; именно в этом предельном случае происходит возникновение корпускулярно-волнового дуализма; в квантовой теории измеряется ситуация, представляющая собой комбинацию полей, образующих измерительный прибор и измеряемый объект (21). По мнению Г. И. Шипова, современная квантовая теория не является полной, так как она не согласуется с принципом вращательной относительности.

Подтвердились догадки Эйнштейна, что квантовая теория не полна, и его предположение о том, что «более совершенная квантовая теория может быть найдена на пути расширения принципа относительности».

Модель торсионного вакуума. Первая попытка построения модели «ничто – нечто», предпринятая российскими учеными под руководством академиков А. Е. Акимова и Г. И. Шипова, опирается на теорию торсионных полей (2). В рамках этой теории они постулируют качественно новый физический объект – фитон, который одновременно обладает как свойствами частиц (сочетание волновых функций, например, электрона и позитрона), так и пространственно-временной структурой, определяющей собственный момент спина этого объекта через скручивание определенных пространственно-временных характеристик.

До модели Акимова – Шипова даже самые совершенные модели в квантовой теории поля (например, в теории струн) рассматривали первичные объекты (струны) как своеобразные кванты только пространственно-временной структуры. А в теории торсионных полей фитон сочетает в себе «ничто» (пространственно-временная структура) с «нечто» (свойства квантовых частиц) (22).

По мнению многих ученых, новая модель имеет шанс превратиться в реалистичную программу ЕТП. Особенно полезной для реализации этой идеи оказалась возможность достижения истинной электронейтральности электрон-позитронного физического вакуума при условии, что круговые волновые пакеты электрона и позитрона будут вложены друг в друга. Так как обе частицы обладают спином, то система «частица – античастица» представляет пару вложенных друг в друга частиц с противоположно направленными спинами. Вследствие истинной электронейтральности и противоположности спинов такая система не будет обладать и магнитным моментом. Такая система из частиц и античастиц, вложенных друг в друга, и называется фитоном (2).

Как пишет Г. И. Шипов, «решения уравнений первичного вакуума показывают, что в природе существуют объекты, у которых нет ни массы, ни заряда, а есть только спин. Из-за отсутствия потенциальной энергии взаимодействия у этих объектов их проникающая способность оказывается значительной».

В современной физике известна элементарная частица нейтрино, которая (теоретически), подобно фитонному (первичному) торсионному полю, обладает только спином. Экспериментально установлена высокая проникающая способность нейтрино. Известно, что нейтрино может пройти сквозь Землю без взаимодействия. Считается, что нейтрино обладает энергией, правда, однозначно не установлено, какой энергией: действительной или мнимой. Если предположить, что энергия нейтрино мнимая (существуют эксперименты, указывающие на это), то тогда скорость распространения нейтрино должна превышать скорость света. Причем чем меньше мнимая энергия нейтрино, тем больше его скорость. В пределе, когда мнимая энергия обратится в ноль (при отличном от нуля импульсе), скорость нейтрино должна устремиться к бесконечности.

У первичного торсионного поля энергия и импульс равны нулю с самого начала, поэтому говорить о скорости распространения этого поля не имеет смысла. Оно как бы сразу есть везде и всегда.

В отличие от предлагаемых ранее моделей, например модели Дирака (модель виртуальных частиц) или модели аксионов Хиггса, новая модель первичного физического вакуума на основе фитонного ансамбля представляет упорядоченную структуру. Не тот ли это порядок, о котором говорят Д. Бом и Дж. Чу?

Поляризация физического вакуума. В такой упорядоченной модели легко определяются основные случаи поляризации физического вакуума под влиянием внешних источников. Что это значит?

Физический вакуум изменяет свои свойства в зависимости от того, с какими материальными объектами он взаимодействует. Например, если в какой-либо точке пространства появится некое массивное тело, обладающее массой, то это вызовет соответствующие изменения в поляризации среды физического вакуума, которые определят характер гравитационного поля.

Аналогично, если в какой-либо точке пространства появится частица, несущая заряд, он изменит поляризацию среды физического вакуума и в своем новом состоянии среда приобретет свойства, которые определят специфику электромагнитного взаимодействия.

На уровне элементарных частиц также существуют различные силы взаимодействия, проявление которых описывается с помощью понятия «физическое поле». Например, элементарные частицы имеют массу, которая создает гравитационное поле, являющееся причиной взаимного притяжения тел в космическом пространстве. Электрический заряд, которым также обладает элементарная частица, является источником электромагнитного поля, обуславливающего взаимодействие между заряженными элементарными частицами. Иными словами, все поля, которые мы можем констатировать на макроуровне, создаются их первичными носителями – элементарными частицами.

Логично предположить, что любой независимый параметр, характеризующий физическую сущность элементарных частиц, представляет собой источник некоего фундаментального поля, обуславливающего специфическое взаимодействие между ними. Другими словами, любому независимому параметру, характеризующему элементарные частицы, должно соответствовать материальное поле, являющееся причиной взаимодействия частиц посредством данных параметров.

Если это так, то наряду с известными фундаментальными полями гравитации и электромагнитного взаимодействия должно существовать еще одно фундаментальное поле, соответствующее независимому параметру «спин» элементарных частиц, который характеризует их собственный момент вращения. Он независим, ибо не связан ни с массой, ни с зарядом.

Иными словами, должно существовать некое новое фундаментальное взаимодействие между элементарными составляющими материи, обусловленное их вращением вокруг собственной оси. Это также должно означать, что в природе все вращающиеся объекты должны каким-то образом взаимодействовать друг с другом. Именно об этом говорил Э. Картан в своих исследованиях в 1913 году: «В природе должны существовать поля, порождающиеся вращением».

Рассуждая подобным образом, мы приходим к выводу о необходимости существования в природе некоего нового механизма поляризации, соответствующего физическому полю спина вращающихся частиц. Тела, обладающие таким свойством, поляризуют среду физического вакуума уже новым, третьим способом. Именно в новом состоянии этой среды физический вакуум приобретает особые свойства, обуславливающие так называемое спиновое, или торсионное, поле (от франц. torsion – вращать) (23).

Таким образом, физический вакуум проявляется как электромагнитное поле в том случае, когда он поляризован зарядом (Е). Находясь в состоянии продольной спиновой поляризации, он проявляется как гравитационное поле (G), а спиновая поперечная поляризация (S) соответствует новому типу дальнодействия в физической реальности, обозначенному как первичное торсионное поле (ПТП). Это поле существенно нелинейно и обладает сложной внутренней структурой, что позволяет ему быть носителем значительных объемов информации (24). Очевидно, что торсионное поле обладает свойствами, принципиально отличающими его от других фундаментальных физических полей.

По этому поводу болгарский физик Б. Палюшев пишет: «Сочетание вероятностной картины с нелинейностью является новым веянием в науке» (17).

Физические параметры, характеризующие EGS-поля, представляют собой независимые кинематические величины, которые определяют характер универсальных дальнодействующих физических сил.

«Интегрированный» физический вакуум. Исследования показали, что физический вакуум состоит из двух причинных слоев, двух уровней: торсионного и квантового. Структура физического вакуума на основе фитонов отличается от структуры физического вакуума на квантовой основе.

Фитонный, или торсионный, вакуум – это глубокий и упорядоченный уровень реальности, связанный с теми физическими свойствами, которые можно свести к разнообразным геометрическим качествам пустого пространства (1). Квантовый вакуум касается сущности фрагментирования в реальном, вещественно-энергетическом мире. Физический вакуум, состоящий из двух уровней, назван «интегрированным» вакуумом.

«Интегрированный» физический вакуум обнаруживает непосредственную связь с квантовой нелокальностью. Как выяснилось в результате исследований, объекты квантовой нелокальности – это прежде всего объекты, обладающие собственным моментом вращения (спином) (1). Оказалось, что теория торсионных полей способна объяснить явления квантовой нелокальности.

До появления теории торсионных полей перевес в споре о нелокальности был на стороне Бора, и попытки Эйнштейна доказать существование скрытых параметров не имели успеха. Однако сегодня наука обладает возможностью объяснения механизмов нелокальности, а постулирование нового, торсионного слоя в физическом вакууме, по существу, означает введение таких параметров в теорию. Но признание этих удивительных результатов связано с радикальным изменением нашего понимания самой сущности физической реальности.

Вытекающая из теории физического вакуума теория торсионных полей, учитывающая нелинейность, утверждает, что на фундаментальном уровне физических процессов действует какой-то более глубокий, чем теория вероятности, принцип. Этот принцип свидетельствует о том, что за вероятностной картиной мира скрывается еще более глубокое содержание или причина, в известном смысле имеющая логическое объяснение. Вполне возможно, что именно первичные торсионные поля представляют тот самый имплицитный уровень, о котором говорят Д. Бом и Дж. Чу. В таком подходе обнаруживается аналогия с утверждением Бома о том, что наша осязаемая повседневная реальность на самом деле всего лишь иллюзия. «Под ней находится более глубокий порядок бытия – беспредельный и изначальный уровень реальности, – из которого рождаются все объекты…»

Date: 2015-08-15; view: 583; Нарушение авторских прав