Читать книгу Размышления о теоретической физике, об истории науки и космофизике - Иван Павлов - Страница 8

Сегодня специалисты, занимающиеся разработками в области теории струн, утверждают, что теоретическая физика давно обогнала экспериментальную. Здесь с учёными можно только согласиться: аппарат теории струн великолепно проработан, но усложняется (и будет усложняться, к сожалению). Уравнения теории струн столь сложны, что вывести их точно на сегодняшний момент ещё никому не удавалось. А рассчитывать параметры элементарных частиц, пользуясь приближёнными расчётами по приближённо же выведенным уравнениям – признак того, что не всё в теории струн так складно, как утверждают сами физики-теоретики. В этом смысле теория струн не выдерживает сравнения со Стандартной моделью, которая не в пример точнее. Кроме того, определить точно, какое из бесконечного числа многообразий Калаби-Яу, описывающих дополнительные шестимерные пространственные измерения, соответствует нашей Физической Вселенной, не представляется возможным.

Однако, проблема не столько в математике, сколько в том, что ни одно положение теории струн так и не было подтверждено экспериментально! И здесь суперструнщики абсолютно правы, утверждая, что теоретики вырвались вперёд экспериментаторов. Однако нельзя не согласится также и с тем, что теория, не имеющая практического применения и даже перспектив оного, остаётся всего лишь фантазией на тему устройства Мироздания. Да, мощности ускорителей не хватает, чтобы работать на столь глубинных уровнях материи. Но почему бы не попробовать обойти данное ограничение, используя вихревое движение материи в противовес линейно разгоняемым мощными полями частицам?

Стоит ещё отметить мнение выдающегося физика, лауреата Нобелевской премии, Роджера Пенроуза, который утверждал, что, во-первых, мы упустили что-то важное в физике, а во-вторых, что теория струн является сама по себе достаточно модной в наше время теорией, своего рода головоломкой, умственным упражнением (о чём красноречиво свидетельствуют рассказы Брайана Грина). Однако не факт, что именно она ляжет в основу физики будущего. Это всегда следует иметь в виду всем, кто занимается теоретической физикой, да и просто всем, кто интересуется самым глубинным устройством нашего Мира.

3.1. Теория струн – пример тотального усложнения с заявкой на абсолютное знание о Вселенной

Именно такое впечатление возникает при чтении научно-популярных трудов на данную тему. Абсолютное знание, полная, законченная картина Мира – вот к чему стремятся суперструнщики в настоящее время. Но стоит ли решение задачи затраченных усилий, если учёные уже столкнулись с необходимостью производить расчёты по приближённым уравнениям, выведенным приближёнными методами? Возможно ли вообще построить «теорию всего»?

Заметим, что, с одной стороны, сложный аппарат теории струн может быть действительно результатом какого-то заблуждения: Габриэле Венециано заметил, что бета-функция Эйлера хорошо описывает поведение частиц, и все его последователи «уцепились» за эту идею, став «плясать» конкретно от этой «печки». Такова точка зрения упомянутого выше Роджера Пенроуза. С другой стороны, сама сложность теории струн может свидетельствовать о принципиальной неспособности человеческого разума заглянуть «туда», на самые глубинные уровни материи. Может быть даже информации. Об этом говорил Дж. Уилер, и об этом же нами подробно рассказано в главе 1, посвящённой ИЭУ.

3.2. Возможно ли такое в принципе? Точка зрения суперструнщика

Точнее вопрос звучит так: возможно ли построить абсолютную теорию, «теорию всего», как говорят некоторые исследователи?

Обратимся к рассуждениям Брайана Грина, физика, работающего в области теории струн достаточно долгое время. Он прямо заявляет, что теоретики достаточно далеко ушли вперёд от экспериментаторов, то есть, если говорить физическим языком, у современных ускорителей просто не хватает энергии, чтобы зафиксировать столь глубинные уровни материи. Но сначала небольшое отступление.

В 2014 году, когда автор данной монографии только-только окончил школу, в здании Исторического факультета СПбГУ состоялась открытая лекция академика М. В. Ковальчука, на которой автору посчастливилось присутствовать. Михаил Валентинович говорил о жизни, о границах между живым и неживым, о возможной роли в формировании жизни кристаллических аномалий (нечётных структур).

То есть, у физиков в последние годы сформировалось мнение, что жизнь – это аномальное, нетипичное, «ломающее» все существующие модели явление. В. И. Вернадский считал жизнь космическим явлением, утверждая, что она связана с процессами формирования Вселенной и является неотъемлемой её частью. Так о какой же «теории всего» можно вести речь, оставаясь в плену парадигмы, что физика имеет дело только с неживой материей? И как можно вообще заниматься попытками построить такую теорию, отдавая себе отчёт в том, что самая сложная форма организация материи – жизнь – остаётся до сих пор до конца не изученной и не понятой?

В этой связи весьма показательна статья Л. Д. Ландау и М. Бронштейна (15) о роли второго закона термодинамики. Называется она «Второй закон термодинамики и Вселенная». Авторы делают вывод, что закон возрастания энтропии работает только лишь потому, что для всей Вселенной в целом он НЕ выполняется. То есть Вселенная развивается по пути усложнения, и жизнь вписывается в эту картину совершенно естественным образом. Жизнь – Вселенское явление! И появилась она вопреки существующим традиционным представлениям. Эта мысль «красной нитью» проходит через книги С. С. Коновалова. А современный учёный мир, инженерно-техническая отрасль продолжают жить старыми представлениями о термодинамике Клаузиуса, о неизбежном возрастании энтропии. Теория же «Великого Объединения» представляет собой чуть усовершенствованный вариант «тепловой смерти Вселенной»…

Не в этом ли причина того, что по мере нашего продвижения вглубь тайн мироздания, мы всё больше и больше запутываемся в бесплодных попытках найти непротиворечивое описание мира? А разобрались ли мы со своими внутренними противоречиями? А не уходим ли мы от себя, от самой жизни, в подобном научном поиске? Эти вопросы должны быть актуальны для любого исследователя, если он стремится, чтобы результаты его труда пошли на пользу человечеству.

Брайан Грин, говоря о достижениях в области теории струн, рассуждает о применении математических методов (это очень сложная математика!), требующих хорошего знания технологии машинных вычислений, отличного знания алгоритмов. И ничего, ничего не говорит о возможном инженерном применении в будущем собственных наработок. Увы, но складывается впечатление, что если в срочном порядке не будут найдены реальные пути к созданию хоть какого-то аналога варп-двигателя, например, то теория струн так и останется математическим курьёзом, будучи совершенно не способной предсказать новые, ранее не обнаруженные явления.

3.3. Нужна ли нам теория суперструн?

Конечно! Ведь именно она даёт нам надежду (но не уверенность, ведь экспериментально это не подтверждено), что глубинные измерения пространства будут нами освоены. Колебания струн лежат в частотной области, совершенно недоступной для современной высокочастотной электромагнитной техники. Однако шанс на успех есть, ибо существует гипотетическая возможность передачи энергии верхним колебательным модам за счёт эффекта Ферми-Паста-Улама, наблюдаемого в системах сложных нелинейных осцилляторов и в биологических системах (16). Это означает гипотетическую возможность воспользоваться дополнительными измерениями для скоростного перемещения, используя известные нам источники электромагнитных колебаний (импульсов).

Принципиальная же несовместимость общей теории относительности и квантовой механики может свидетельствовать о том, что в наших представлениях о Вселенной слишком много неизвестных. Оные «неизвестные», в форме свидетельств о различных «странностях», возникавших при экспериментальной работе в той или иной области инженерного дела, даны нами в настоящем труде, как нам представляется, в объёме, достаточном для составления суждения и дальнейшего продвижения в направлении объединения сих сложных теорий для последующего применения их в деле освоения космоса.

Разумеется, любые физические среды проявляют нелинейные свойства лишь в условиях экстремальных воздействий. А таковые возможны только в условиях, когда элементарные частицы либо сталкиваются на большой скорости, либо образуют вихрь по типу шаровой микромолнии. Именно «вихревому» аспекту жизни Вселенной будут посвящены две последующие главы.

Во многом «вихревой» аспект можно связать с теорией твисторов (14), в которой представление частицы чем-то напоминает тороидальный вихрь. Вот только «твистор», сам по себе, не имеет физического смысла, и являет собой способ математического описания частицы. Предполагается, что описание это не входит в противоречие с общей теорией относительности и квантовой механикой. В то время как диполь Шихирина-Фуллера (см. разд. 7.3) – реальный объект со свойствами, доступными не только математической, но и экспериментальной физике. Однако в силу сходства объектов, экспериментаторы, вероятно, получат шанс найти общий язык с теоретиками. Это будет значительный прорыв, ведь за годы развития теории струн отставание от теоретиков стало почти катастрофическим…