Читать книгу Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий - Страница 63

Часть первая. Космический эволюционизм
Глава 8. «Космическая инженерия» и порядок в Космосе
8.9. Единая теория поля как проект физического описания миропорядка

Оглавление

Понятие поля возникло в физике вследствие того, что наглядное механистическое объяснение движения прямым контактным воздействием одних движущихся тел на другие оказалось неприменимым к явлениям гравитации, электричества и магнетизма, в которых воздействие возникает без непосредственного механического контакта. Пространство, охватываемое таким воздействием, и было названо полем. Соответственно материя с физической точки зрения выступает в трёх проявлениях – в качестве вещества, поля и физического вакуума. Все эти три проявления глубочайшим образом связаны.

Одним из способов установления закономерностей порядка во Вселенной является единая теория поля, попытки создания которой предпринимаются со времён Эйнштейна. Последние годы своей жизни Эйнштейн потратил на выработку теории, объединяющей ОТО и квантовую механику. Квантовые эффекты Эйнштейн пытался объяснить флуктуациями пространства-времени, стремясь сформулировать теорию квантовой гравитации. Но безуспешно. Задача, поставленная Эйнштейном, оказалась непосильной даже для этого великого преобразователя естествознания не только из-за недостатка знаний, накопленных в период его исканий в данном направлении. Мегамир и микромир уже в тот период проявили свои принципиальные отличия, которые отмечал Нильс Бор в его постоянной полемике с Эйнштейном. Эйнштейн же, который внёс колоссальный вклад в развитие квантовой механики, стремился всеми силами свести закономерности микромира к открытым им закономерностям мегамира. В этом проявилась и креационистская ориентация мировоззрения этого гениального учёного, который был убеждён, что открыл в сформулированной им теории относительности замысел Творца, в соответствии с которым был создан мир. Отсюда – отрицание Эйнштейном множественности и разнообразия миров, стремление вопреки фактам перестроить квантовую механику в соответствии с теорией относительности.

Предпосылкой поисков возможностей создания единой теории поля явилась теория Максвелла, уравнения которой позволили объединить электричество и магнетизм в единую модель электромагнитного взаимодействия.

Источником веры в обоснованность современных поисков в сфере создания единой теории поля являются следующие обстоятельства. Во-первых, каждый из типов поля, связанный с тем или иным типом фундаментального взаимодействия, имеет в своей основе определённый тип квантов, обусловливающих дискретность поля и определяющих движение в нём. Так, квантами сильного взаимодействия являются восемь глюонов, квантами слабого – три бозона, квантами электромагнитного – фотоны, не имеющие массы покоя и электрического заряда, что обеспечивает линейный характер и неограниченный радиус действия электромагнетизма. Наконец, квантом гравитационного поля считается гравитон, существование которого вызывает в настоящее время большие сомнения.

Во-вторых, мировые константы, определяемые характером фундаментальных взаимодействий, имеющие между собой чрезвычайно значительные количественные различия, по современным представлениям на ранних стадиях эволюции Метагалактики могли быть равны. А раз так, то константы не являются абсолютно постоянными, они изменяются по мере эволюции порядка во Вселенной и приобретают то или иное постоянство в зависимости от стадии и состояния эволюционного процесса. Считается, что в экстремальных условиях горячей и сверхплотной Метагалактики все четыре константы были едины и едины все четыре типа полей. Отсюда делается вывод, что все четыре типа сил, образуемых четырьмя типами полей, являются лишь проявлениями одной единой суперсилы. Строятся проекты создания в ускорителях условий, приближенный к условиям раннего этапа эволюции Метагалактики, что позволит в эксперименте проследить действие суперсилы и выявить конкретику функционирования единого поля, объединяющего характеристики всех четырёх типов полей.

Математические расчёты показывают, что то или иное объединение четырёх фундаментальных взаимодействий должно происходить при очень высоких температурах и, соответственно, энергиях в зависимости от уровня этих энергий. При энергии величиной в 100 млрд. электрон-вольт объединяются электромагнитное и слабое взаимодействие. Такая энергетика, как полагают, была присуща Метагалактике в силу её чрезвычайно горячего состояния всего через 10-10 секунды после Большого взрыва. При энергии 1015 млрд. электрон-вольт объединяются слабое и электромагнитное взаимодействия с сильным. Наконец, при энергии 1019 млрд. электрон-вольт все четыре типа взаимодействий сливаются воедино.

По мере остывания и соответствующего снижения энергетического уровня вещества Метагалактики произошло, как полагают, расщепление единого универсального взаимодействия (суперсилы), которое продолжает оставаться в основе всех четырёх типов фундаментальных взаимодействий.

Соответственно этим теоретическим предпосылкам происходил поиск возможностей для создания единой теории поля, в котором приняли и принимают участие многие учёные и целые научные коллективы из самых различных стран мира.

В 50-е годы XX века Р. Фейнман, Ю. Швингер и С. Томогава независимо друг от друга создали квантовую электродинамику, построив её путём определения связи квантовой механики с эффектами, вытекающими из теории относительности. Это позволило объяснить ряд феноменов, проявившихся в физических экспериментах над атомами и их излучениями. Однако видные российские (тогда – советские) физики Л. Ландау, Е. Фрадкин и И. Померанчук показали ограниченную применимость квантовой электродинамики, поскольку на расстояниях в 10-35 см все заряды обращаются в нуль и возникают неустранимые противоречия, аномалии и расходимости физических величин.

В конце 70-х годов XX века С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу сумели объединить в теории электромагнитное и слабое взаимодействия, предложив в 1967 г. модель электрослабого взаимодействия. Тем самым были заложены основы так называемой стандартной модели микромира, которая находится в тесной связи со стандартной (эталонной) моделью эволюции Метагалактики и в зависимости от неё.

В качестве переносчиков слабых взаимодействий авторы стандартной модели определили группу частиц, названных промежуточными векторными бозонами. Это исходное звено теории электрослабого взаимодействия было подтверждено экспериментально в 1982–1983 годах. Изучение эффектов, возникающих при столкновениях на ускорителе встречных пучков протонов и антипротонов показало следы промежуточных бозонов, количество которых находилось в близком согласии с предсказаниями теории.

Теория Вайнберга-Салама-Глэшоу, получившая название квантовой хронодинамики, была построена на допущении, что электромагнитное и слабое взаимодействия возникают под действием единой электрослабой силы. Соответственно в качестве носителей сильного взаимодействия были определены кварки, накрепко связанные глюонами и подвергнутые так называемому конфайнменту (от англ. слова, обозначающего пленение). На этих идеях и была построена стандартная модель элементарных частиц.

В 80-е годы XX века при опоре на стандартную модель стали предприниматься попытки объединения сильного, слабого и электромагнитного взаимодействия в одно базисное взаимодействие, которому присуща безразмерная константа. Такое приведение в единство трёх типов взаимодействий получило название Великого объединения. В настоящее время известно множество конкурирующих моделей Великого объединения, каждая из которых имеет свои космологические следствия, но напоминает прокрустово ложе, в которое авторы моделей пытаются уложить и втиснуть всё разнообразие и противоречивость фактов, полученных в экспериментальных исследованиях.

Ещё более трудную задачу представляет воссоединение трёх фундаментальных взаимодействий с четвёртой – гравитацией. Такое воссоединение получило название суперобъединения. Но гравитация как наиболее фундаментальная форма «космической инженерии» явно сопротивляется попыткам подчинить её потребностям суперобъединения.

На помощь приходит теория супергравитации, оперирующая гравитонами как квантами гравитационного поля, его переносчиками, которые сами не имеют массы, т. е. не участвуют в гравитационном взаимодействии. Гравитационное же поле образуется на основе их направленного движения. Теория супергравитации стремится объединить теорию тяготения, вытекающую из общей теории относительности, с современными представлениями о физическом вакууме.

В вакууме рождается и тут же исчезает в «ткань» пространства огромное множество виртуальных частиц, которые своей массой создают дополнительное поле тяготения и соответственно образуют дополнительные искривления пространства-времени. Соответственно геометрические свойства пространства-времени подвергаются бесчисленным мелким случайным изменениям – флуктуациям. С этой точки зрения гравитон, объединяющий в себе свойства элементарной частицы и волны, пронизывает пространство-время и придаёт ему квантованность, разрывность, которая гасится на макроуровне. Сторонники теории супергравитации считают, что на ранних этапах эволюции Метагалактики её пространство-время было дискретным, квантованным, и лишь по прошествии ряда этапов возникала единая непрерывность – пространственно-временной континуум. Флуктуации пространства-времени в настоящее время могут образовывать вакуумные конденсаты – сгущения виртуальных частиц, нарушающие состояние вакуума как среды, в которой среднее значение энергии любых физических полей равно нулю.

Физики, занимающиеся проблемами суперобъединения, претендуют на создание на её основе теории всего сущего (ТВС). Время покажет, насколько состоятельны претензии единой теории поля на описание и объяснение всех видов полей. Что же касается теории всего сущего, то она невозможна по трём причинам. Во-первых, эволюция и формируемый ею порядок бесконечно разнообразны и они не могут быть охвачены одной теорией раз и навсегда. Во-вторых, невозможно создать теорию всего, исходя исключительно из физического уровня движения материи. В-третьих, невозможно создать даже максимально обобщенную, абстрактную теорию всего, не обращаясь к общей теории эволюции. Тем не менее попытки создания физической теории всего могут привести к весьма важным для науки результатам.

Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции

Подняться наверх