Страница:
Сильное взаимодействие является близкодействующим. Оно начинает проявляться на очень малых расстояниях порядка 10-13 см и резко спадает до нуля за пределами этой области. Сильное взаимодействие было открыто Э. Резерфордом в 1911 г. одновременно с открытием атомного ядра. Наличием ядерных сил было объяснено рассеяние альфа-частиц при их прохождении через вещество.
По современным представлениям, сильное взаимодействие осуществляется глюонами (от англ. слова, обозначающего «клей»). Всё, что мы знаем о глюонах, заключается в том, что эти частицы введены физиками в научный оборот именно для объяснения прочности внутриядерных связей. Считается, что глюоны свзяывают между собой кварки, входящие в состав протонов, нейтронов и других частиц. Масса покоя глюонов, как и у фотонов, признаётся равной нулю. Взаимодействия кварков образуются восемью типами глюонов.
Слабое взаимодействие, как и сильное, также является ядерным и близкодействующим, оно проявляется на расстояниях от 10-15 до 10-22 см. Оно обусловливает некоторые виды ядерных распадов, в том числе бета-распад. Оно вызывает также множество разнообразных превращений одних элементарных частиц в другие и отражается не столько на связях и движениях частиц, сколько на их взаимопревращениях. Нестабильность и взаимопревращения большинства элементарных частиц по современным представлениям объясняются именно слабыми взаимодействиям. При бета-распаде, обусловленном слабым взаимодействием, происходит превращение нейтрона в протон, электрон и антинейтрино. Этот процесс обусловливает длительное «горение» Солнца и других звёзд, что в свою очередь обеспечивает постоянно поступающей энергией околозвёздное пространство и планетарные системы, в том числе и Землю с эволюционирующей на ней жизнью. Слабое взаимодействие осуществляется так называемыми слабыми бозонами.
Электромагнитное взаимодействие, в отличие от сильного и слабого ядерных взаимодействий, действует не только в микромире, но и на макроуровне, хотя и вызывается электрической заряженностью микрочастиц. Оно отличается ещё и тем, что, будучи примерно в от сто до тысячи раз слабее сильного, является дальнодействующим, т. е. не сводится к нулю за пределами микроскопических расстояний. Электромагнитное взаимодействие образует взаимное притяжение частиц, имеющих противоположные заряды (положительные и отрицательные притягиваются) и взаимное отталкивание частиц, имеющих одинаковые заряды (положительные взаимно отталкиваются от положительных, отрицательные – от отрицательных).
Силы взаимодействия между зарядами зависят от положения и движения заряженных объектов. Неподвижные заряженные объекты вступают в электрическое взаимодействие, сила которого определяется законом Кулона. Магнитные силы зависят от движения заряженных объектов и их взаимного перемещения. В магнитном взаимодействии участвуют электрические токи, направление которых изменяется при движении порождающих их зарядов. Единство электрического и магнитного взаимодействия составляет электромагнитное взаимодействие, которое описывается законами электростатики и электродинамики, а в наиболее полном виде описание этого взаимодействия даётся в теории Максвелла, уравнения которой связывают электрические и магнитные поля.
В космическом порядке электромагнитное взаимодействие играет огромную роль. Оно связывает положительно заряженные ядра атомов с электронами, обеспечивая стабильность атомов, а атомы – в молекулы. Оно обусловливает межмолекулярные взаимодействия и тем самым агрегатные состояния вещества – твёрдые, жидкие и газообразные – а также трение и упругость, поверхностное натяжение, другие свойства, которые являются важнейшими при движении и механическом взаимодействии макроскопических тел. Важное значение электромагнитное взаимодействие имеет в химических и биологических процессах. Все химические реакции так или иначе связаны с электромагнитными взаимодействиями, являются их проявлениями. Они происходят в результате перераспределения связей между атомами в молекулах, перестройки электронных оболочек атомов и молекул, изменения состава и количества атомов в молекулах различных веществ.
В биологической сфере электромагнитные «технологии» работают на генетическом уровне, обслуживают связи в макромолекулах, копирование и передачу наследственной информации. Электрические импульсы лежат в основе функционирования нервной системы, обслуживают деятельность мозга.
В процессе электромагнитного взаимодействия происходит испускание и поглощение световых частиц – фотонов. Свет, который создатели Библии считали основой бытия, также является результатом электромагнитного взаимодействия. Фотоны, являющиеся носителями этого взаимодействия, представляют собой кванты электромагнитного поля. Сами по себе они не имеют ни электрического заряда, ни массы, распространяясь в пространстве с наивысшей для нашей материальной системы скоростью – скоростью света. Важнейшие носители информации, обеспечивающие естественный способ восприятия человека, имеют электромагнитную природу. Свет, радиоволны, электричество, без использования которых немыслима современная человеческая цивилизация, относятся к числу электромагнитных явлений. Все человеческие средства связи, источники информации, электронные приборы, компьютерные системы работают на электромагнитных носителях. Без электромагнитного взаимодействия не было бы не только света, но и тепла.
Гравитационное взаимодействие также дальнодействующее, оно считается самым слабым и вообще не учитывается в теориях микромира. Но оно охватывает все виды и состояния материи и находится в соответствии с массой того или иного тела. Гравитационное взаимодействие по природе своей макроскопично, оно функционирует в макроскопически непрерывном пространстве-времени, выражая его изгибы, искривления и конфигурации. Именно поэтому оно принципиально отличается от прочих трёх типов взаимодействий, присущих микромиру и функционирующих в условиях и масштабах, не обеспечивающих макроскопическую непрерывность пространства-времени.
Слово «гравитация» происходит от лат. «гравитас» – тяжесть. Поскольку тяжестью обладают все макроскопические тела, существующие на Земле, в том числе и тела людей, сталкиваясь с гравитацией повседневно и в строительстве зданий и сооружений, и в мореплавании, и в военном деле, люди стали интересоваться природой этого явления. На протяжении многих веков гравитация была единственным фундаментальным взаимодействием, подвергавшимся исследованию.
Древняя натурфилософия, в рамках которой зарождалось научное познание, объясняла тяжесть изначальной устремлённостью всех тел к своему месту. Именно так объяснял явление гравитации Аристотель, размышлявший о том, что тяжёлые тела вследствие своей природной предрасположенности, стремятся вниз, к Земле, а лёгкие – вверх, к небу. Руководствуясь практическими нуждами, Архимед создал теорию рычага, позволяющую оперировать тяжёлыми телами для их передвижения в любом направлении. Он говорил, что если бы ему дали рычаг достаточной длины, он смог бы перемещать Землю. Это изречение означало распространение понятия тяжести на объекты космических масштабов. Архимед заложил и основы понимания действия гравитации в водной среде, показав, что в ней на тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной воды. Это открытие так потрясло Архимеда, что в благодарность богам за постигнутый им закон, который потомки назвали его именем, он принёс в жертву сто быков.
В Новое время истории естественнонаучное изучения тяжести увенчалось величайшим открытием – формулировкой И. Ньютоном закона всемирного тяготения. Была доказана универсальность гравитации и определена механическая зависимость силы тяжести от массы тел и расстояния между ними. На всякое тело по прямой, соединяющей их центры тяжести, действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.
Понятие массы в классической механике в каком-то смысле тавтологично, поскольку оно соответствует понятию веса тела. Сила притяжения возрастает прямо пропорционально массе, которая сама измеряется весом как силой притяжения. Вместе с тем, понятие массы несёт в себе глубокое философское содержание. Как и в сфере социологии, где понятие массы означает объединение множества людей, понятие массы в физике обозначает множество вещественных элементов, составляющих в совокупности то или иное тело. Более массивное тело включает в себя большее количество вещества, причём это количество может быть сосредоточено в меньшем объёме. Масса содержит, тело вмещает, объём распространяется. Масса выражает, по существу, ту мобилизационную активность, с которой обладающее ею тело, кусок вещества действует на другие тела – тоже куски вещества. Масса есть мера мобилизации вещества на притяжение вещества из окружающего пространства. Соответственно гравитация есть форма «космической инженерии», являющаяся предпосылкой мобилизационной активности вещества. Она соединяет и стягивает вещественные формы к определённым центрам тяготения, предрасполагая их к реальному взаимодействию и столкновению. Она – основа целостности и связанности космических образований. Без гравитационного взаимодействия не существовало бы ни галактик, ни звёзд, ни планет. Будучи объединяющим фактором космической эволюции, гравитация является одной из исходных предпосылок «космической инженерии», она организует движение в Метагалактике, создаёт альтернативу расширению пространства-времени, «разбеганию» галактик и способствует подразделению материи на мобилизационные ядра и мобилизуемую периферию.
Гравитационное взаимодействие имеет определённое сходство с электромагнитным. Сила гравитационного взаимодействия, как и электромагнитного, постепенно ослабевает с квадратом расстояния, т. е. зависимость, открытая Ньютоном, во многом аналогична зависимости, открытой через сто лет Кулоном. Но гравитационное взаимодействие значительно слабее, на микроуровне оно вообще пренебрежимо мало, а между макроскопическими телами с относительно незначительными массами оно почти незаметно. Гравитация универсальна, тогда как электромагнетизм действует только между заряженными телами. Гравитация в нашей космической системе только притягивает тела, тогда как электрические заряды могут притягиваться и отталкиваться.
Эйнштейновская модель гравитации в отличие от ньютоновской, связана с изображением гравитационного взаимодействия не как результата механического притяжения тел по прямым линиям в евклидовом пространстве, а с искривлением пространства-времени под действием тяготеющих масс. В поле тяготения тела движутся по геодезическим линиям, искривленным траекториям не потому, что на них действует механическая сила притяжения, а потому, что такие траектории являются самыми короткими в искривленном тяготением пространстве-времени. Поскольку искривление пространства-времени зависит от количества вещества, выраженного в массе, а вещество распределено в Метагалактике неравномерно, пространство по-разному искривляется, а время в различных частях Метагалактики течёт с различными скоростями.
Эйнштейновская модель гравитации отклоняется от ньютоновской лишь в сильных гравитационных полях, применительно к слабым они совпадают. Эти отклонения многократно подтверждены в астрономических наблюдениях и физических экспериментах. В пользу модели Эйнштейна свидетельствуют эффекты искривления лучей света вблизи тел с большими массами, замедления времени в гравитационных полях и движении с большими ускорениями, отклонения времени распада нестабильных атомных ядер и т. д.
Сила гравитации считается слабой лишь в относительном смысле, с точки зрения соотношения с массами и расстояниями микроскопического уровня. Но и в микромире она может резко возрастать и становиться сравнимой по своему действию с сильным, слабым и электромагнитным взаимодействиями. Это происходит в двух специфических ситуациях. Во-первых – при сверхвысокой плотности вещества, достигающей не менее 1094г/см3. Такая плотность была общераспространённым явлением на ранних стадиях эволюции Метагалактики, а сейчас сохраняется лишь в некоторых сверхплотных астрономических объектах, например, в нейтронных звёздах. Во-вторых – при очень больших энергиях и сверхмалых расстояниях – от 10-33см и меньше. В этих условиях проявляются свойства физического вакуума, выражающиеся в действии виртуальных частиц. Массивные виртуальные частицы создают достаточно мощное гравитационное поле, которое сильно искривляет пространство-время на микроуровне, вследствие чего начинают «работать» эффекты общей теории относительности. Следует отметить, что это может происходить в условиях, также сходных с начальными стадиями существования Метагалактики.
В абсолютном смысле в наблюдаемой нами части Вселенной нет более мощной силы, чем гравитация. Она «двигает» звёздами, галактиками, скоплениями галактик, обеспечивает стабильное состояние звёздных и планетарных систем, «прижимает» к поверхности Земли всё, что на ней возникает, и если бы не она, всё это разлетелось бы в необъятное космическое пространство.
Особо стоит вопрос о существовании квантов гравитационного поля – так называемых гравитонов. С одной стороны, гравитоны не вписываются в общую теорию относительности и её модель объяснения гравитации, поскольку с точки зрения теории гравитонов гравитация представляет собой давление, оказываемое их направленным движением (подобно тому, как электрический ток представляет собой направленное движение электронов). Аналогичным образом пытаются объяснить магнитное поле, сводя его к направленному движению магнитных монополей. Ни гравитоны, ни монополи не обнаружены экспериментально, несмотря на многочисленные усилия физиков. Вследствие неподтверждённости их существования их относят к гипотетическим частицам.
Однако считается, что гравитоны и связанные с ними гравитационные волны не удаётся обнаружить вследствие их чрезвычайно миниатюрного характера. Гравитационные волны, если они существуют, имеют очень малую амплитуду вследствие относительной слабости гравитационного взаимодействия. Сторонники гравитонной теории считают, что она находит косвенное подтверждение, и что гравитационное поле распространяется со скоростью света в виде гравитационных волн. Они надеются зарегистрировать гравитационные волны, возникающие при взрывах сверхновых звёзд и сжатии коллапсаров и объясняют неудачи в обнаружении гравитационных волн тем, что они так малы, что остаются за пределами чувствительности современных приборов. Однако попытки обнаружения микроскопических агентов гравитационных полей могут быть безуспешными именно вследствие их отсутствия в природе.
Поскольку сущность гравитационных взаимодействий завязана на свойствах пространства-времени, раскрытия этой сущности следует искать в пространственных особенностях микромира.
8.4. Мировые константы и мобилизационная структура Метагалактики
8.5.Космическая инженерия и хаос в микромире
По современным представлениям, сильное взаимодействие осуществляется глюонами (от англ. слова, обозначающего «клей»). Всё, что мы знаем о глюонах, заключается в том, что эти частицы введены физиками в научный оборот именно для объяснения прочности внутриядерных связей. Считается, что глюоны свзяывают между собой кварки, входящие в состав протонов, нейтронов и других частиц. Масса покоя глюонов, как и у фотонов, признаётся равной нулю. Взаимодействия кварков образуются восемью типами глюонов.
Слабое взаимодействие, как и сильное, также является ядерным и близкодействующим, оно проявляется на расстояниях от 10-15 до 10-22 см. Оно обусловливает некоторые виды ядерных распадов, в том числе бета-распад. Оно вызывает также множество разнообразных превращений одних элементарных частиц в другие и отражается не столько на связях и движениях частиц, сколько на их взаимопревращениях. Нестабильность и взаимопревращения большинства элементарных частиц по современным представлениям объясняются именно слабыми взаимодействиям. При бета-распаде, обусловленном слабым взаимодействием, происходит превращение нейтрона в протон, электрон и антинейтрино. Этот процесс обусловливает длительное «горение» Солнца и других звёзд, что в свою очередь обеспечивает постоянно поступающей энергией околозвёздное пространство и планетарные системы, в том числе и Землю с эволюционирующей на ней жизнью. Слабое взаимодействие осуществляется так называемыми слабыми бозонами.
Электромагнитное взаимодействие, в отличие от сильного и слабого ядерных взаимодействий, действует не только в микромире, но и на макроуровне, хотя и вызывается электрической заряженностью микрочастиц. Оно отличается ещё и тем, что, будучи примерно в от сто до тысячи раз слабее сильного, является дальнодействующим, т. е. не сводится к нулю за пределами микроскопических расстояний. Электромагнитное взаимодействие образует взаимное притяжение частиц, имеющих противоположные заряды (положительные и отрицательные притягиваются) и взаимное отталкивание частиц, имеющих одинаковые заряды (положительные взаимно отталкиваются от положительных, отрицательные – от отрицательных).
Силы взаимодействия между зарядами зависят от положения и движения заряженных объектов. Неподвижные заряженные объекты вступают в электрическое взаимодействие, сила которого определяется законом Кулона. Магнитные силы зависят от движения заряженных объектов и их взаимного перемещения. В магнитном взаимодействии участвуют электрические токи, направление которых изменяется при движении порождающих их зарядов. Единство электрического и магнитного взаимодействия составляет электромагнитное взаимодействие, которое описывается законами электростатики и электродинамики, а в наиболее полном виде описание этого взаимодействия даётся в теории Максвелла, уравнения которой связывают электрические и магнитные поля.
В космическом порядке электромагнитное взаимодействие играет огромную роль. Оно связывает положительно заряженные ядра атомов с электронами, обеспечивая стабильность атомов, а атомы – в молекулы. Оно обусловливает межмолекулярные взаимодействия и тем самым агрегатные состояния вещества – твёрдые, жидкие и газообразные – а также трение и упругость, поверхностное натяжение, другие свойства, которые являются важнейшими при движении и механическом взаимодействии макроскопических тел. Важное значение электромагнитное взаимодействие имеет в химических и биологических процессах. Все химические реакции так или иначе связаны с электромагнитными взаимодействиями, являются их проявлениями. Они происходят в результате перераспределения связей между атомами в молекулах, перестройки электронных оболочек атомов и молекул, изменения состава и количества атомов в молекулах различных веществ.
В биологической сфере электромагнитные «технологии» работают на генетическом уровне, обслуживают связи в макромолекулах, копирование и передачу наследственной информации. Электрические импульсы лежат в основе функционирования нервной системы, обслуживают деятельность мозга.
В процессе электромагнитного взаимодействия происходит испускание и поглощение световых частиц – фотонов. Свет, который создатели Библии считали основой бытия, также является результатом электромагнитного взаимодействия. Фотоны, являющиеся носителями этого взаимодействия, представляют собой кванты электромагнитного поля. Сами по себе они не имеют ни электрического заряда, ни массы, распространяясь в пространстве с наивысшей для нашей материальной системы скоростью – скоростью света. Важнейшие носители информации, обеспечивающие естественный способ восприятия человека, имеют электромагнитную природу. Свет, радиоволны, электричество, без использования которых немыслима современная человеческая цивилизация, относятся к числу электромагнитных явлений. Все человеческие средства связи, источники информации, электронные приборы, компьютерные системы работают на электромагнитных носителях. Без электромагнитного взаимодействия не было бы не только света, но и тепла.
Гравитационное взаимодействие также дальнодействующее, оно считается самым слабым и вообще не учитывается в теориях микромира. Но оно охватывает все виды и состояния материи и находится в соответствии с массой того или иного тела. Гравитационное взаимодействие по природе своей макроскопично, оно функционирует в макроскопически непрерывном пространстве-времени, выражая его изгибы, искривления и конфигурации. Именно поэтому оно принципиально отличается от прочих трёх типов взаимодействий, присущих микромиру и функционирующих в условиях и масштабах, не обеспечивающих макроскопическую непрерывность пространства-времени.
Слово «гравитация» происходит от лат. «гравитас» – тяжесть. Поскольку тяжестью обладают все макроскопические тела, существующие на Земле, в том числе и тела людей, сталкиваясь с гравитацией повседневно и в строительстве зданий и сооружений, и в мореплавании, и в военном деле, люди стали интересоваться природой этого явления. На протяжении многих веков гравитация была единственным фундаментальным взаимодействием, подвергавшимся исследованию.
Древняя натурфилософия, в рамках которой зарождалось научное познание, объясняла тяжесть изначальной устремлённостью всех тел к своему месту. Именно так объяснял явление гравитации Аристотель, размышлявший о том, что тяжёлые тела вследствие своей природной предрасположенности, стремятся вниз, к Земле, а лёгкие – вверх, к небу. Руководствуясь практическими нуждами, Архимед создал теорию рычага, позволяющую оперировать тяжёлыми телами для их передвижения в любом направлении. Он говорил, что если бы ему дали рычаг достаточной длины, он смог бы перемещать Землю. Это изречение означало распространение понятия тяжести на объекты космических масштабов. Архимед заложил и основы понимания действия гравитации в водной среде, показав, что в ней на тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной воды. Это открытие так потрясло Архимеда, что в благодарность богам за постигнутый им закон, который потомки назвали его именем, он принёс в жертву сто быков.
В Новое время истории естественнонаучное изучения тяжести увенчалось величайшим открытием – формулировкой И. Ньютоном закона всемирного тяготения. Была доказана универсальность гравитации и определена механическая зависимость силы тяжести от массы тел и расстояния между ними. На всякое тело по прямой, соединяющей их центры тяжести, действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.
Понятие массы в классической механике в каком-то смысле тавтологично, поскольку оно соответствует понятию веса тела. Сила притяжения возрастает прямо пропорционально массе, которая сама измеряется весом как силой притяжения. Вместе с тем, понятие массы несёт в себе глубокое философское содержание. Как и в сфере социологии, где понятие массы означает объединение множества людей, понятие массы в физике обозначает множество вещественных элементов, составляющих в совокупности то или иное тело. Более массивное тело включает в себя большее количество вещества, причём это количество может быть сосредоточено в меньшем объёме. Масса содержит, тело вмещает, объём распространяется. Масса выражает, по существу, ту мобилизационную активность, с которой обладающее ею тело, кусок вещества действует на другие тела – тоже куски вещества. Масса есть мера мобилизации вещества на притяжение вещества из окружающего пространства. Соответственно гравитация есть форма «космической инженерии», являющаяся предпосылкой мобилизационной активности вещества. Она соединяет и стягивает вещественные формы к определённым центрам тяготения, предрасполагая их к реальному взаимодействию и столкновению. Она – основа целостности и связанности космических образований. Без гравитационного взаимодействия не существовало бы ни галактик, ни звёзд, ни планет. Будучи объединяющим фактором космической эволюции, гравитация является одной из исходных предпосылок «космической инженерии», она организует движение в Метагалактике, создаёт альтернативу расширению пространства-времени, «разбеганию» галактик и способствует подразделению материи на мобилизационные ядра и мобилизуемую периферию.
Гравитационное взаимодействие имеет определённое сходство с электромагнитным. Сила гравитационного взаимодействия, как и электромагнитного, постепенно ослабевает с квадратом расстояния, т. е. зависимость, открытая Ньютоном, во многом аналогична зависимости, открытой через сто лет Кулоном. Но гравитационное взаимодействие значительно слабее, на микроуровне оно вообще пренебрежимо мало, а между макроскопическими телами с относительно незначительными массами оно почти незаметно. Гравитация универсальна, тогда как электромагнетизм действует только между заряженными телами. Гравитация в нашей космической системе только притягивает тела, тогда как электрические заряды могут притягиваться и отталкиваться.
Эйнштейновская модель гравитации в отличие от ньютоновской, связана с изображением гравитационного взаимодействия не как результата механического притяжения тел по прямым линиям в евклидовом пространстве, а с искривлением пространства-времени под действием тяготеющих масс. В поле тяготения тела движутся по геодезическим линиям, искривленным траекториям не потому, что на них действует механическая сила притяжения, а потому, что такие траектории являются самыми короткими в искривленном тяготением пространстве-времени. Поскольку искривление пространства-времени зависит от количества вещества, выраженного в массе, а вещество распределено в Метагалактике неравномерно, пространство по-разному искривляется, а время в различных частях Метагалактики течёт с различными скоростями.
Эйнштейновская модель гравитации отклоняется от ньютоновской лишь в сильных гравитационных полях, применительно к слабым они совпадают. Эти отклонения многократно подтверждены в астрономических наблюдениях и физических экспериментах. В пользу модели Эйнштейна свидетельствуют эффекты искривления лучей света вблизи тел с большими массами, замедления времени в гравитационных полях и движении с большими ускорениями, отклонения времени распада нестабильных атомных ядер и т. д.
Сила гравитации считается слабой лишь в относительном смысле, с точки зрения соотношения с массами и расстояниями микроскопического уровня. Но и в микромире она может резко возрастать и становиться сравнимой по своему действию с сильным, слабым и электромагнитным взаимодействиями. Это происходит в двух специфических ситуациях. Во-первых – при сверхвысокой плотности вещества, достигающей не менее 1094г/см3. Такая плотность была общераспространённым явлением на ранних стадиях эволюции Метагалактики, а сейчас сохраняется лишь в некоторых сверхплотных астрономических объектах, например, в нейтронных звёздах. Во-вторых – при очень больших энергиях и сверхмалых расстояниях – от 10-33см и меньше. В этих условиях проявляются свойства физического вакуума, выражающиеся в действии виртуальных частиц. Массивные виртуальные частицы создают достаточно мощное гравитационное поле, которое сильно искривляет пространство-время на микроуровне, вследствие чего начинают «работать» эффекты общей теории относительности. Следует отметить, что это может происходить в условиях, также сходных с начальными стадиями существования Метагалактики.
В абсолютном смысле в наблюдаемой нами части Вселенной нет более мощной силы, чем гравитация. Она «двигает» звёздами, галактиками, скоплениями галактик, обеспечивает стабильное состояние звёздных и планетарных систем, «прижимает» к поверхности Земли всё, что на ней возникает, и если бы не она, всё это разлетелось бы в необъятное космическое пространство.
Особо стоит вопрос о существовании квантов гравитационного поля – так называемых гравитонов. С одной стороны, гравитоны не вписываются в общую теорию относительности и её модель объяснения гравитации, поскольку с точки зрения теории гравитонов гравитация представляет собой давление, оказываемое их направленным движением (подобно тому, как электрический ток представляет собой направленное движение электронов). Аналогичным образом пытаются объяснить магнитное поле, сводя его к направленному движению магнитных монополей. Ни гравитоны, ни монополи не обнаружены экспериментально, несмотря на многочисленные усилия физиков. Вследствие неподтверждённости их существования их относят к гипотетическим частицам.
Однако считается, что гравитоны и связанные с ними гравитационные волны не удаётся обнаружить вследствие их чрезвычайно миниатюрного характера. Гравитационные волны, если они существуют, имеют очень малую амплитуду вследствие относительной слабости гравитационного взаимодействия. Сторонники гравитонной теории считают, что она находит косвенное подтверждение, и что гравитационное поле распространяется со скоростью света в виде гравитационных волн. Они надеются зарегистрировать гравитационные волны, возникающие при взрывах сверхновых звёзд и сжатии коллапсаров и объясняют неудачи в обнаружении гравитационных волн тем, что они так малы, что остаются за пределами чувствительности современных приборов. Однако попытки обнаружения микроскопических агентов гравитационных полей могут быть безуспешными именно вследствие их отсутствия в природе.
Поскольку сущность гравитационных взаимодействий завязана на свойствах пространства-времени, раскрытия этой сущности следует искать в пространственных особенностях микромира.
8.4. Мировые константы и мобилизационная структура Метагалактики
Четырём фундаментальным взаимодействиям свойственны четыре мировых константы, т. е. постоянные значения количественных параметров взаимодействий, обеспечивающие относительную стабильность космического порядка и постоянство космической среды. Порядок, сложившийся в Метагалактике в результате её эволюции, является результатом достаточно строгой согласованности констант, получившей в научной литературе название «тонкой подстройки» нашей Вселенной и послужившей основой выдвижения антропного принципа. Достаточно незначительное изменение числовых значений этих и других констант привело бы к нарушению их согласованности и, соответственно, к чрезвычайно резкому разрушению структурной упорядоченности наблюдаемой Вселенной.
Так, уменьшение всего на несколько порядков константы сильного взаимодействия привело бы к тому, что в процессе эволюции Метагалактики образовались бы только тяжёлые элементы, нестабильными оказались бы многие атомы и изотопы, а нестабильность дейтерия привела бы к отсутствию постоянных источников энергии. Увеличение же этой константы сделало бы стабильным бипротон и привело бы к полному выгоранию водорода.
Усиление всего на несколько процентов слабого взаимодействия привело бы к уменьшению времени жизни свободных нейтронов, в результате чего не образовался бы гелий и стала бы невозможной реакция слияния альфа-частиц для синтеза углерода. Углерод не образовался бы, а наиболее распространённым элементом был бы водород. Незначительное же ослабление слабого взаимодействия создало бы гелиевую Вселенную и сделало бы невозможными ядерные реакции в звёздах.
Уменьшение константы электромагнитного взаимодействия имело бы своим последствием невозможность действия кулоновских сил, обеспечивающих взаимное отталкивание протонов в ядрах атомов. В итоге нарушалась бы стабильность атомов. Увеличение же силы электромагнитного взаимодействия притянуло бы электроны к ядрам атомов и сделало бы невозможным протекание любых химических реакций и превращений.
Уменьшение на несколько процентов гравитационного взаимодействия исключило бы возможность протекания ядерных реакций в звёздах.
В современной науке предлагаются всё новые мысленные эксперименты, показывающие зависимость миропорядка нашей Вселенной от числовых значений мировых констант и согласованности между ними.
Анализ добытых наукой сведений об эволюции Метагалактики позволяет предположить, что она развивается по определённой «программе», выработанной, по-видимому, в процессе досингулярного этапа развития и обусловленной закономерностями «космической инженерии». Можно также предположить, что этим развитием и осуществлением этой «программы» управляет некая мобилизационная структура, развёрнутая в период Большого Взрыва и содержащая в себе в свёрнутом виде итоги предшествовавшего сингулярному состоянию этапа эволюции метагалактической материи. Теологические спекуляции, которые могут порождаться этой точкой зрения, совершенно несостоятельны, как несостоятельны и теологические спекуляции, порождаемые так называемой «тонкой подстройкой» нашей Вселенной и антропным принципом её упорядоченности.
Единственным «демиургом» любой космической системы является эволюция в широком смысле и формируемые в эволюционных процессах различные типы мобилизационных структур. Всеобщность эволюции не оставляет места для формирования Божественной Личности, которая управляла бы Вселенной извне, подобно тому, как личность человека управляет его действиями и поведением. «Космическая инженерия» не является функцией какого-то наделённого человекоподобным сознанием Космического Инженера, она складывается на базе структурно-материальных эволюционных процессов, которые охватывают всё мироздание, от самого малого атома и до огромного мегамира и всего множества разнообразных миров.
«Космическая инженерия» Метагалактики складывается на основе четырёх типов фундаментальных взаимодействий, которые обусловливают основные параметры порядка, характерного для данной эволюционирующей и относительно самодостаточной материальной системы. Тип взаимодействия определяет константы, постоянные значения, обусловливающие характер движения и задающие ограничения порядка движения, свойственные Метагалактике как определённой и, скорее всего, не единственной материальной системе Космоса.
Так, уменьшение всего на несколько порядков константы сильного взаимодействия привело бы к тому, что в процессе эволюции Метагалактики образовались бы только тяжёлые элементы, нестабильными оказались бы многие атомы и изотопы, а нестабильность дейтерия привела бы к отсутствию постоянных источников энергии. Увеличение же этой константы сделало бы стабильным бипротон и привело бы к полному выгоранию водорода.
Усиление всего на несколько процентов слабого взаимодействия привело бы к уменьшению времени жизни свободных нейтронов, в результате чего не образовался бы гелий и стала бы невозможной реакция слияния альфа-частиц для синтеза углерода. Углерод не образовался бы, а наиболее распространённым элементом был бы водород. Незначительное же ослабление слабого взаимодействия создало бы гелиевую Вселенную и сделало бы невозможными ядерные реакции в звёздах.
Уменьшение константы электромагнитного взаимодействия имело бы своим последствием невозможность действия кулоновских сил, обеспечивающих взаимное отталкивание протонов в ядрах атомов. В итоге нарушалась бы стабильность атомов. Увеличение же силы электромагнитного взаимодействия притянуло бы электроны к ядрам атомов и сделало бы невозможным протекание любых химических реакций и превращений.
Уменьшение на несколько процентов гравитационного взаимодействия исключило бы возможность протекания ядерных реакций в звёздах.
В современной науке предлагаются всё новые мысленные эксперименты, показывающие зависимость миропорядка нашей Вселенной от числовых значений мировых констант и согласованности между ними.
Анализ добытых наукой сведений об эволюции Метагалактики позволяет предположить, что она развивается по определённой «программе», выработанной, по-видимому, в процессе досингулярного этапа развития и обусловленной закономерностями «космической инженерии». Можно также предположить, что этим развитием и осуществлением этой «программы» управляет некая мобилизационная структура, развёрнутая в период Большого Взрыва и содержащая в себе в свёрнутом виде итоги предшествовавшего сингулярному состоянию этапа эволюции метагалактической материи. Теологические спекуляции, которые могут порождаться этой точкой зрения, совершенно несостоятельны, как несостоятельны и теологические спекуляции, порождаемые так называемой «тонкой подстройкой» нашей Вселенной и антропным принципом её упорядоченности.
Единственным «демиургом» любой космической системы является эволюция в широком смысле и формируемые в эволюционных процессах различные типы мобилизационных структур. Всеобщность эволюции не оставляет места для формирования Божественной Личности, которая управляла бы Вселенной извне, подобно тому, как личность человека управляет его действиями и поведением. «Космическая инженерия» не является функцией какого-то наделённого человекоподобным сознанием Космического Инженера, она складывается на базе структурно-материальных эволюционных процессов, которые охватывают всё мироздание, от самого малого атома и до огромного мегамира и всего множества разнообразных миров.
«Космическая инженерия» Метагалактики складывается на основе четырёх типов фундаментальных взаимодействий, которые обусловливают основные параметры порядка, характерного для данной эволюционирующей и относительно самодостаточной материальной системы. Тип взаимодействия определяет константы, постоянные значения, обусловливающие характер движения и задающие ограничения порядка движения, свойственные Метагалактике как определённой и, скорее всего, не единственной материальной системе Космоса.
8.5.Космическая инженерия и хаос в микромире
В настоящее время в физических экспериментах идентифицировано уже более 400 видов элементарных частиц, и число их всё возрастает. Весьма затруднительна при этом классификация этих частиц, поскольку они по одним признакам попадают в одни разряды, а по другим – в совершенно другие.
Согласно одной из классификаций, все элементарные частицы подразделяются на адроны, т. е. участники сильных взаимодействий, и лептоны – слабо взаимодействующие частицы. Тогда к адронам можно отнести мезоны и барионы (от греч. «барис» – тяжёлый), а также частицы, составляющие ядра атомов – нейтроны и протоны (нуклоны, от греч. «нуклеус» – ядро). Сюда же относятся с этой точки зрения и гипероны (от греч. «гипер» – сверх), поскольку они тяжелее протонов, выше их по массе. Вся эта классификационная пирамида имеет в своём основании кварки – частицы, накрепко спаянные глюонами и потому, как полагают, не встречающиеся в свободном состоянии, что обеспечивает сильное взаимодействие. К лептонам же относят электроны, мюоны и нейтрино.
Однако такая классификация для обеспечения своей стройности вынуждена игнорировать фотоны – кванты электромагнитного поля, не имеющие массы покоя и не участвующие ни в сильном, ни в слабом взаимодействиях, но являющиеся основой электромагнитных взаимодействий и обеспечивающие нас главным источником информации – светом. Лептоны (от греч. «лептос» – легкий) участвуют в слабых взаимодействиях, но те из них, которые имеют электрический заряд, тоже вступают в электромагнитные взаимодействия. Классическим примером являются электроны – чрезвычайно легкие отрицательно заряженные частицы, не имеющие ни четкой локализации в пространстве, ни макроскопически определимой траектории движения. Но не забудем, что направленное движение электронов создаёт электрический ток. Эта субстанция, текущая по проводам, обладает такой мощью, что движет всеми электрическими устройствами и может убить любое живое существо, попавшее под высокое напряжение. С этой мощью течения, сконцентрированной на узком пространстве не может сравниться даже горная река, воды которой движимы гравитацией. Между тем турбины электростанций, движимые падением воды, производят электрический ток как макроскопическое явление, обусловленное совместным движением огромных масс электронов. Причиной этой мощи является электромагнитная природа электронов, их электрический заряд. Они же как лептоны, участники слабых взаимодействий, входя в состав атомов, являются их слабым звеном, внешней оболочкой ядра, переходят с орбиты на орбиту скачками под воздействием определённых порций приложенной извне энергии.
Мобилизационными структурами атомов являются ядра, они, скрепленные сильными взаимодействиями, оправдывают в какой-то мере название атомов как неделимых, исходных элементов макроскопического мира, они определяют характер движения в атомах. Электроны, составляющие оболочки атомов, связанные с ядром электромагнитным притяжением протонов и слабыми взаимодействиями друг с другом, могут отрываться и становиться свободными, переходя в хаотическое состояние движения и взаимодействия. Ядра атомов являются одним из важнейших элементов структурного упорядочения материи.
Особые группы в нейтронных рядах элементарных частиц составляют бозоны, поведение которых исчисляется статистикой Бозе, и фермионы, рассчитываемые статистикой Ферми. К бозонам относятся пи-мезоны (пионы), к-мезоны (каоны) и фотоны. К фермионам – электроны, протоны, нейтроны, мюоны и гипероны.
С точки зрения наличия массы покоя элементарные частицы подразделяются на лёгкие – лептоны (электрон, позитрон и особенно фотон, вообще не имеющий массы покоя, а также и нейтрино, у которых недавно обнаружена очень малая масса покоя), средние – мезоны (мю-мезоны, пи-мезоны), тяжелые – барионы (протоны и нейтроны) и сверхтяжелые – гипероны.
Различные частицы могут существовать как внутри связей атомов, подпадая под управление энергий ядерных связей, а также и в свободном состоянии.
Оставаясь вне «власти» атомов, без мобилизационной организации со стороны атомных ядер, элементарные частицы оказываются в состоянии немакроскопического хаоса, который является, очевидно, проявлением какого-то иного, негеоцентрического порядка, образуемого онтологически иными мобилизационными структурами на негеоцентрическом уровне «космической инженерии».
Свободные, абстрагированные от постоянных взаимодействий элементарные частицы представляют собой не более чем математические абстракции, построенные по образу и подобию изолированных макроскопических тел. Оперирование этими абстракциями как элементами квантово-механического искусственного способа восприятия при анализе данных экспериментов показывает, что эти частицы не просто испытывают превращения, а постоянно находятся в процессе превращений, лишающих их самостоятельного, чётко определённого, дискретного существования.
Согласно одной из классификаций, все элементарные частицы подразделяются на адроны, т. е. участники сильных взаимодействий, и лептоны – слабо взаимодействующие частицы. Тогда к адронам можно отнести мезоны и барионы (от греч. «барис» – тяжёлый), а также частицы, составляющие ядра атомов – нейтроны и протоны (нуклоны, от греч. «нуклеус» – ядро). Сюда же относятся с этой точки зрения и гипероны (от греч. «гипер» – сверх), поскольку они тяжелее протонов, выше их по массе. Вся эта классификационная пирамида имеет в своём основании кварки – частицы, накрепко спаянные глюонами и потому, как полагают, не встречающиеся в свободном состоянии, что обеспечивает сильное взаимодействие. К лептонам же относят электроны, мюоны и нейтрино.
Однако такая классификация для обеспечения своей стройности вынуждена игнорировать фотоны – кванты электромагнитного поля, не имеющие массы покоя и не участвующие ни в сильном, ни в слабом взаимодействиях, но являющиеся основой электромагнитных взаимодействий и обеспечивающие нас главным источником информации – светом. Лептоны (от греч. «лептос» – легкий) участвуют в слабых взаимодействиях, но те из них, которые имеют электрический заряд, тоже вступают в электромагнитные взаимодействия. Классическим примером являются электроны – чрезвычайно легкие отрицательно заряженные частицы, не имеющие ни четкой локализации в пространстве, ни макроскопически определимой траектории движения. Но не забудем, что направленное движение электронов создаёт электрический ток. Эта субстанция, текущая по проводам, обладает такой мощью, что движет всеми электрическими устройствами и может убить любое живое существо, попавшее под высокое напряжение. С этой мощью течения, сконцентрированной на узком пространстве не может сравниться даже горная река, воды которой движимы гравитацией. Между тем турбины электростанций, движимые падением воды, производят электрический ток как макроскопическое явление, обусловленное совместным движением огромных масс электронов. Причиной этой мощи является электромагнитная природа электронов, их электрический заряд. Они же как лептоны, участники слабых взаимодействий, входя в состав атомов, являются их слабым звеном, внешней оболочкой ядра, переходят с орбиты на орбиту скачками под воздействием определённых порций приложенной извне энергии.
Мобилизационными структурами атомов являются ядра, они, скрепленные сильными взаимодействиями, оправдывают в какой-то мере название атомов как неделимых, исходных элементов макроскопического мира, они определяют характер движения в атомах. Электроны, составляющие оболочки атомов, связанные с ядром электромагнитным притяжением протонов и слабыми взаимодействиями друг с другом, могут отрываться и становиться свободными, переходя в хаотическое состояние движения и взаимодействия. Ядра атомов являются одним из важнейших элементов структурного упорядочения материи.
Особые группы в нейтронных рядах элементарных частиц составляют бозоны, поведение которых исчисляется статистикой Бозе, и фермионы, рассчитываемые статистикой Ферми. К бозонам относятся пи-мезоны (пионы), к-мезоны (каоны) и фотоны. К фермионам – электроны, протоны, нейтроны, мюоны и гипероны.
С точки зрения наличия массы покоя элементарные частицы подразделяются на лёгкие – лептоны (электрон, позитрон и особенно фотон, вообще не имеющий массы покоя, а также и нейтрино, у которых недавно обнаружена очень малая масса покоя), средние – мезоны (мю-мезоны, пи-мезоны), тяжелые – барионы (протоны и нейтроны) и сверхтяжелые – гипероны.
Различные частицы могут существовать как внутри связей атомов, подпадая под управление энергий ядерных связей, а также и в свободном состоянии.
Оставаясь вне «власти» атомов, без мобилизационной организации со стороны атомных ядер, элементарные частицы оказываются в состоянии немакроскопического хаоса, который является, очевидно, проявлением какого-то иного, негеоцентрического порядка, образуемого онтологически иными мобилизационными структурами на негеоцентрическом уровне «космической инженерии».
Свободные, абстрагированные от постоянных взаимодействий элементарные частицы представляют собой не более чем математические абстракции, построенные по образу и подобию изолированных макроскопических тел. Оперирование этими абстракциями как элементами квантово-механического искусственного способа восприятия при анализе данных экспериментов показывает, что эти частицы не просто испытывают превращения, а постоянно находятся в процессе превращений, лишающих их самостоятельного, чётко определённого, дискретного существования.