Как нам обустроить вакуум?

Учреждение Российской академии наук Институт ядерных исследований РАН

Ничто, чистое ничто; оно простое равенство с самим собой совершенная, пустота, отсутствие определений и содержания; неразличенность в самом себе

Георг Вильгельм Фридрих Гегель1

Классический эфир, как всепроницающая среда, заполняющая вакуум, противоречит законам квантовой механики. Предположение, что все элементарные частицы, составляющие Вселенную, являются солитонами, позволяет ввести квантово – инвариантную структуру вакуума и разрешить многие «проклятые» вопросы физики.

Возрождение эфира и «проклятые» вопросы физики

К своему 125-летию знаменитый журнал Science опубликовал список величайших загадок, которые стоят перед современной наукой. Большая их часть касается насущных проблем человечества, но на первом плане по-прежнему вечные философские вопросы. Итак, список величайших научных загадок по версии журнала Science [2]:

·  Из чего состоит Вселенная?

·  Можно ли объединить все законы физики?

·  Существуют ли во Вселенной братья по разуму?

·  Когда и где зародилась земная жизнь?

·  Играет ли Бог в кости? Есть ли под квантовыми принципами   неопределенности и нелокальности более глубокий смысл?

Виталий Гинзбург [3] опубликовал свой список животрепещущих проблем физики, некоторые из которых приведены ниже:

·  Спектр масс. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика

·  Великое объединение. Суперобъединение. Распад протона. Масса  нейтрино. Магнитные монополи.

·  Фундаментальная длина. Взаимодействие частиц при высоких и сверхвысоких энергиях

·  Несохранение СР-инвариантности

·  Космологическая проблема. Инфляция. λ-член. Связь между космологией и физикой высоких энергий

·  Черные дыры

·  Нелинейные явления в вакууме и в сверхсильных электромагнитных полях. Фазовые переходы в вакууме

·  Проблема темной материи (скрытой массы)

·  Происхождение космических лучей со сверхвысокой энергией

Сергей Комаров [4] дополнил список другими актуальными вопросами:

·  Что есть масса?

Формулировка столь широкого спектра нерешенных проблем по самым животрепещущим темам может оправдать самый смелый полет фантазии и выдвижение самых экзотических идей, если они могут пролить свет на пути разрешения хотя бы некоторых «проклятых» вопросов.

В конце Х1Х – начале ХХ вв. интенсивно обсуждался вопрос о природе эфира – всепроникающей среды, которая должна была играть роль переносчика света по аналогии со звуком в твердых телах. Введение эфира представлялось разумным с точки зрения здравого смысла, однако столкнулось с проблемой «эфирного ветра»: из-за движения Земли относительно эфира скорость света должна была зависеть от направления движения Земли относительно эфира. Для обнаружения «эфирного ветра» были проведены многочисленные хитроумные эксперименты. Например, знаменитый опыт Майкельсона-Морли по интерференции световых лучей, пробегающих пролетную базу в прямом и обратном направлении, должен был зарегистрировать относительное изменение скорости в одном из направлений на уровне точности 10-5. Несмотря на такую рекордную по тем временам чувствительность, эфирный ветер не был обнаружен! Не был он обнаружен и позднее с помощью еще более тонких и чувствительных экспериментов [5].

Судьба эфира была предрешена. Но его еще пытались спасти. Выдающийся голландский физик Хендрик Лоренц установил, что эфир можно сохранить, если предположить, что размеры х'движущихся тел сокращаются, а время t' для них замедляется согласно соотношениям:

где V,c – скорость перемещения тела и скорость света соответственно. Однако экспериментально проверить выполнение соотношений Лоренца до сих пор не представляется возможным. После создания теории относительности стало ясно, что предположение о существовании эфира вовсе не обязательно. Однако создатель теории относительности и «главный обидчик» эфира Альберт Эйнштейн все же признавал, что «...мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами, ибо общая теория относительности ... исключает непосредственное дальнодействие; каждая же теория близкодействия предполагает наличие непpеpывных полей, а следовательно, существование эфира» [6]. Таким образом, вопреки устоявшемуся представлению, что концепция эфира противоречит результатам экспериментов, «упадок» эфира произошел из-за сомнений в его «креативном» потенциале производства новых идей. Кроме того, «усыхание» размеров и замедление часов казалось абсолютно несовместимым с концепцией эфира. Ниже будет предпринята попытка развеять сомнения в креативности концепции эфира и показать, что помимо рождения новых идей эта концепция позволяет обрести твердую опору и четкие ориентиры на тернистом пути познания. Включение в рассмотрение солитонов – настоящих Лоренц – инвариантных волн – частиц на «поверхности» кристаллического вакуума могло бы примирить концепцию эфира с принципами теории относительности и квантовой механики. Отождествление солитонов с реальными элементарными частицами позволит сконструировать всю материю из Лоренц - инвариантных элементов – солитонов, что автоматически объясняет отсутствие эфирного ветра, «усыхание размеров»,  замедление времени в движущихся системах отсчета и другие парадоксальные вызовы физики 20 века.

Солитоны и Лоренц – инвариантность в «кристаллическом» эфире

По иронии судьбы в 1834 г., как раз в то время, когда развернулась ожесточенная борьба сторонников и противников эфира, шотландцем Джоном Скоттом Расселом была открыта на поверхности воды устойчивая   уединенная волна – солитон [7]. Устойчивость солитона объясняется совокупным действием факторов нелинейности и дисперсии. Несинусоидальную волну любой формы по известной теореме Фурье можно представить совокупностью простых синусоидальных составляющих с различными частотами (длинами волн) и амплитудами. Скорость нелинейной волны зависит от амплитуды, поэтому коротковолновая вершина горба волны будет двигаться быстрее ее длинноволнового основания, что создает тенденцию к «опрокидыванию» волны. Дисперсия, наоборот, «заставляет» длинноволновые составляющие «бежать» с большей скоростью, чем коротковолновые, что уменьшают крутизну переднего фронта. При балансе указанных двух факторов форма солитона остается неизменной при его движении, при этом его размер по направлению движения зависит от скорости в согласии с соотношениями Лоренца!  Позже выяснилось, что солитоны возникают не только на воде, но и в кристалле в виде дислокаций [8], которые не только подчинялся соотношениям Лоренца, но и удовлетворяют релятивистскому соотношению Эйнштейна. А именно, зависимость энергии дислокации E от скорости υ такая же, как зависимость энергии от скорости для частицы с массойm0, которая следует из специальной теории относительности:

Дислокации ведут себя подобно частицам: при взаимодействии друг с другом они не разрушаются, а расходятся, сохраняя свою структуру неизменной. На этом сходство с элементарными частицами не заканчивается. Дислокации обладают также своеобразным «зарядом» - дислокация и антидислокация притягиваются, а две одноименных дислокации отталкиваются друг от друга. Подобный заряд получил название топологичекого. Упрощенно для одномерного случая он выражается в виде разности амплитуд солитонной волны в точках ±∞. Такое «геометрическое» определение заряда обладает достаточной полнотой и общностью для объяснения на его основе «реальных» зарядов – электрического и слабого.

Дислокации представляют собой пример одномерных солитонов. Существование трехмерных солитонов недавно также было доказано [9], что открывает путь построения солитонных моделей реальных элементарных частиц.

Означает ли это, что элементарные частицы  могут рассматриваться как солитоны? Строго говоря, нет, ведь нужно «переписать» всю нынешнюю теорию на «солитонном» языке и убедиться, что нигде на этом пути не возникает противоречий с другими хорошо установленными фактами, найти объяснения многим «проклятым» вопросам из приведенного выше списка, например, объяснить спектр масс элементарных частиц. Тем не менее, приведенные выше аргументы показывают, что «солитонная» модель отражает наиболее важные свойства элементарных частиц, поэтому есть основания использовать указанные выше аналогии в качестве отправного пункта для дальнейших размышлений. О причинах поразительного сходства явлений в двух, казалось бы, столь далеких друг от друга областях, как физика твердого тела и физика элементарных частиц, а также и о возможных следствиях такой аналогии, позволяющих обозначить подходы к решению многих животрепещущих проблем современной физики, мы подробно поговорим ниже. Однако прежде чем погрузиться в проблемы физики необходимо остановиться на концепции обратного или импульсного пространства, которая, как мы увидим ниже, важна не только в теории кристаллических твердых тел, но и в рассматриваемом здесь подходе.

Обратное пространство

Рассматривая элементарные частицы в качестве коллективных возбуждений «вакуумного» кристалла, мы с неизбежностью вынуждены будем признать, что эти частицы «живут» в некотором «другом» пространстве по отношению к пространству кристаллической решетки. Если бы это было не так, то эти частицы, материальные объекты, из них состоящие, да и мы сами постоянно сталкивались бы с атомами кристаллической решетки и испытывали бы «эфирный ветер», чего на самом деле не происходит. Ведь фононы в твердых телах не сталкиваются с атомами кристаллической решетки! Все дело в том, что коллективные возбуждения, такие как солитоны, полностью определяются своими импульсом  и энергией, которые  принадлежат специальному «импульсному» или обратному пространству. Расстояния в обратном пространстве имеют размерность обратной длины. Введенная метрика весьма своеобразна: сближению объектов в прямом пространстве соответствует  их взаимное удаление в обратном пространстве. Справедливости ради можно ввести в обратном пространстве также и временные интервалы. Это можно сделать по аналогии с теорией относительности, где комбинация сτ скорости светас и временного интервала τ вводится в качестве четвертой координаты. Введение «обратного» времени, на первый взгляд, представляется слишком абстрактным, однако, помимо «дани справедливости» такой шаг открывает простор новым теоретическим построениям, которые могут иметь полезные следствия. Так, например, малые интервалы времени в прямом пространстве соответствуют большим временным промежуткам  в обратном пространстве и наоборот, что может привести к изменению скоростей соответствующих процессов в двух пространствах. Возможно, кому – то эти свойства окажутся полезными. Очевидно, что если провести процедуру обращения повторно, то мы вновь попадаем в прямое пространство. Таким образом, прямое и обратное пространства независимы друг от друга и кроме них никаких других пространств не существует.

Трудности стандартной модели расширения вселенной

В 1912 г. Хаббл обнаружил, что спектры излучения удаленных галактик сдвинуты в сторону более низких энергий, по сравнению со спектрами неподвижных объектов. Это явление получило название «красного смещения» благодаря аналогии со спектром видимого света, в котором увеличение длины волны соответствует сдвигу в сторону красного цвета. Хаббл выяснил, что чем дальше от нас находится галактика, тем с большей скоростью она удаляется. Явление центростремительного «разбегания» видимой Вселенной с нарастающей скоростью по мере удаления от локальной точки наблюдения получило название закона Хаббла. Математически он формулируется очень просто:

                                                        v = Hr             (3)

где v — скорость удаления галактики от нас, r — расстояние до нее, а H — так называемая постоянная Хаббла. Последняя определяется экспериментально, и на сегодняшний день оценивается величиной 70 км/(с·Мпк) (километров в секунду на мегапарсек; 1 Мпк приблизительно равен 3,3 миллионам световых лет). А это означает, что галактика, удаленная от нас на расстояние 10 мегапарсек, убегает от нас со скоростью 700 км/с, галактика, удаленная на 100 Мпк, — со скоростью 7000 км/с, и т. д.

Экстраполяция расширения к начальной точке во времени приводит к выводу, что миллиарды лет назад все вещество вселенной первоначально было сосредоточено в весьма малом объеме, который вдруг начал интенсивно увеличиваться, заставляя все объекты взаимно удаляться, друг относительно друга. В итоге была разработана теория Большого Взрыва. «Точечность» или, как сейчас говорят, сингулярность материи в момент большого взрыва обусловила проблемы стандартной теории Большого Взрыва. Эти проблемы сводятся, во-первых, к наличием причинно – несвязанных областей в начальной вселенной, которые должны были остаться изолированными друг от друга и при дальнейшем расширении, а, во-вторых, тем, что наша вселенная имеет плотность вещества, весьма близкую к критической, т.е., по сути, является плоской, что трудно объяснить в стандартной модели.

Для преодоления проблем стандартной модели Большого Взрыва была выдвинута инфляционная модель, предполагающая период ускоренного (за времена ~10-35c) по сравнению со стандартной моделью расширения вселенной от т.н. «планковских» (10-33 см) до ее нынешних размеров. Очевидно, что инфляция должна была происходить со скоростями в миллиарды миллиардов раз превышающими скорость света. Для того, чтобы «раздуваться» такими «ударными» темпами, вселенная в точке сингулярности должна быть заполнена некоей субстанцией, производящей отрицательное давление, которую в последнее время стали называть «темной энергией», о ней мы подробнее поговорим ниже. Такое, сверх меры, «увеличение сущностей» не способствует доверию со стороны научного сообщества, некоторые члены которого называют инфляционную модель «гуманитарным разделом физики».

Живем ли мы в обратном пространстве?

На фоне проблем стандартных моделей динамики вселенной концепция кристаллического вакуума дает новую пищу для размышления и потенциально может помочь в разрешении некоторых «проклятых» вопросов. Описанное выше обратное пространство может оказаться весьма удобным местом для жизни. Более того, есть основания полагать, что мы живем именно в обратном пространстве. В самом деле, в этом пространстве образуются солитоны, имеющие, как это было отмечено выше, все свойства элементарных частиц, из которых вполне возможно образовать атомы и «соорудить» все материальные объекты нашего мира, а также и нас с Вами. Пусть никого не пугает термин «обратное пространство», в котором расстояния измеряются в «обратных метрах», а время – в «обратных секундах» - ведь это не более чем предмет соглашения! Можно переобозначить обратное пространство в прямое, а «обратные метры и секунды» в «прямые»  и наоборот – суть процессов при этом не изменится. Проведенное ранее рассмотрение показало [10], что если вакуум представляет собой кристалл, то его решетка должна иметь характерный параметр 10-25 м. Размер обратной решетки для нее 1025 м-1. Если провести упомянутое выше «переобозначение», то 1025 м по порядку величины совпадает с расстоянием до нынешнего горизонта вселенной, т.е. расстоянием, которое прошел свет от рождения вселенной до настоящего времени. То есть всей нашей вселенной соответствует всего лишь одна – единственная ячейка вакуумного кристалла с размером 10-25м! Такой компактности «упаковки» мог бы позавидовать даже Алладин со своей лампой! В качестве дополнительного бонуса такая трактовка позволяет объяснить высокую однородность вселенной и отказаться от неестественного сценария инфляции, который вызывает нарекания со стороны научного сообщества.

Закон сохранения энергии и «стрела времени»

Другой немаловажной особенностью кристаллического вакуума является ограничение на выполнение законов сохранения импульса и энергии. Дело в том, что при взаимодействии частиц, являющихся возбуждениями кристалла, часть их энергии или импульса передается кристаллической решетки как целому. Из-за периодичности структуры увеличение импульса k частицы на величину т.н. вектора обратной решетки G не изменяет значения k, т.е. значения k и k+G эквивалентны. Такой поворот событий, на первый взгляд мог бы показаться весьма «вредным». В самом деле, представьте себе, что Вы посадили в свою новенькую машину хорошенькую девчонку и решили прокатить ее «с ветерком». Вы уперли педаль газа в пол, Ваши шансы на успех растут по мере роста скорости автомобиля. Как вдруг, скорость, достигнув «магической» величины, скачком падает на 50%! Самое печальное, что это повторяется с неизбежностью закона природы! Что и говорить, приятного мало! Однако не все так грустно. Если величина импульса обратной решетки велика по сравнению с реально достижимыми импульсами частиц, то нарушения законов сохранения никто не обнаружит! По-видимому, так происходит и в нашем мире. Однако есть очень энергичные процессы во вселенной, могущие тайное нарушение законов сохранения сделать явным. Например, космические лучи имеют порог максимальной энергии [11-12], происхождение которого до сих пор остается загадкой. Однако он может быть обусловлен передачей энергии «мегарешетке» [10]. Т.е. имеется максимально возможная величина энергии, при достижении которой часть энергии скачком передается решетке кристаллического вакуума.

«Полезность» передачи энергии решетке может проявляться и в том, что все высокоэнергетичные направленные потоки (волны) возмущений во вселенной быстро затухают из-за «трения» о «мегарешетку», т.е. из-за поглощения части энергии в каждом акте столкновения с решеткой. Указанные выше явления вызывают охлаждение и создают необратимость  процессов во вселенной, что может объяснить возникновение строгой направленности всех процессов во времени или, как говорят, «стрелы времени» на мегамасштабах.

Термическое расширение объясняет парадокс «темной энергии»

На основании проведённых в конце 1990-х годов наблюдений сверхновых звёзд типа Ia был сделан вывод, что расширение вселенной ускоряется со временем. Такое развитие событий в корне противоречило ожиданиям равномерности или даже замедления расширения вселенной со временем из-за взаимного притяжения материи. Для объяснения противоречия была введена гипотетическая «темная энергия» – субстанция, имеющая отрицательное давление и равномерно заполняющая всё пространство. Согласно общей теории относительности, гравитация зависит не только от массы, но и от давления, причём отрицательное давление должно порождать отталкивание, антигравитацию. Тёмная энергия также должна составлять значительную часть т. н. скрытой массы Вселенной.

Проводя аналогию с кристаллическим твердым телом, нельзя не отметить такой важной возможности как термическое расширение. Как известно, твердые тела увеличивают свои размеры при нагреве и уменьшают их при охлаждении.

Можно ожидать, что нечто подобное происходит и в «мегакристалле» нашей вселенной. Из-за особенностей обратного пространства, отмеченных выше, остывание прямого пространства, связанное с уменьшением размеров, вызывает соответствующее увеличение размеров обратной решетки. При этом скорости этих процессов – обратно пропорциональны друг другу. Для иллюстрации можно воспользоваться весьма популярным мысленным   экспериментом с наблюдателями. Поместим одного из наблюдателей в прямое, а второго – в обратное пространство. Тогда при охлаждении кристалла первый наблюдатель отметит уменьшение параметра решетки, что соответствуют сжатию кристалла, а второй наблюдатель в  обратном, т.е. нашем пространстве заметит расширение вселенной. Такой процесс в состоянии объяснить современное ускоренное расширение вселенной без привлечения «таинственной» темной энергии.

Так изменение Δl размера l тела из-за термического нагрева выражается соотношением:

Δl=αlΔT,                        (4)

где α – коэффициент теплового расширения, ΔТ – изменение температуры. Дифференцируя правую и левую части выражения (4) по времени, получим:

Vex=α∂T/∂tl ,                      (5)

где Vex – скорость расширения тела по направлению l, ∂T/∂t – скорость нагрева тела. По своей структуре выражения  (3) и (5) совпадают,  если положить  Н~α∂T/∂t. Попробуем оценить, хотя бы по порядку величины правую часть последнего выражения. Хотя «постоянная» Хаббла меняется со временем (о чем свидетельствует обнаруженное недавно ускоренное расширение вселенной) в настоящее время Н=2?10-18с-1. Как известно, α растет с ростом температуры, его характерное значение для комнатных температур находится в интервале от 10-6 до10-4 град-1. В соответствии с современной теорией горячего расширения вселенной (см. Рис.1), ее температура в точке сингулярности достигала 1027градусов, а через 400000 лет в момент отделения излучения от вещества опустилась до 4000 градусов. В настоящий момент температура вселенной, определяемая по спектру реликтового излучения, составляет 2,7 градусов. Первоначальная энергия большого взрыва, в соответствии с эйнштейновской формулой Е=mc2, почти полностью была преобразована в «светлую» и «темную» материю. И лишь небольшая ее часть была израсходована на «нагрев» в виде излучения. Изменение температуры ΔТвселенной за период между «рождением света» и настоящим моментом составляет 4000 градусов. Это изменение температуры произошло за время Δt ~10 млрд. лет. Отношение ΔТ/ Δt~4?10-14, если взять значение α =5?10-5, то получим как раз значение постоянной Хаббла в настоящий момент. Конечно, это лишь грубая оценка и скорости нагрева и коэффициента теплового расширения, которые зависят от времени и от температуры, определяя тем самым факт различного темпа расширения вселенной в разные эпохи.

Из чего «сделан» вакуум?

Природа вакуумного «материала» может оказаться самой сложной и интригующей проблемой. Поэтому здесь можно привести лишь самые общие соображения, стимулирующие размышления в данном направлении.

Во-первых, вакуумный кристалл, как это следует из всей логики предыдущих рассуждений, должен находиться вне нашего пространства, т.е. в «прямом» пространстве. Известны ли нам в настоящий момент хоть какие-то объекты, «выпадающие» из нашего мира, но, тем не менее, «данные нам в ощущениях»? Да, такие объекты есть. Это – так называемая «темная материя», и черные дыры, проявляющие себя в нашем мире с помощью гравитационного взаимодействия. Поскольку природа темной материи до сих пор не ясна, в качестве кандидата на роль вакуумной материи можно рассмотреть черную дыру. В самом деле, черная дыра представляет собой продукт предельного сжатия звезды по окончании термоядерных реакций в ее недрах. Гравитационное притяжение черной дыры настолько сильно, что даже свет не в состоянии оторваться от ее поверхности, чтобы принести нам хоть какую-то информацию о процессах в ее окрестности. Мы никогда не сможем достичь черной дыры, чтобы ее коснуться, потому что, согласно теории относительности, время «полета» к ней бесконечно. Т.е. черная дыра полностью недоступна для коммуникаций с нашим миром, за исключением гравитации. Поскольку объект не доступен для связи, то это означает, что он находится не в нашем, а в другом пространстве. Однако никакого другого пространства, помимо обратного, как мы убедились выше,  не существует! Таким образом, черная дыра может рассматриваться в качестве структурного материала вакуумного кристалла. В таком случае, «атомы» вакуума должны быть связаны исключительно гравитационными силами. Каковы расстояния между «атомами» черной дыры? Может ли «постоянная решетки» черной дыры быть порядка 10-25м?  Вполне, ведь степень сжатия вещества черной дыры до сих пор не установлена (да и как это можно было бы сделать?). Трудно представить себе сжатие черной дыры в сингулярную «точку».

В «чернодырной» концепции первоначальное сжатие вакуумного кристалла из-за коллапса, вызывает стремительное расширение  обратного пространства, которое условно можно сопоставить со стадией инфляции в стандартной модели.  Энергия сжатия превращается в вещество будущей вселенной и излучение, что вызывает охлаждение вакуумного кристалла и его дальнейшее сжатие, хотя и со значительно меньшей скоростью, чем на стадии инфляции. Этот этап соответствует расширению вселенной, наблюдающемуся в настоящее время. Ускорение расширения вселенной может быть связано с уменьшением коэффициента теплового расширения в выражении (5) при понижении температуры вакуумного кристалла.

Таким образом, изложенная концепция вакуума может объяснить наблюдающееся нестационарное расширение вселенной, образование вещества, излучения и их последующее охлаждение с помощью процесса сжатия вещества черной дыры. Компактность черной дыры не является препятствием для «помещения» в нее вселенной, поскольку, как мы видели выше, вся наша вселенная может быть «упакована» в объем обратного пространства, соответствующий одной ячейке решетки вакуумного кристалла, размером 10-25м.

Вселенная внутри черной дыры

Гипотеза о «чернодырной» природе вакуумного кристалла позволяет предположить, что «атомы» вакуума могут быть связаны только гравитационными силами, поскольку из четырех известных только гравитационное взаимодействие позволяет детектировать черную дыру. По-видимому, все остальные взаимодействия являются производными гравитационно - связанной кристаллической структуры. «Выделенность» гравитации проявляется в том, что все окружающие черную дыру тела притягиваются к ней. А ведь это выглядит «несправедливо» по отношению, например, к электромагнитному взаимодействию. Известно, что электромагнитная волна, согласно формуле Эйнштейна Е=mc2 «имеет вес» и не может покинуть окрестностей черной дыры. Согласно современным представлениям, гравитационное взаимодействие также передается с помощью волн, которые должны «притягиваться» к черной дыре! До сих пор все попытки обнаружения гравитационных волн оказались безуспешными. Следует ли отсюда вывод, что гравитация имеет принципиально другую, не волновую природу? Или в случае гравитационных волн выражение Эйнштейна несправедливо? В Эйнштейновской общей теории относительности предполагается, что силовое гравитационное взаимодействие обусловлено деформацией пространственно – временного континуума, которая описывается сходными уравнениями с механикой твердой сплошной среды. Такой подход однозначно свидетельствует о твердотельной кристаллической структуре вакуума. Согласно цитате самого Эйнштейна [6], он это прекрасно понимал, но в драматических попытках согласовать Лоренц - инвариантность с твердым эфиром вынужден был избавиться от последнего. Как было показано выше, твердый эфир с солитонными возбуждениями – частицами обладает Лоренц – инвариантностью, поэтому он является вполне приемлемым воплощением пространственно – временного континуума Эйнштейна. Уравнения напряженно – деформируемого состояния твердой сплошной среды допускают наличие нестационарных волн деформаций, которые можно сопоставить с гравитационными волнами. Т.е. гравитационные волны «обязаны» существовать! Поскольку  они обладают энергией, а, следовательно, массой, гравитационные волны, также как электромагнитные должны «захватываться» черной дырой. Если же гравитационные волны от черных дыр будут зарегистрированы, то это может означать, что к таким волнам неприменимо соотношение между энергией и массой.

Существование черных дыр кажется несомненным. Более того, представление о них прочно вошло в канву научных построений. Предполагается, что в центре нашей галактики имеются массивные черные дыры. Если в какой – либо черной дыре существует мир рассматриваемого нами типа, то возможно ли каким либо образом контактировать с ним? Поскольку единственным известным в настоящее время способом коммуникации являются электромагнитные волны, вселенная внутри черной дыры представляется изолированной от всего остального мира. Единственным способом коммуникации между внутренним миром черной дыры и внешним окружением мог бы стать обмен гравитационными волнами, если таковые могут испускаться черной дырой. Тем не менее, существование статических гравитационных полей, создающихся черной дырой, не вызывает сомнений. Если бы их не было, тогда бы мы ничего не знали о черных дырах!

Если мы живем в черной дыре, то, на первый взгляд, всякое материальное тело должно чрезвычайно сильно притягиваться ее сверхплотным веществом и даже «упасть» в самую глубь ее чрева. На самом деле это не так. Еще Ньютоном было доказано утверждение, что если тело помещено в тонкую однородную материальную сферу, то внутри нее все силы притяжения взаимно компенсируются, а снаружи притяжение материальной сферы таково, как если бы вся масса была сосредоточена в ее центре. Т.е. частицы внутри черной дыры испытают притяжение только ее «некомпенсированной» массы. Как было показано ранее, солитон можно представить в виде дислокации в кристалле. При образовании дислокации смещается лишь небольшая часть атомов кристалла, вызывая малую асимметрию его массы. Поэтому притяжение солитонов веществом черной дыры, а, следовательно, и их массы ограничены.

Мысленный опыт сотворения вселенной

Тот, кто хоть раз держал в руках кристалл кварца, знает, как приятно смотреть внутрь него и любоваться переливами света! А что если вообразить в руках «мегакристалл» нашей вселенной?  Не такая уж это и глупость – ведь по нашим оценкам он совсем небольшой, если вся наша вселенная «умещается»  всего лишь в одной ячейке прямого пространства, размером 10-25см. Помните мини – Землю в руках Воланда в романе Булгакова «Мастер и Маргарита»? Но наш кристалл не менее интересен. Ведь держащий его в руках может видеть все, что происходит внутри него и в его прямом а, при желании, и в обратном пространстве. Более того, он может оказаться творцом этого мира и следить за его развитием и умиранием! Что может быть занимательнее? Для «запуска» эволюции творцу всего-то и надо произнести слово. Ведь сказано: «вначале было слово...»[13]. Действительно, слово – это звуковая волна, которая при соответствующих мощности голоса творца и жесткости решетки может вызвать колебания атомов «мегакристалла». А эти колебания вначале вызовут некий нагрев, а из-за неизбежного ангармонизма и расширение прямого пространства, что приведет к сжатию обратного пространства и генерации в нем частиц. Возможно, что обратное пространство сожмется достаточно сильно, чтобы говорить о сингулярности, но это не обязательно. В дальнейшем кристалл будет остывать, например, за счет теплоотвода со своей поверхности. Это приведет, с одной стороны, к сжатию прямого пространства и, соответствующему ускоряющемуся со временем расширению обратной решетки, а, с другой стороны – к конденсации частиц в ядра и атомы и далее по четко установленному графику эволюции. Уместно ли в этой связи говорить о нашем настоящем Творце и проводить аналогии с Его деяниями? С чисто научной точки зрения такая аналогия уместна. Из библии нам известно, что "у Господа один день, как тысяча лет, и тысяча лет, как один день"[14]. Поэтому времени для сотворения  и созерцания калейдоскопа событий внутри «магического кристалла» более чем достаточно. Сверхъестественному существу вполне по силам держать в руках  кристалл в виде «куска» черной дыры, не смотря на его огромную в нашем понимании массу. Кроме того, не исключен вариант, при котором Создатель выступает не как идеальная Личность, а является представителем высокоразвитого внеземного разума, т.е. «человеком» [15-17]. Как в первом, так и во втором случае маловероятен запрет со стороны сверхъестественного существа на познание нами его сущности. Наоборот, кажется именно в этом и состоит его цель, а также основной смысл нашего существования. Ведь не просто ради игры он создал этот мир! Возражения могут возникнуть у служителей церкви, проповедующих познание Бога через веру. Однако аргументом в оправдание рассматриваемого подхода является попытка понять и объяснить акт творения в рамках современной научной доктрины. По большому счету, такое объяснение налаживает мост сотрудничества между наукой и религией.

В рамках описанного сценария допустимо ставить такие вопросы как: Из чего состоит Вселенная? Когда и где зародилась земная жизнь? Существуют ли во вселенной братья по разуму? Что было, когда во вселенной еще не было вещества? Что было до Большого взрыва? Что такое темная энергия? И, кажется, получать на них какие-то, пусть на данный момент и представляющиеся странными ответы. Какие вопросы – такие и ответы!

Ссылки по статье

1.  Гегель Г.В.Ф., «Наука логики» М., «Мысль», 1970, т.1.с. 141.

2.  D. Kennedy and C. Norman, "What don’t we know?”, Science, v.309, N 5731, p.75, 2005.

3.  В.Л.Гинзбург, "О некоторых проблемах физики и астрономии за последние 3 года", УФН, 172, 213 (2002).

4.  С.М.Комаров, «Ловушка физиков –ХХ1», Химия и жизнь, №3,2008 г

5.  Phys. Rev. Lett. 95, 150401 (2005)

6.  Эйнштейн А. Об эфире: 1924 г. / Сочинения: В 4 т.-М.: Наука, 1965.-Т. " 2.-С. 160.

7.  J.S.Russell "Report on Waves": (Report of the fourteenth meeting of the British Association for the Advancement of Science, York, September 1844 (London 1845), pp 311-390, Plates XLVII-LVII).

8.  А. Филиппов "Многоликий солитон".

9.  A.F.Focas, Phys. Rev.Lett., v. 96, (2006) p.190201.

10. S.G.Lebedev, "Possible consequences of introduction of the discrete carrier of material fields”, Arxiv preprint quant-ph/0007104, 2000.

11. K. Suga e.a., Phys. Rev. Lett., 27(1971)1604.

12. D.J. Bird, Phys. Rev. Lett., 71(1993)3401.

13. Евангелие от Иоанна (1:1).

14. 2 Петр. 3, 8.

15. С.Г.Лебедев, www.inauka.ru/blogs/article83689.html

16. С.Г.Лебедев, elementy.ru/blogs/users/serleb/3681/

17. С.Г.Лебедев, www.inauka.ru/blogs/article62479.html

Автор: С.Г.Лебедев

Разместил статью: serleb
Дата публикации:  10-07-2013, 04:50

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Имя не указано  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!