Ревизия современной физики

Реквием по кваркам

Полвека назад Гелл-Манн и Цвейг вознамерились проникнуть мыслью вглубь строения материи. Для описания субэлементарного уровня они придумали частицу, названную кварком.

Дабы наделить новую частицу свойствами, физики, один из которых, кстати, оценён своими коллегами Нобелевской премией, ломать голову не стали. Они стали ломать свойства частиц элементарных. Спин у них раскололся пополам, заряд электрона – на три части. Комбинируя эти осколочные частицы, авторы составили описание всех известных адронов (тяжелых элементарных частиц).

Шли годы. Физики открывали все новые элементарные частицы. Кварков для их описания стало не хватать. Пришлось вводить в модель новые классы кварков, придумывать им новые свойства – "цвет", "запах"… и понеслась. Элементарных частиц становилось все больше, и кварков тоже. Но совсем неприлично размножалось количество свойств этих якобы субэлементарных частиц. При этом ни одно свойство элементарного уровня на субэлементарном не исчезло, а было количественно разделено на части.

А ведь понимание независимости системных свойств разных системных уровней доступно не только современным физикам. В 1964 году, когда придумывали свою кварковую теорию Гелл-Манн и Цвейг, об этом было уже полвека как известно. В работе Фридриха Энгельса «Диалектика природы» именно эта тема была описана в терминах – "формы движения материи". Под этими формами движения классик понимал – физическое, биологическое, социальное. И писал о несводимости друг к другу законов, описывающих разные формы движения.

Энгельс не мог себе представить, чтобы клетка или атом, из которых состоит человек, могли бы быть наполовину с высшим образованием или на треть женаты. А вот воображению современных физиков это, видимо, под силу. Именно такую экзекуцию они упорно пытаются учинить над элементарными частицами. Тратят десятки миллиардов разнообразных денежных единиц на постройку очередного коллайдера, дабы, наконец, состоялся долгожданный прорыв мысли.

Но миллиарды им не помогут. Прорыва не выйдет. И если они догадаются расколоть заряд электрона хоть на четыре, хоть даже на пять частей, все равно ничего у них не получится. Никакого отношения к другому, более низкому, уровню строения материи их модели не имеют.

Чтобы построить модель субэлементарного уровня, надо не количественно делить свойства уровня элементарного, а описать их через качественно иные свойства. Нужно описать – как и какие флуктуации, организуясь в надсистему, становятся различимыми в виде заряда, спина… Какие-то из набора этих свойств (или все) должны исчезнуть, а появиться должны совсем другие свойства. Причем набор этих свойств должен быть проще и меньше количественно.

Вывод. Кварковую теорию и основанные на ней всяческие Стандартные теории отправляем в утиль. Как же так? Они ведь описывают кучу частиц и явлений, как же без них?

Всё будет без них прекрасно. Это не первый случай отказа от хорошо зарекомендовавшей себя теории. Вспомните теорию Птолемея. Она тоже описывала движение планет, и значительно точнее, чем теория Коперника с её круговыми орбитами. Точность достигалась большим количеством эпициклов орбит. Эти эпициклы являлись ничем иным, как разложением в ряд. Таким разложением можно подогнать описание любой функции. И это не физическая теория, а подгонка, использующая чрезмерное количество сущностей и нарушающая тем самым принцип "бритвы Оккама". С кварковой теорией та же самая ерунда. Бесконечное умножение количества и классов этих кварков – не что иное, как такая же подгонка, нарушающая те же принципы. И, значит, она не может адекватно отражать действительность.

Только представьте себе – каково Эйнштейну пришлось бы создавать Общую теорию относительности при необходимости включить в неё теорию Птолемея? Бедняга до сих пор бы мучился. Так что выбрасываем кварки вместе с Птолемеем, и не жалеем. Эта теория с бесчисленными нагромождениями ненужных сущностей будет только кандалами на наших ногах.

Реквием по переносчикам взаимодействия

Второй класс сущностей, который нам следует выкинуть – это теория теплорода и порождённые "теплородным мышлением" различные частицы, типа глюонов. Идея частицы как переносчика взаимодействия вообще мне не понятна. Звуковая волна распространяется безо всякой звуковой частицы. Термодинамика тоже, в конечном счете, обошлась без теплорода. И для описания гравитационного поля Эйнштейну не понадобилось специальных частиц. Однако идея гравитона, как частицы, не покидает физиков. И для описания переноса других взаимодействий физики норовят ввести свой теплород.

Если понятие поля общее для всех взаимодействий, то все взаимодействия следует описывать, как передачу энергии возмущения среды. Никаких частиц с энергией, пойманной в массу покоя, для описания взаимодействия вводить не надо. Волна любого поля – это возмущение среды. А само поле – это распределение энергии соответствующего взаимодействия. Все частицы – переносчики полей (теплород, гравитоны, глюоны) отправляем вслед за кварками.

Реквием по нечистой силе

В космологии тоже дела не лучше. Не сумев объяснить один эффект, физики ввели в описание тёмную материю. Обнаружив производную от этого эффекта, они ввели ещё одну сущность – тёмную энергию. Ну, люди! Братья по разуму! Вы чё!? Высуньтесь в форточку. Там за окном двадцать первый век. А вы мыслите на уровне пещерного предка. Тот каждое явление наделял своим отдельным объяснением. Ручей по его представлениям тёк, потому что в нём жил дух ручья. Гром и молнию посылал Зевс или Перун. Чтобы полностью достичь уровня мышления дикаря, вам нужно было обозвать вашу новую сущность не тёмной энергией, а нечистой силой. Хотя, какая разница…

Все вновь введённые чистые и нечистые силы отправляем в ту же корзину. А вместе с ними все объяснения ad hoc. Если для объяснения одного явления необходимо ввести одну новую сущность, то это не объяснение, а подмена одной непонятности на другую, нисколько не лучшую.

Мы выкинули кучу "достижений" физиков. Все выводы пока только отрицательные. А есть что-нибудь положительное, вывод, который мы сможем использовать для построения Единой теории? Да, есть! Мы спасли принцип "бритвы Оккама". Он стоит всех этих жертв. У нас уже есть одно требование к нашей общей теории. Количество сущностей (принципов, постулатов, независимых констант) в единой теории должно быть существенно меньше, чем во всех объединяемых теориях.

Реквием по вакууму

Теперь порассуждаем о том, из чего же должны состоять элементарные частицы. Для начала заметим, что их много с разными свойствами и с разными уровнями энергии. Видимо, стоит начать с самых простых и переходить в описании от простого к сложному. Поиски самой простой частицы приводят нас куда-то к фотону, который – то ли частица, то ли волна.

Заметим, что принцип корпускулярно-волнового дуализма не является объяснением фотона. Это не что иное, как ощупывание слона с двух сторон. Описаны только хвост и хобот. А что же такое слон – осталось неосмысленным. При этом частицей фотон являться не может. Отсутствие массы говорит о том, что фотон не частица, но никак не доказывает, что он волна. А эффект Комптона – рассеивание энергии фотона на свободном электроне говорит одновременно, что он и не частица и не волна. Как же он может быть частицей, если он отдаёт электрону часть себя, и остаётся при этом фотоном? И как волна может отдать часть своей частоты? Так что фотон скорее не частица и не волна, чем частица и волна.

Как же так? Ведь считается, что экспериментально доказаны и волновые и корпускулярные свойства фотона? Ну, так и слон проявляет свойства и змеи, и верёвки, но ни тем, ни другим не является.

Давайте вернёмся ещё раз к волне. Звуковая волна бежит следующим образом. Одна молекула воздуха ударяет другую, та следующую и так далее. В результате сами молекулы остались на месте, а энергия возмущения среды побежала со скоростью звука. Так же, как нас учат физики, передаётся волна электрического поля по проводу. Один электрон сдвинулся чуть-чуть. Но он своим полем толкает электрон на орбите следующего атома и т.д. Сами электроны текут медленно, а волна побежала передавать энергию со скоростью света. Во всех описаниях волны присутствует возмущение среды. Возникает вопрос – а как же перемещается электромагнитная волна в вакууме? Что в нём возмущается, если он – пустота? Что в пустоте колеблется с частотой ню?

Может существовать только два ответа на этот вопрос. Первый – вакуум имеет электромагнитные свойства. То есть, вакуум не пустота, а нечто другое. Если и пустота, то способная расслаиваться на две части, дающие в сумме ноль. Второй – фотон не является частотой колебания. Чем же он может являться?

Очевидно, что фотон является какой-то порцией энергии. Именно порцией, а не квантом. Ведь согласно теории уже упомянутого эффекта Комптона фотон может разделиться на части в любой пропорции. Какой же он квант после такого конфуза? Фотон – порция энергии, объединённой единым вектором импульса. Эта порция может распространяться в пространстве только со скоростью света, которая, видимо, связана с какими-то резонансными свойствами пространства (вакуума? вселенной?). Эта порция может попасть в ловушку, какую-то неоднородность этого вакуума, и затормозиться, стать массой покоя. А может рассеяться на этой неоднородности вакуума (веществе) в виде электромагнитной волны с частотой, определяемой энергией этой порции. Не столкнувшись с веществом, эта порция энергии может сколь угодно сохранять свою структуру. Лучше всего для описания этой порции энергии подходит понятие солитон.

Но если фотон – это солитон в вакууме, то вакуум всё равно должен обладать свойствами, причём нелинейными. Куда ни кинь – опять упираемся в свойства вакуума. Уже и теория элементарных частиц почти начала наклёвываться, и опять всё упёрлось в вакуум. Видимо следует сделать вывод – и теория частиц и объединительная теория должны начинаться с построения модели вакуума. Вот мы и получили уже второе требование к нашей объединительной теории.

Реквием по С-симметрии

Мы уже поняли, что ни с частицами, ни с волнами в современной физике нет ясности. А если быть менее политкорректными, то следует сказать, что современная физика пользуется ошибочными представлениями о них. Теперь давайте подвергнем ревизии некоторые принципы, сформулированные в физике. Физики очень любят формулировать различные принципы симметрии. Это их стремление можно понять с эстетической точки зрения. Но трудно понять стремление во что бы то ни стало держаться этих принципов, старательно не замечая их расхождения с наблюдаемой действительностью.

Начнём с так называемой С-симметрии. Этот принцип сообщает нам об абсолютной симметричности положительного и отрицательного зарядов. Физиков даже не насторожил факт отсутствия во вселенной наблюдаемого антивещества, равновероятность появления которого с веществом прямо следует из этого принципа. Действительно, зачем подвергать сомнению такой красивый принцип? Лучше придумать очередное объяснение ad hoc.

Давайте присмотримся попристальней – есть ли ещё факты, не вписывающиеся в этот красивый принцип. Действия зарядов, согласно сегодняшнему представлению, проявляются только относительно друг друга. Одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Ядерному синтезу сильно мешает это неприятное свойство. При сближении положительно заряженных протонов сила их отталкивания, обратно пропорциональная квадрату расстояния, увеличивается. Нужно приложить большую энергию, компенсирующую эту силу отталкивания, чтобы сблизить эти протоны на сверхмалые расстояния. Тогда начинает действовать какая-то новая, более значительная сила, притягивающая эти частицы. Эту силу назвали сильным взаимодействием.

Само это взаимодействие выглядит как-то странно. Оно появляется как бы скачком ниоткуда. Но в природе ничего не может происходить скачком (хотя квантовая физика так не считает), поэтому для описания этой силы даже пытались применить самую быстроменяющуюся функцию, которую только знают математики – экспоненту. Но экспонента какая-то очень "нефизичная" функция. Ни одно физическое взаимодействие не менялось до сих пор по экспоненте.

Легко представить физическую картинку, как интенсивность поля уменьшается пропорционально квадрату расстояния, распределяясь по поверхности сферы. Можно представить и уменьшение пропорционально кубу расстояния в результате рассеивания в объёме. Но как перевести экспоненту с математического языка в физическую картинку – непонятно. Да и откуда взялось эта идея описания в виде экспоненты? На таких сверхмалых расстояниях точных измерений, подтверждающих эту модель, нет. Не оставляет ощущение, что экспоненту придумали только затем, чтобы уйти от описания сильного взаимодействия с помощью дискретной функции…

Ну, оставим на время в стороне странности с сильным взаимодействием. Предположим, что описанные выше представления верны. Из них следует, что чем меньше в ядре будет положительно заряженных протонов и больше нейтронов, тем больше будет энергия связи и устойчивей ядро. А что мы наблюдаем в действительности? Углерода, состоящего из шести протонов и шести нейтронов сколько угодно. А где вы видели изотоп водорода, состоящий из одного протона и одиннадцати нейтронов? Ведь он должен содержать столько же тяжёлых частиц, и ему, согласно нашим представлениям, образоваться значительно легче – никакие силы отталкивания одинаково заряженных протонов не мешают.

Но не тут-то было. Не держатся нейтроны без протонов в одном ядре, разлетаются от радиоактивности. Видимо положительный заряд протона обладает каким-то ещё неописанным стягивающим свойством. И это неописанное свойство проявляется по отношению не к заряду, а к нейтральному веществу (пространству? вакууму?).

А как же с отрицательным зарядом? Согласно рассматриваемому принципу С-симметрии он должен обладать таким же действием. Давайте это проверим на уже известных фактах. Мы знаем массу протона и массу нейтрона. При объединении их в один атом получается дейтерий. Масса ядра дейтерия становится меньше суммарной массы двух исходных частиц на энергию, которая называется энергией связи. Частицы как бы проваливаются в потенциальную яму, равную этой энергии связи.

А что же произойдёт в случае объединения с отрицательным зарядом? Нейтрон, по нашим представлениям, состоит из протона и электрона. Но если мы сложим массу протона и массу электрона, нам их не хватит для образования массы нейтрона. Нужно добавить энергию извне. Энергия связи в нейтроне отрицательная. Но отрицательно заряженный электрон за счёт сил притяжения с положительным зарядом протона должен только добавить энергию связи. Видимо существует какое-то другое отрицательное воздействие заряда электрона на вакуум (пространство? вещество?), которое с лихвой перекрывает дополнительную энергию связи зарядов. То есть действие отрицательного заряда на вакуум (пространство? вещество?) противоположно действию положительного заряда. Положительный и отрицательный заряд обладают антисимметрией.

Если это так, то нам никогда не суждено встретиться с анти гомо сапиенсом, состоящим из антиуглерода и антикислорода. Эти элементы будут настолько суперрадиоактивны, что время их жизни будет ничтожно. И для придумывания причин отсутствия во вселенной антиматерии не надо вводить никаких новых сущностей. А с Нобелевской премией за единую электрослабую теорию явно поторопились. Как же можно объединять то, что не понимаешь? Ведь у нас нет адекватного описания даже электрического заряда. А со слабым взаимодействием, как и с сильным, вообще следует разобраться отдельно. Ясно одно – эти два относительно новых взаимодействия нужно брать в Единую теорию без их сегодняшнего описания. И главный вывод – от принципа С-симметрии придётся отказаться. Единая теория должна содержать принцип С-антисимметрии относительно нейтрального пространства (вакуума, вещества).

Реквием по Т-симметрии

Ну и наконец, на сладкое добрались до главной засады в современной физике – Т-симметрии. Физика Ньютона и вслед за ней физика Эйнштейна описывают время, как координату, ничем не отличающуюся от координат пространственных. Прошлое абсолютно симметрично будущему, достаточно лишь поменять в формулах знаки перед физическими величинами. И Ньютон, и Эйнштейн именно так и воспринимали время. Не как математически обратимое в их формулах, а как реальное отсутствие запрета на его реверс. Но мы-то с вами знаем, что ёрзать по времени, как по стулу задницей туда-сюда мы не можем.

Это что за обывательское понимание, когда речь идёт о высоких научных материях? – возмутится какой-нибудь остепенённый учёный. Ну хорошо, не хотите вы меня слушать, дуру деревенскую, так загляните в собственные учебники. Второе начало термодинамики – это ведь закон физики, а не какие-то гуманитарские рассуждения. Сколько импульсы и направление действия сил не меняй на противоположные, паста обратно в тюбик не поползёт. Изменение импульса каждой отдельной частицы пасты на противоположный по направлению не приведёт к сколь-нибудь заметному изменению результата на уровне надсистемы (расползающегося пятна). Та часть пасты, что осталась в тюбике тоже при его разбухании станет расползаться внутри него, так же увеличивая свою энтропию.

Главный смысл второго начала термодинамики – это необратимость времени. Время никак не может быть координатой, равноценной координате пространственной. Мы живём только в одном срезе времени, называемом настоящим. А прошлое и будущее могут существовать только в нашей памяти и в нашем воображении. Это противоречие между двумя физиками – динамической и термодинамической – не я выдумал. На нём заострил внимание ещё Илья Пригожин. А мне представляется, что именно нежелание отказаться от своего понимания времени и помешало Эйнштейну создать Единую теорию.

Так как же поступить с теориями Эйнштейна? Обойтись с ними так же, как с предыдущим хламом, мы не можем. Теории Эйнштейна действительно гениальны. Это и есть настоящая наука. Они с помощью минимального количества сущностей описывают огромное количество непонятностей. А те теории, что мы выкинули, являются не наукой, а подгонкой результата под ответ. Как у плохого школяра на контрольной.

Значит, нам придётся инкорпорировать его теории в Единую теорию. В этой Единой теории надо объединять не мифические кварки с мистической тёмной энергией. Единая теория должна объединить динамическую физику Эйнштейна с термодинамической физикой Пригожина.

Реквием по Теории большого взрыва

Теперь о хохме про Большой взрыв. Парадокс заключается в том, что свою теорию Фридман представляет, как развитие теории Эйнштейна, которая устанавливает связь пространства, времени и материи, а подтверждением и обоснованием теории является эффект красного смещения, трактуемый как эффект Доплера, описывающий снижение частоты отражённого сигнала от разбегающихся объектов в независимом от них пространстве. Но такая трактовка означает взрыв какой-то бесконечно малой точки в неизвестной величины пространстве. Причём вселенной является не пространство, а эта точка. Такая трактовка является не выводами из Общей теории относительности, а её искажением. Дальнейшие фантазии в развитие этой модели о кварково-глюонной смеси, то есть о совершенно мифических сущностях в крохотном объёме мало отличаются от рассуждений о количестве ангелов, танцующих на булавочной головке. Теорию расширяющейся вселенной придётся переосмысливать, а красное смещение переобъяснять.

Отдельная песня об ускорении расширения вселенной. На чём основывается сей вывод? Чем дальше мы вглядываемся в пространство, тем большее красное смещение наблюдаем. Значит, решили учёные умы, чем дальше к краю вселенной, тем быстрее разбегается во все стороны материя. И на расстоянии в 13 млрд. световых лет наблюдаемое красное смещение совсем большое. И, следовательно, максимальная скорость разбегания материи.

Но позвольте. Наблюдаемые сегодня события, происходящие на расстоянии 13 млрд. световых лет, произошли 13 млрд. лет назад. Значит, это в ту древнюю эпоху вселенная расширялась значительно быстрее, нежели сейчас. То есть, расширение вселенной вовсе не ускоряется, а наоборот, замедлятся.

Вопрос учёным умам. Так какой же из двух взглядов верен, из настоящего в прошлое, при котором расширение вселенной замедляется, или из центра вселенной на периферию, при котором расширение вселенной ускоряется? А пока учёные умы думают, мы пойдём дольше.

Реквием по очевидности

И ещё один момент следует подчеркнуть. Все настоящие прорывы в понимании строения вселенной каждый раз рушили устоявшееся мировоззрение. Совершенно очевидные, само собой разумеющиеся представления вдруг превращались в иллюзию, которая, оказывается, застилала нам реальность. Человечество веками жило в мире, где вверху находится верх, а внизу низ. И вдруг, на тебе, Земля круглая. Верх теперь во всех направлениях, а низ где-то там, в центре Земли. Трудно сегодня представить – как эта информация разрывала мозг современников. Но в награду за такое усилие над своим разумом человек получил логичную картину мироздания, в которой Солнце, звёзды и планеты вращаются вокруг Земли по легко описываемым траекториям.

Но Копернику и этого показалось мало. Он Землю из центра вселенной переместил куда-то на периферию, на солнечную орбиту. Такое надругательство над очевидностью настолько возмутило учёных мужей, что они всю жизнь гнобили Коперника, а его последователя Джордано Бруно изжарили на костре. Но именно коперневское отрицание очевидности позволило Ньютону описать вселенную физическими формулами и вывести формулу закона всемирного тяготения.

Эйнштейн создал Теорию относительности, тоже надругавшись над здравым смыслом. У него исчезла одновременность в разных точках пространства, а само пространство и вместе с ним время стали растягиваться и сжиматься, а в Общей теории относительности даже искривляться. Но каждое из этих надругательств над "здравым смыслом" добавляло понимания строения вселенной, лёгкости его описания, ценой качественного усложнения модели, делая её более нелинейной, упрощало модель количественно, избавляло от ложных сущностей, навязываемых "очевидностью".

В противовес этим прорывам мысли ни кварковая теория, нагружающая нас лишними сущностями, ни тёмная энергия, ни теплород и глюоны, ни частица бога никогда никого не возмущали. Но и не приводили к прорывам в науке, а лишь загоняли её в тупик. Боязнь отказа от очевидности, навязываемой нам "здравым смыслом", а на самом деле, являющейся иллюзией, приводит к необходимости введения излишних сущностей. Чтобы получить единое описание мироздания без излишних сущностей, нам надо заплатить отказом ещё от одной очевидности. Если за вашу Единую теорию вас захотят сжечь на костре, значит вы на верном пути. Если же такого желания не возникнет, то вам не стоит претендовать ни на что большее, нежели очередная Нобелевская премия.

Техническое задание на конструирование Единой теории

Итак, у нас уже вырисовывается техническое задание к построению Единой теории мироздания. Нам надо так вывихнуть мировоззрение, чтобы результирующая модель удовлетворяла следующим требованиям.

1) Количество сущностей в Единой теории должно быть существенно меньше, чем во всех объединяемых теориях.

2) Единая теория должна начинаться с построения модели вакуума.

3) Единая теория должна содержать принцип С-антисимметрии относительно нейтрального пространства

4) Единая теория должна объединить динамическую физику Эйнштейна с термодинамической физикой Пригожина.

5) Единая теория должна вернуть связь материи, пространства и времени, описанную теорией Эйнштейна и нарушенную Теорией большого взрыва. Вернуть пространство во вселенную.

Далее