Размышления о теоретической физике, об истории науки и космофизике

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

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

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

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

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

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

3.2. Возможно ли такое в принципе? Точка зрения суперструнщика

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

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

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

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

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

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

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

3.3. Нужна ли нам теория суперструн?

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

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

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

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

Данной главой мы открываем сложнейшую тему вихревого движения, которого вся научно-техническая мысль старается избегать (исключительно из практических соображений, не более). Между тем, именно оно характерно для Вселенной, является основой Её жизни. Спиральные галактики, звездные планетарные системы, сами процессы формирования небесных тел. Всё это вихревые явления, к примеру, галактики могут быть результатом мощных турбулентных завихрений материи от первичного выброса энергии (Большого Взрыва). Планеты образовались в результате мощных выбросов, сопровождавших зарождение звезды. Даже вода, вытекающая из раковины, закручивается вследствие вращения Земли вокруг оси.

Говоря о теории вихрей, нельзя не отметить, что доказательство наличия точного решения уравнения Навье-Стокса до сих пор не получено. Как не решена сегодня и задача трёх тел, взаимодействующих между собой посредством гравитационного поля. Это при том, что последняя была поставлена ещё Ньютоном!

Складывается впечатление, что уравнения, если что и выражают, так это нашу беспомощность в познании явлений окружающего нас физического мира.

Вихревые объекты чрезвычайно разнообразны, причём из вышесказанного следует, что чёткой математической картины формирования вихрей на сегодняшний день, увы, не существует. Инженерам в расчётах приходится довольствоваться статистическими, усреднёнными методами, которые позволяют лишь количественно оценить ущерб от перехода потока в турбулентное состояние. Вместе с тем, сообщения о невероятных (с точки зрения «обычной физики») явлениях не стоит оставлять без внимания (см. также раздел 9.2, посвящённый термодипольным кораблям и открытым акустическим резонаторам).

Один из авторов монографии помнит утверждения одного из университетских преподавателей о том, что система, усложняясь (а вихрь по определению является сложной системой), на каком-то этапе начинает обеспечивать себе приток дополнительной энергии, поддерживая своё существование. Кстати, именно вихрь тот преподаватель и привёл в качестве примера. Это очень важно, поскольку именно усложнение систем привело к формированию жизни, а водные микровихри-аквациты, о которых пишет П. Полуян, вполне могли быть предтечей простейших организмов. Заметим, что они присутствуют в воде как бы «по умолчанию», а это означает, что Вернадский был прав, утверждая, что «жизнь есть всегда».

4.1. Объекты Вселенной – вихри в поле инерциальных сил и больших скоростей

Как зародились планеты? Как появились галактики и звезды? Общепринятая точка зрения – материя закручивалась вокруг неких центров гравитации, сформировав тот мир Вселенной, который мы можем непосредственно наблюдать. То есть, для экстремально разреженной (!) среды характерна турбулентность движения её составляющих, причём она, эта турбулентность, абсолютно естественна в любых масштабах Вселенной. Так можно ли считать вакуум разреженной средой только лишь на том основании, что в нём якобы «ничего нет»?

Шаубергер, наблюдая перемещением потоков воды в горах, пришёл к выводу, что движение воды и движение планеты связаны, а особый характер закручивания воды при её падении может придавать ей особые свойства. Например, форель обладает уникальной способностью преодолевать мощные течения горных потоков, забираясь высоко вверх по течению. Вопрос о необычном поведении рыб привёл Шаубергера к пониманию глубочайшей роли воды в формировании вещества Вселенной, что значительно позднее отмечал В. М. Бадьин в своих трудах по термодинамике звёзд (17).

Возможно, что быстровращающиеся вихри способны извлекать энергию из вакуума за счёт того, что структурируют его, «обосабливаясь» от окружающей их Вселенной, с одной стороны и «встраиваясь» в механизмы «быстрого движения материи» (18), с другой стороны.

В конце концов, принцип эквивалентности инерционных и гравитационных сил позволяет утверждать, что при достижении определённой критической скорости вращения инерционный силы превысят гравитационные, и объект начнёт «падать» в космос, как это происходило с «дисками Серла». «Левитационные силы» также отмечались Виктором Шаубергером при быстром вращении водяных вихрей.

Таким образом, именно быстровращающиеся объекты, возможно, смогут преодолевать гравитационные силы. Впрочем, работа двигателя Серла, как и его усовершенствованного варианта – квантового двигателя Леонова, – основана, скорее, на электромагнитных свойствах частиц вакуума (7).

4.2. Вода и её роль в формировании Вселенной