Православное научное мировоззрение
Что считаем общеизвестным
Прежде чем начать рассказ о новом "фундаментальном взаимодействии" как развитии работ Эйнштейна, сто́ит вспомнить и уточнить, а что является общепризнанным. Какие темы надо разъяснять, а какие можно переадресовать к Википедии, энциклопедическому словарю, учебнику физики?
Про Альберта Эйнштейна иллюстрированный энциклопедический словарь говорит: "физик-теоретик, один из создателей теории относительности, изменившей классические представления о пространстве, времени и материи. В 1905 создал специальную теорию относительности, описывающую движение материальных тел со скоростями, близкими к скорости света в вакууме. Открыл взаимосвязь массы покоя тел и их энергии. В 1907 – 16 Эйнштейн создал общую теорию относительности – современную теорию тяготения. Эйнштейн – автор основополагающих работ по квантовой теории света: он ввёл понятие фотона, установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал индуцированное излучение."
Основным новшеством Эйнштейна стало "пространство-время". Он убедительно показал, что пространство и время не являются независимыми от материи и друг от друга. Под действием массы пространство-время искривляется. Гравитация и есть искривление пространства-времени. Этой теории уже 100 лет и она является самой удачной моделью гравитации. Ещё с Эйнштейном связана носящая его имя формула E=mc2, связывающая массу и энергию. Вот от такого минимума знаний про теорию относительности мы будем отталкиваться.
Равным образом необходимо изложить классический математический подход по "введению в теорию" прямой, плоскости, пространства. С точки зрения науки пространство – это совокупность бесконечного количества параллельных плоскостей, расстояние между которыми стремится к нулю. Если плоскость – это лист бумаги, то пространство: эта пачка листов. Плоскость – это холст ткани из бесконечного числа параллельных ниток, расстояние между которыми опять же стремится к нулю. Ну а нитка по аналогии складывается из бесконечного числа ворсинок, которые не имеют размеров. В науке их называют "точка" или "материальная точка". Точка в науке имеет только координаты и больше ничего. Математика из совокупности бесконечного множества точек вводит прямую, из бесконечного множества прямых – плоскость, из плоскостей – пространство, из пространств – 4-х мерный объект.
Перекрученные прямые
Один из основных приёмов физики носит название "материальная точка". Он подразумевает, что при переходе от настоящего предмета к модели делается допущение: размерами и ориентацией предмета пренебрегают. Например, при рассмотрении движения Земли вокруг Солнца диаметром Земли пренебрегают, т. к. он много меньше расстояния от Солнца до Земли (в 23 тысячи раз). Любой реальный предмет имеет размер, следовательно, имеет и разницу в пространственных координатах своих частей. Эта разница в координатах частей предмета "автоматом" учитывает ориентацию. Например: если расстояние от нас до хвоста самолёта больше, чем расстояние до носа; и их разность равна длине самолёта – то самолёт летит прямо на нас. При поступательных движениях предмет изменяет координаты как единое целое и при переходе к абстракции "материальная точка" изменение координат всех частей предмета по-прежнему оставляют "единым целым". При изменениях ориентации координаты разных частей предмета меняются по-разному. Абстракция «материальная точка» не позволяет этого учитывать, поэтому вводят дополнительные переменные. Например, для самолёта вводят крен, рыскание и тангаж. И с учётом этих переменных уменьшают размеры самолёта до нуля – делают "точкой на радаре".
Получается, что хоть у нас и трёхмерное пространство, трёх переменных для полноценного описания явлений часто недостаточно. Когда надо, добавляют ещё ориентационные свойства предмета. Для самолёта это крен, рыскание и тангаж. В повседневной механике у детали есть 3 поступательных степени свободы и 3 вращательных. И там, и там шесть переменных – три координаты и три угла. Новая физика, то есть учёные – теоретики, работающие в направлении геометризации физики, предлагают ввести для каждой точки пространства понятие "ориентация". Предлагают учитывать ориентацию во всех случаях, вне зависимости от наличия предмета. То есть для каждой точки пространства ввести «крен, тангаж и рыскание». Предложим такую аналогию. Старая физика (теория Эйнштейна) оперировали бесконечным набором "сплющенных шариков", размеры которых стремятся к нулю. Новая теория предлагает оперировать бесконечным набором "самолётиков" с креном, тангажем и рысканьем каждого из них. При этом размеры самолётиков тоже стремятся к нулю. Нашей новой теории надо заново "соткать" из "самолётиков-точек прямые, из прямых плоскости, из плоскостей пространство и в завершение добавить время.
Продолжим пользоваться аналогией с авиацией и рассмотрим фигуру высшего пилотажа "бочка". Но рассмотрим мы её не как процесс во времени. Не как развёртку процесса во времени, а как мгновенный снимок. Представьте что это "точки-самолётики", из которых мы соткали прямую. Мысленно устремите размеры самолётиков к нулю и вы получите.... перекрученную прямую.
Есть и другая наглядная аналогия – перекрученная нитка. Можно даже не полениться и самостоятельно смоделировать: к нитке приклеить полоски-стрелочки, как зубья у расчёски. Пока нитку мы не крутим, все полоски-зубья смотрят в одну сторону. Начнём закручивать нитку. Полоски расположатся по спирали. А теперь мысленно устремляем толщину нитки к нулю и получим перекрученную прямую пространства.
Это мы попытались объяснить кручение точек пространства с помощью аналогии, можно даже сказать, что попытались представить. Теперь надо изложить этот же вопрос более научным языком, ибо аналогии и примеры не передают существенных особенностей. Элементарное вращение может происходить только в одной плоскости. Например, вращение вокруг оси z в привычном нам понимании есть поворот в плоскости x^y. Но, строго говоря, это только в трёхмерной геометрии поворот в плоскости однозначно выражается через поворот вокруг оси. Для пространства-времени можно спросить, «а почему не вокруг оси t?» Описание вращения через плоскость, в которых находится изменяющийся угол, однозначно конкретизирует данное движение. Сложные виды вращений (поворот вокруг нескольких осей) раскладываются на сумму элементарных движений в разных плоскостях. В привычной нам геометрии пространства мы используем 3 координаты х, у, z. Трёх пространственных координат и времени t достаточно, чтобы иметь возможность однозначно обозначить любое событие в любой точке пространства в любой момент времени. Последняя фраза на научном языке звучит как "пространство событий". Для построения новой геометрии окружающего нас пространства с учётом ориентаций мы должны использовать уже 10 независимых размерностей: четыре линейные (трансляционные) координаты x, y, z, t и шесть угловых: углы в плоскостях между осями x^y, x^z, y^z и в плоскостях x^t, y^t, z^t. Можно сказать по-другому: из трёх привычных нам пространственных измерений мы получили десятимерное «пространство событий», т. е. набор из десяти параметров для каждого отдельного события "в данном месте в данное время".
Ранее мы "на пальцах", при помощи "самолётиков-точек" и их крена, рыскания и тангажа попытались объяснить, как возникает 10-мерное пространство событий. Теперь в нашем построении вместо самолётиков-точек будем использовать "ориентированную точку" или «единичный координатный базис».
На первый взгляд, вроде бы всем знакомые оси координат. Но если говорить более точно – это всего-навсего одна ориентированная точка "0". Просто она никуда не повёрнута. Вектора её единичного базиса направлены вдоль осей координат. Возможна и другая ситуация:
Та же самая точка "0", только повёрнутая относительно осей координат. Обратите внимание: оси координат показаны пунктиром, а стрелками – ориентация точки. Если кому-то из читателей будет понятнее: стрелки – это оси "самолётика". Как именно повёрнута это "ориентированная точка" = "самолётик" – по двумерному рисунку не сообразить.
В математике из множества точек получается прямая, из прямых – плоскость, из плоскостей – пространство. Поступим и мы также – соберём из этих "ориентированных точек"="единичных базисов" прямую (оси координат пунктиром уже не рисуем).
Из простых, никуда не повёрнутых точек получаем обычную банальную прямую.
А вот следующие случаи поинтереснее.
Поворот в плоскости y^z
Поворот в плоскости x^z
Для лучшего представления кручёных прямых можно повторить наглядную аналогию. Перекрученная нитка с приклеенными полосками-стрелочками. С одной стороны, нитка прямая, т.е. без изгибов, с другой – она может быть вся закручена. Допустим, у некрученой нитки все стрелочки направлены вниз. При закручивании они уже будут менять своё направление. Если устремить толщину нитки к нулю, то и получим кручёную прямую с первого рисунка (y^z). Кручение в плоскости x^z со второго, равно как и аналогичное в плоскости x^y, аналогией наглядно не передать.
Надеемся, читатель и без рисунка сможет понять (а некоторые – даже представить), что возможно сочетание кручений в двух и в трёх плоскостях. Тоже несложно понять, что кручение вдоль прямой может быть разным:
Неравномерное кручение в плоскости x^z.
Первые итоги
На этом можно пока остановиться с пересказом новых научных достижений и попытаться подвести первый итог. Современные научные теории утверждают, что пространство и время в отсутствии вещества, силовых полей и элементарных частиц «сами по себе» обладают теми или иными свойствами, сходными со свойствами материи. До Эйнштейна была модель пространства, сотканного из бесконечного числа абсолютно твёрдых шариков, размеры которых стремятся к нулю. Из точек получают прямую, из прямых – плоскость, из плоскостей – пространство. Теория относительности «наделяет» шарики-точки пространства упругостью, они могут сплющиваться. Новый научный подход, помимо этого, предлагает ввести ещё три угловые величины: аналог тангажа, крена и рыскания для самолёта. Если перейти к пространству-времени, то получится уже 10: между 4 осями координат возможно 6 углов. В итоге получается "10-мерное пространство". При этом мы имеем все те же наши 3 пространственные координаты, время и 6 углов между ними.
Что мы сейчас уже можем сказать об этом новом поле кручений? Кстати, термин «поле кручений» используют достаточно редко. Почему-то русские учёные – первопроходцы чаще на английский манер говорят «спинорные» или «торсионные» поля. Теория предсказывает, что любые вращательные действия с материей, такие как вращение, перекручивание, спиральность и другие подобные приводят к возникновению какой-либо структуры в поле кручений. Видов такого вращения может быть очень много. Самое "глубинное" – спин элементарных частиц. Спин определяется наукой как квантовый аналог вращения. Все основные стабильные элементарные частицы, из которых состоит всё вещество: протон, нейтрон, электрон – обладают спином. Любая комбинация и любое движение этих основополагающих частиц вещества сопровождается «следом» в поле кручений. Кроме вращения как движения, существует множество статических вариантов создания структур поля кручений. Яркий пример – двойная спираль ДНК. Вращение может быть не только вещества, но и электромагнитного поля. Это и вращающиеся магнитное поле трёхфазного электродвигателя, и круговая поляризация излучения, и явление электромагнитной индукции. Наконец, может быть и макроскопическое вращение вещества. Из механических природных явлений укажем турбулентность и водовороты. Все эти и подобные им вращения порождают поле кручений «на своём уровне» или со своими параметрами.
Очевидно, что закручивание может происходить на нескольких уровнях одновременно (вольфрамовая нить).
Теория говорит, что каждый предмет всегда обладает ещё одной составляющей – своим полем кручений. Все элементарные частицы предмета обладают спином. Спин, как вращение, порождает поле кручений. Спинорные поля элементарных частиц объединяются в общее поле, к нему добавляются поля, созданные молекулами и поля кручений на макроуровне (ДНК и вольфрамовая спираль). Всё это вместе даёт свой неповторимый "автограф" предмета в рассматриваемом поле кручения. Если беспристрастно поразмышлять, в этом нет ничего удивительного. Любой предмет обладает совершенно аналогичным «автографом» в электромагнитном поле. Именно электромагнитным полем обеспечивается, например, восприятие нами цвета и температуры предмета. А вес предмета – это проявление его гравитационных свойств. Можно вспомнить и другую формулировку – каждый предмет обладает «аурой» или «тонкоматериальной компонентой». Постараемся зафиксировать этот вывод в своём сознании: «любой предмет обладает помимо электромагнитной "оболочки-ауры" ещё и "тонкоматериальной оболочкой" – в поле кручений».
Даже такого начального понимания достаточно, чтобы начать проводить исследования. Если новое неизвестное поле связано с кручением, то логично попытаться создать и зарегистрировать его тоже при помощи кручений, вращений и т. п. На сегодняшний день разработан большой класс генераторов, где идёт попытка создать поле кручений при помощи специальных форм (спирали, конуса…) и при помощи вращения вещества или электромагнитного поля. Равным образом много попыток зарегистрировать поле кручений при помощи вращательных элементов или свойств. В качестве иллюстрации рассмотрим методику, предложенную сотрудниками нашей лаборатории на кафедре теплофизики ИТМО.
Тепловой поток с поверхности предмета можно измерять различными методами. Один из способов использует двойную спираль. Берётся спираль типа цилиндр из константановой проволоки и при помощи электролиза покрывается медью на полвитка. Тем самым получается большое количество медь-константановых термопар, соединённых последовательно. Далее наши термопары скручивают в диск так, чтобы переходы медь-константан термопар оказались на разных поверхностях диска. При необходимости измерения температуры добавляется обычная термопара и всё это заливается компаундом.
Устройство тепломера: 1- константановая проволока, 2 – медное покрытие.
Нашей «рабочей гипотезой» было предположение, что из-за спиралей и последовательно включённых термопар этот прибор, кроме теплового потока, реагирует и на поле неизвестной природы. К такому подходу подтолкнули эксперименты с человеком. Прибор закрепляется на лбу человека и измеряют тепловой поток и температуру. В экспериментах предлагаем испытуемому сначала спокойно посидеть, расслабится. Потом даём нагрузку: физическую, умственную, эмоциональную. С физической нагрузкой читателю должно быть и так понятно. Умственная нагрузка – предложить перевести текст без словаря, в уме извлечь квадратный корень из трёхзначного числа и т.п. Эмоциональная нагрузка – даём прочитать текст, вызывающий сильные эмоции: смех, радость или сочувствие и жалость. При всех таких действиях реакция датчика адекватна: температура лба растёт и тепловой поток в окружающую среду растёт. Совсем иное поведение, когда идёт «духовная работа» – испытуемый молится/входит в транс/медитирует и т.п. При этом тепловой поток с поверхности лба в окружающую среду так же возрастает, но температура лба при этом ПАДАЕТ. Единственное состоятельное объяснение в рамках классической науки – так будет происходить, если увеличится теплопроводность воздуха вокруг головы человека. Такое объяснение мы «с ходу» отвергли, как совсем неправдоподобное и стали считать, что датчик регистрирует поле иной природы.
Маленькое отступление – поле кручений и живые существа
Ещё раз повторим, что даже такого начального понимания поля кручений достаточно, чтобы.... Например, пересмотреть некоторые окружающие нас явления.
Давайте отвлечёмся от сухого наукообразного языка и поговорим в иной терминологии. Предлагаем вместе подумать, как соотнести проявления поля кручения с душою и духом? Вспомним наш вывод: «любой предмет обладает помимо электромагнитной "оболочки-ауры" ещё и "тонкоматериальной оболочкой" – в поле кручений». Сопоставляя теоретическое определение с предлагаемыми различными религиозными учениями свойствами души и духа выскажем предположение, что душа – это порождённая предметом тонкоматериальная структура, а дух скорее всего более сложное явление в поле кручений, которое может как сопутствовать живому организму, так и существовать самостоятельно. С тезисом, что человек обладает телом и сознанием, согласятся все. Такое деление заложено в основу материализма (определения материи). Тело окружено биополем – под этим термином уже устоялось понятие «совокупность физических полей вокруг человека». Частью биополя является рассматриваемое нами поле кручений. «Тонкоматериальная оболочка тела человека» – оказывается вполне научный термин. Такая же естественная и полноправная, как и электромагнитная оболочка.
Иной интересный для нас момент – где находится человеческое самосознание, человеческое «Я»; и как оно связанно с телом. Когда человек бодрствует, его «Я» обычно чувствует, что находится внутри головы. Наверняка это потому, что внутри головы находятся рецепторы органов зрения и слуха и мозг автоматически берёт за опорную "точку" физическое расположение органов чувств. А теперь автор предлагает читателю поразмышлять о местонахождении человеческого "Я" при использовании симуляторов "виртуальная реальность", а лучше комплексов телеметрии, "переносящих" оператора в опасные зоны, где глазами становятся камеры робота, а ушами – микрофоны. Читатель наверняка знает: в подобных случаях человек начинает ощущать, что он "там", а не здесь у компьютера с оборудованием виртуальной реальности. Нам крайне важно осознать один психологический нюанс. В том, что вслед за "переносом" органов чувств, происходит перенос ощущения местоположения человеческого "Я" – в таком переносе нет ничего удивительного. Ведь мы можем сказать: «Подумаешь, "оказались" там, поработали, "вернулись" сюда; мы ведь понимаем, что физически мы никуда не перемещались, а это только впечатление. Мы прекрасно понимаем, что это техника "транслировала" наше зрение и слух в другое место. Понимаем прекрасно». А теперь по аналогии: понимаем ли мы, что внутри нас точно так же может идти "трансляция" наших органов чувств куда-то и где действительно находится наше "Я" – это ещё тот вопрос????
В пользу того, что человеческое "Я" находится не в теле, автор хочет привести три соображения. Первое: при технической трансляции нашего зрения и слуха к роботу (точнее наоборот, от робота к нам) возможны как случайные неисправности и сбои, так и преднамеренные. Например: на нужное изображение может "накладываться" картинка с другого канала – такой сбой совсем не редкость в видеосистемах. Не явлются ли аналогичными по механизму явления «видения незримого мира»? Не перестаёт ли работать внутри нашего «тонкого тела» какой-то фильтр и сознание начинает воспринимать как информацию от глаз, так и информацию, проникающую прямо в «каналы связи»? Второе соображение подсказал один священник: "Душа знает, что она бессмертна. Хотите убедиться – представьте свою смерть. Представили? А как? ПРЕДСТАВИЛИ ВЕДЬ ГЛЯДЯ НА СЕБЯ СО СТОРОНЫ. Сознание не может представить себя несуществующим". Ну а третье соображение довольно распространённое – наверняка же не на пустом месте говорят об опыте "выхода из тела" при клинической смерти и некоторых других случаях.
Что происходит с «тонкоматериальной оболочкой» человека и с его сознанием после смерти? Варианта два: первый – структуры поля кручений, как и тело, начинают разрушаться и второй: эти структуры смогли стать саморазвивающаяся. То есть начинает дальнейшее самостоятельное существование в пространстве. Сознание, личность, "Я" продолжат жить дальше. И острие вопроса не в том, верим мы в это или не верим (с точки зрения науки спор бесполезен – мы уже просто знаем), а в том, сможем или не сможем. Сможет ли наш «полевой образ» – а мы им совершенно точно обладаем – сможет ли он после смерти развиваться дальше или не сможет? И от чего это зависит?
На самом деле у этого отступления есть ещё одна причина. Оно попадает в «ознакомительный фрагмент», который предлагают электронные книжные магазины. Исходно этот фрагмент находился в следующей главе и мы немножко забежали вперёд.
Про душу и дух лучше поговорить попозже, когда мы будем понимать все основные свойства поля кручений. Вернёмся к научно-популярной терминологии. Любая новая теория не только предлагает новые эксперименты, но также по-другому объясняет некоторые известные. Для полей кручений это в первую очередь опыты с поляризованным светом. В качестве примера рассмотрим популярный ныне эффект квантовой телепортации. Суть эффекта легче всего понять по самому первому эксперименту и его "замыслу". С помощью того или иного воздействия (например, аннигиляции) у нас родились два парных фотона. Все параметры этих фотонов взаимно–противоположны: их сумма равна нулю. В том числе направление и поляризация ("кручение"). Фотоны разлетаются в противоположные стороны с одинаковой скоростью. У пары фотонов всегда противоположная поляризация: если у одного правая, у другого левая. Поляризация у разных пар рождающихся фотонов случайная, и во все стороны распространяется неполяризованный свет. В определённый момент эксперимента мы устанавливаем поляризатор на расстоянии S от источника в одном из направлений. Через поляризатор может пройти только свет одной поляризации, допустим правой. После установленного на расстоянии S поляризатора у нас дальше будет распространяться только право–поляризованное излучение. Так вот, "квантовая телепортация" заключается в том, что с противоположной стороны на таком же расстоянии S свет тоже становится поляризованным. "Сам по себе", без какого-либо поляризатора!
Современные исследователи называют такие фотоны "квантово запутанными". Учёные передают их на многие километры по оптоволокну, "хранят" и отправляют в космос. Информация 2017 г. (arXiv.org>quant-ph>arXiv:1707.00934) Китайские учёные из команды сопровождения спутника квантовой связи QUESS («Мо-Цзы») сообщили об успешной квантовой телепортации «Земля-орбита». В рамках эксперимента, который длился месяц, физикам удалось осуществить телепортацию 911 фотонов на расстояние от 500 до 1400 километров, что является рекордной дистанцией для квантовой телепортации. Квантовая телепортация заключается в передаче состояния от одной частицы другой без переноса первой в пространстве. Для того, чтобы телепортировать поляризацию фотона, потребуется пара квантово запутанных частиц.......
Опыты по квантовой телепортации очень сильно развиваются в надежде создать «идеально секретный» канал связи. Группы компьютерных специалистов разрабатывают способы передачи ключей шифрования этим совершенно недоступным для «прослушки» способом. Реальная коммерческая перспектива «закрывает глаза» (точнее рты) оппонентам на сверхсветовой характер передачи информации от одного фотона к другому. Ведь в простейшем случае фотоны разлетаются в противоположные стороны и информация о том, на каком именно расстоянии S установлен поляризатор передаётся от одного фотона другому с удвоенной скоростью света (фотоны летят в противоположные стороны). В одном из экспериментов по квантовой телепортации попытались измерить скорость передачи – как минимум в 100 тысяч раз быстрее скорости света.
Классическая наука объясняет передачу информации о правом или левом кручении фотона (поляризации), вводя термины «квантового канала» между «квантово запутанными частицами», при этом вопрос о природе квантового канала, о механизме самой квантовой запутанности, скорее всего, даже не осознаётся. Какое из фундаментальных взаимодействий переносит информацию по квантовому каналу от одной частицы к другой? Ядерные – они короткодействующие, а электромагнитное и гравитационное ограничены скоростью света. С нашей же точки зрения эффект «квантовой телепортации» – яркий пример передачи информации о состоянии поляризации при помощи поля кручений.