157398 (О формировании новой физической картины мира на основе планкеонной гипотезы)

О формировании новой физической картины мира на основе планкеонной гипотезы

О.В.Шарыпов

“Можно убедительно доказать, что реальность вообще не может быть представлена непрерывным полем. Из квантовых явлений, по–видимому, следует, что конечна система с конечной энергией может полностью описыватьс конечным набором чисел (квантовых чисел). Этот факт, очевидно, нельзя совместить с теорией континуума, он требует для описания реальности чисто алгебраической теории. Однако никто не знает, как найти основу для такой теории.”

(А.Эйнштейн [1])

Работа посвящена анализу фундаментальных следствий гипотезы о существовании планкеонного эфира, касающихся свойств пространства–времени, атомизма, размерности вещественных объектов, связи известных видов материи с планкеонным эфиром и других элементов физической картины мира.

В настоящее время все заметнее становятся признаки глобального кризиса в наиболее фундаментальной области науки — физике. Причины этого кризисного состояния коренятся в наиболее глубоких существующих представлениях и, в частности, касаются вопросов о свойствах пространства–времени и связанных с ними закономерностей, проявляющихся на предельных микро– и мегамасштабах. Созданные неклассические физические теории, реализовав крупнейший научный прорыв по отношению к классической физике, в свою очередь, привели к принципиальным проблемам (типа расходимостей и сингулярностей в квантовой теории поля), решение которых требует коренного обновления существующей парадигмы пространственно–временного континуума.

Поиск путей преодоления кризисной ситуации в теоретической физике и философии естествознания ведется в настоящее время, в частности, в рамках нового междисциплинарного научного направления — космомикрофизики [2–4]. Как показывают современные теоретические исследования, на предельно малых масштабах обнаруживаются материальные объекты — планкеоны, которые в силу своих особенностей [5] могут служить отправной точкой для построения объединенной физической теории. Планкеон, характеризуясь, в частности, лоренц–инвариантными минимальным размером и максимальной плотностью, является материальным элементом, ограничивающим спектр вещественных объектов.

Открытие экстремальных инвариантных свойств планкеона (например, его лоренц–инвариантного покоя [5, 6]), с одной стороны, обостряет потребность в новой научной парадигме, а с другой, — создает научную базу для попыток решения данной проблемы. Наиболее существенные новации, которые могут быть обоснованы с учетом свойств планкеона, — это возвращение в физику и онтологию понятий эфира [6], дискретного пространства–времени [7] и вещественного атомизма.

Как известно, идеи атомизма материи зародились во второй половине первого тысячелетия до н.э. и получили развитие на протяжении веков в философских школах древней Греции и Индии. Наивные представления в античных атомистических традициях переплетались с поразительными по глубине и интуиции догадками, а также с блестящими диалектическими суждениями. Свойства, которые античные философы приписывали атому (неделимость, невоспринимаемость, вечность и др. [8]), с удивительной точностью соответствуют “портрету” планкеона. Особенно близок к нему образ атома — “параману”, принадлежащий древнеиндийским философским школам ньяя и вайшешика [9]. Более того, представителями этих школ был разработан детальный “сценарий” построения на основе параману воспринимаемых объектов, проанализированы особенности движения при существовании минимальной длины и кванта времени. Их учение в отличие от древнегреческого атомизма глубоко диалектично, — ему чужды позиции как последовательного континуализма, так и абсолютной дискретности.

Основные аргументы средневековых оппонентов атомистического учения ньяя–вайшешики опирались в основном на неконкретность (умозрительность) ряда важных используемых им понятий. Так, например, в учении не была решена важная проблема возникновения и сущности качества воспринимаемости малых объектов, образуемых невоспринимаемыми атомами.

Многие проблемы, с которыми по сей день сталкивается атомизм, обусловлены недостаточным уровнем теоретического познания реального мира. В этом отношении огромную важность имеет открытие нового наиболее фундаментального вида материи —планкеонного эфира [6], который в силу своих свойств может рассматриваться как материальная основа вещества и поля, обеспечивающая онтологическое основание атомизма пространства–времени и вещества.

Рассмотрим возможность построения мира вещественных объектов на основе планкеонного эфира. При этом в качестве отправной гипотезы примем представление о том, что вещественные объекты являются результатом некоторого процесса взаимодействия элементов эфира (“возбуждения” планкеонов). Иными словами, в качестве отправной точки рассуждений определим первичный (минимальный) вещественный объект как продукт самоорганизации планкеонной среды. Явления самоорганизации в настоящее время встречаются в различных областях науки. Они характеризуются тем, что благодаря тому или иному неравновесному процессу в системе формируются более или менее упорядоченные (когерентные) макроструктуры, проявляющие свойства, которые не были присущи структурным элементам системы. В ряде случаев возникающие структуры (например, солитоны, вихри и т.п.) ведут себя подобно самостоятельным объектам: они локализованы в пространстве, имеют характерное “время жизни”, взаимодействуют с другими объектами и т.п., т.е. обладают рядом новых качеств по сравнению с элементарными составляющими системы. Их характеристики, такие как скорость, размеры, тип симметрии и др. не выражаются через характеристики элементов, но определяются свойствами системы в целом (например, размерностью, размерами, дисперсией, диссипацией и пр.). Именно эти аспекты обуславливают привлекательность идей теории самоорганизации в качестве базовых представлений о характере взаимоотношений между планкеонным эфиром и веществом. Отметим, что в силу свойства лоренц–инвариантности характеристик планкеона для решения сформулированной проблемы совершенно не годится механистический подход, поскольку он принципиально недостаточен для объяснения качественного скачка, который отделяет планкеон от вещества.

Математические модели явлений самоорганизации, как правило, строятся на основе известных законов сохранения, уравнений состояния среды и кинетики процессов. В рассматриваемой ситуации мы не можем записать полную систему подобных соотношений, что не позволяет непосредственно применять разработанные методы теории самоорганизации. В то же время мы располагаем рядом наиболее общих (фундаментальных) сведений об изучаемых объектах. Задача заключается в том, чтобы на основе этих сведений, используя минимальное количество конкретизирующих предположений (гипотез), попытаться сформировать логически обоснованную систему базовых физических представлений (и методологических подходов), учитывающих существование минимальной длины (lpl) пространства вещественных объектов.

Принятие минимальных лоренц–инвариантных длины и времени (tpl = lpl /c), как было показано древнегреческими философами, означает признание свойств изотахии, кекинемы и реновации механического движения [10]. Изотахия, т.е. существование единственной возможной скорости движения (равной lpl / tpl), связана с тем, что, согласно Аристотелю, “медленное делит путь, а быстрое делит время”. Ему же принадлежит следующее замечание: “По неделимому пути ничто не может двигаться, а сразу является продвинувшимся”. Иными словами, элементарное движение неделимо на процесс движения и результат. Реальностью является лишь свершившееся движение — кекинема. Механизм такого необычного движения представлялся как “перескок” в соседнюю элементарную область пространства: объект исчезает в одной “точке” и вновь возникает (т.е. происходит реновация объекта) в соседней. В течение времени этого элементарного движения невозможно указать, где объект находится, в результате чего некоторые исследователи предлагают характеризовать состояние объекта между реновациями как “инобытие”.

Перечисленные свойства традиционно применялись для описания свойств движения объектов в дискретном пространстве–времени, представляемом наподобие многомерной кристаллической решетки. Несмотря на свойство изотахии объекты могли перемещаться с любой относительной средней скоростью из интервала от нуля до c благодаря тому, что элементарному смещению в заданном направлении мог быть придан вероятностный характер. Тем не менее данное представление дискретного пространства и времени оказывается принципиально неудовлетворительным: устраняя проблемы расходимостей в квантовой теории поля, оно не соответствует постулатам специальной теории относительности (СТО). В частности, это вызвано существованием выделенной инерциальной системы отсчета (ИСО), связанной с “решеткой” дискретного пространства (эфиром). Преодолению этого принципиального недостатка способствовало обнаружение свойства лоренц–инвариантного покоя планкеонов [5]. Тогда, предполагая эфир состоящим из планкеонов, удается не только восстановить равноправие всех ИСО, но и объяснить другой постулат СТО (об инвариантности c) через свойства эфира как материальной среды, обеспечивающей распространение электромагнитных волн [6].

Проанализируем соотношение понятий пространства планкеонного эфира и пространства вещественных объектов. Комплекс известных свойств пространства вещественных объектов принципиально не определяется свойствами какой–либо вещественной среды. Даже если представить повсюду плотную (однородную) среду, состоящую из трехмерных универсальных элементов, то она не будет обладать свойством изотропности, присущим пространству. Таким образом, можно прийти к выводу о том, что характеристики привычного нам трехмерного пространства не определяются полностью свойствами вещественных объектов, но зависят также от свойств более фундаментального вида материи — планкеонного эфира. Эту ситуацию можно охарактеризовать и под несколько иным углом зрения. Трехмерное пространство, являясь формой существования вещества как вида материи, не абсолютно и не является самостоятельной сущностью. Его метрические и топологические свойства обусловлены характеристиками вещественных объектов, которые, в свою очередь, являются результатом процессов возбуждения планкеонов. Тогда с исчезновением вещества пространство вещественных объектов утрачивает свои качественные особенности и становится идентичным пространству эфира. Можно сделать вывод, что свойства однородности и изотропности следует приписать пространству эфира. В то же время эти свойства должны полностью определяться особенностями планкеонного вида материи. Таким образом, мы приходим к выводу о том, что планкеоны как структурные элементы эфира формируют однородную изотропную среду, а “упаковка” планкеонов такова, что они не оставляют незаполненных областей.

Учитывая сказанное, эфиру не может быть приписана какая–либо определенная размерность (отличная от нулевой). Предположив обратное, мы пришли бы к выводу о глобальной (или локальной) неизотропности (или неоднородности) свойств пространства вещественных объектов, поскольку они определялись бы трехмерным сечением n–мерной упаковки планкеонов, а любая n–мерная упаковка (n № 0) образует выделенные направления. Таким образом, характеризуя планкеонный эфир, приходится отмечать особенность его топологических свойств, а именно, неопределенную (с точки зрения вещественного объекта — нулевую) размерность. Это следует понимать, например, как предположение о том, что данное топологическое свойство размерности присуще пространству планкеонов в непроявленной форме. Если бы планкеон (а за ним — и эфир) характеризовался бы ненулевой размерностью, то имелась бы принципиальная возможность различить его внутреннюю и внешнюю стороны, т.е. проанализировать структуру, получить информацию о внутреннем строении и т.п. Однако все это находится под принципиальным физическим запретом уже потому, что планкеон является пределом эволюции “черных дыр” (лоренц–инвариантной “черной дырой” с гравитационным размером lpl), и следовательно ни при каких условиях вещественный наблюдатель не может “заглянуть” внутрь него.

Планкеон для вещественного наблюдателя оказывается объектом, не обладающим топологическим качеством размерности, — в этом отношении он уподобляется идеальной математической точке. Именно это свойство служит логическим обоснованием для введения понятия минимальной длины (кванта) пространства вещественных объектов. Величина lpl полагает предел пространству вещественных объектов, — области меньшего размера оказываются “вне” этого пространства, обладая топологическими отличиями.

Учет конечной минимальной длины пространства вещественных объектов приводит к необходимости переопределения архимедовых арифметических действий при описании процессов на планковских масштабах.

Простейший пример подобной арифметики [7] предполагает следующее переопределение действий сложения, вычитания, умножения и деления:

l3 = l1 l2 є l1 + l2 – lpl ,

l3 = l2 l1 є l2 – l1 + lpl , (l1 l2),

l3 = l2 l1 є l2 · l1 – lpl · ( l1 + l2 – lpl) + lpl ,

l3 = l2 l1 є (l2 – lpl):(l1 – lpl) + lpl, (l1 № lpl).