Новая Физика Веры

посредством этого текстуру целого».

Известный ученый физик-теоретик Б. Палюшев пишет по этому же поводу следующее: «Элементарность в природе сводится к отношениям, а не к типам вещественных составляющих… Природа делима до сущностей, которые определяются не вещественными структурами, а типом взаимоотношений» (1).

По его мнению, фундаментальные физические взаимодействия, какими являются сильное, слабое и электромагнитное, определяют один из двух основных видов таких взаимоотношений между реальными физическими объектами. Носителями отношений, характерных для этих типов взаимодействий, являются квантовые частицы. Другой тип взаимоотношений в структуре реального мира определяется геометрическими свойствами. Для осуществления равновесия в этих взаимоотношениях могут служить гравитационное взаимодействие и торсионные поля. Носителями отношений, характерных для этих типов взаимодействий, являются фитоны (2). Ниже о фитонах будет сказано подробнее.

По мнению ученых, разделяющих подобную точку зрения, мир как система строится именно на основе взаимоотношений. А это означает, что все явления и процессы каким-то образом связаны между собой, и для того чтобы объяснить каждое из них, мы должны узнать сущность всех остальных. Следовательно, природу нужно воспринимать в ее самосогласованности, когда составные части материи обнаруживают согласованность друг с другом и с самим собой.

Эта идея возникла в русле теории S – матрицы, а в дальнейшем легла в основу так называемой гипотезы «бутстрапа» (англ. bootstrap – обратная связь). Крестный отец и основной защитник этой гипотезы американский физик-ядерщик Джеффри Чу использовал ее для построения целой общефилософской системы бутстрапа, а также (в соавторстве с другими физиками) для того, чтобы сформулировать частную теорию частиц на языке S ?матрицы. Чу посвятил описанию гипотезы «бутстрапа» несколько статей, которые легли в основу последующего изложения его взглядов (3).

Немного об S-матрице. Одно из самых общих свойств микромира – универсальная взаимная превращаемость частиц. Например, при столкновении протонов и нейтронов могут рождаться пи-мезоны, пи-мезон распадается на мюон и нейтрино и т. д. Для описания таких динамических процессов требуется переход к квантовому волновому полю, то есть создание квантовой теории систем с бесконечным числом степеней свободы – квантовой теории поля. Например, положение частицы в каждый момент времени определяется заданием всего трех координат. А для полного описания электромагнитного поля в любой момент времени требуется знать напряженности электрического и магнитного полей в каждой точке пространства, то есть требуется задание бесконечного числа величин.

Квантовая механика сблизила частицы и поля. Согласно ей, электромагнитное излучение порождается и поглощается дискретными порциями – квантами, или фотонами, которые, как и частицы, имеют определенную энергию и импульс. Но поскольку вовлекаемые в процессы столкновения энергии велики, а значит, велики и скорости, то для рассмотрения этих процессов необходимо привлекать теорию относительности.

Однако совокупное влияние теории относительности и квантовой теории заключается в том, что взаимодействие тех или иных частиц не может быть точно локализовано в пространстве и времени. Согласно принципу неопределенности, при более четкой пространственной локализации взаимодействия частиц возрастает неопределенность их скоростей, а следовательно, кинетической энергии. Рано или поздно запас кинетической энергии окажется достаточным для образования новых частиц, после чего, однако, нельзя будет с уверенностью утверждать, что мы имеем дело с тем же самым процессом. Поэтому теория, объединяющая квантовую теорию с теорией относительности, должна отказаться от точного местонахождения частиц.

Эту проблему решает теория S – матрицы. Вообще, математическая матрица – это прямоугольная таблица (набор ячеек) каких-либо элементов (чисел, математических выражений), состоящая из m – строк и n – столбцов. Над матрицей можно производить действия по правилам матричной алгебры. Матрицы используются во многих разделах математики и физики, в частности при исследовании m – линейных уравнений с n – неизвестными.

S – матрица, или матрица рассеяния, представляет собой совокупность величин, описывающих процесс перехода квантово-механических систем из одних состояний в другие при их взаимодействиях (рассеянии) (4). Ключевое понятие теории, S – матрица, было впервые предложено Гейзенбергом в 1943 году. Буква S сохранилась от полного названия этой матрицы, которая звучит как «матрица рассеивания» (англ. scattering – рассеивание) и используется для обозначения процессов столкновений, или «рассеиваний», численно преобладающих среди всех реакций частиц.

При взаимодействии система переходит из одного квантового состояния, начального, в другое, конечное. Если обозначить набор всех квантовых чисел, характеризующих начальное состояние, через i, а конечное – через j, то амплитуда перехода (амплитуда процесса), квадрат модуля которой определяет вероятность данного процесса, может быть записана как S_ji. Совокупность амплитуд процессов образует таблицу с двумя входами (i – номер строки, j – номер столбца), или бесконечную последовательность ячеек, которая и называется матрицей рассеяния.

Словом, матрица рассеяния представляет собой набор вероятностей для всех возможных реакций между частицами, участвующими в сильных взаимодействиях. (4).

Теория S – матрицы указывает точные значения только для импульсов частиц и умалчивает о том участке пространства, в котором происходит соответствующая реакция. Она переносит акценты с объектов на события; предмет ее интересов составляют не частицы, а реакции между ними. Используя математический аппарат теории относительности, она описывает все свойства частиц в терминах вероятностей реакций, устанавливая, таким образом, тесную взаимосвязь между частицами и процессами. В каждой реакции принимают участие различные частицы, которые связывают ее с остальными реакциями, формируя единую сеть процессов.

С целью построения математической модели, описывающей сильные взаимодействия, были постулированы три принципа (3).

Первый из них является следствием из теории относительности и наших макроскопических представлений о времени и пространстве. Он гласит, что вероятность реакций (а следовательно, и элементы S – матрицы) не зависит от расположения экспериментального оборудования в пространстве и времени, от его пространственной ориентации и состояния движения наблюдателя. Этот постулат обеспечивает сохранение суммарного количества вращения, импульса и энергии, принимающих участие в реакции. Если бы результаты эксперимента менялись в зависимости от времени и места его проведения, наука в ее современном понимании просто прекратила бы свое существование. Утверждение относительно того, что результаты эксперимента не зависят от состояния движения наблюдателя, представляет собой сформулированный принцип относительности, лежащий в основе теории с аналогичным названием.

Второй основополагающий принцип (принцип унитарности) вытекает из квантовой теории; исход той или иной реакции можно предсказать только в терминах вероятностей; при этом сумма вероятностей всех возможных процессов (включая тот случай, когда взаимодействия между частицами не происходят вообще) по всем возможным каналам реакции должна равняться единице. Другими словами, можно считать доказанным, что частицы либо взаимодействуют друг с другом, либо нет.

Третий принцип имеет отношение к нашим представлениям о причине и следствии и называется принципом причинности. Согласно ему, энергия и импульсы могут совершать пространственные перемещения только при помощи частиц; при подобных перемещениях частица может возникнуть во время одной реакции и исчезнуть во время другой при том условии, что последующая реакция происходит позже, чем предыдущая.

Сегодня в физике частиц такой модели, которая удовлетворяла бы требованиям всех трех принципов, пока создать не удалось.

Философия бутстрапа. Джеффри Чу, выдвигая гипотезу