CC BY
11Н.В. Клягин,
Институт философии Российской академии наук
Мировая поверхность
Термин «мировая поверхность» употребляется в физической теории суперструн [3, 4, 5]. Существо этого термина таково. Суперструна рассматривается как мельчайшая складка мировой поверхности, колеблющаяся с околосветовой скоростью. Элементарная логика подсказывает, что если суперструна является складкой какой-то материи (мировой поверхности), то мировая поверхность материальна. Это означает, что на более глубоком, чем суперструны, уровне организации Вселенной существует некая материальная среда. Подобную среду до конца XIX века именовали мировым эфиром. Противоречия в его интерпретации заставили физическую науку отказаться от понятия «мировой эфир». Но что же тогда представляет собой загадочная «мировая поверхность»? Попробуем рассуждать.
ТЕОРИЯ СУПЕРСТРУН
Теория суперструн триумфально появилась в 1984 году [11]. В течение 1984-1988 годов о ней говорили как о единой теории физического поля: как о теории Всего Сущего. Однако в 1988 году была обнародована теория супермембран [10]. Обе теории являлись внутренне непротиворечивыми. Однако движущаяся суперструна мыслилась как пространственно девятимерный объект. Причем все суперструны открыты, то есть напоминают отрезки трепещущих проволочек, за вычетом закольцованных гравитонов, квантов тяготения. Напротив, все супермембраны мыслились пространственно десятимерными и заколь-
цованными. Физическая наука не допускает существования противоречащих друг другу, но внутренне непротиворечивых физических теорий, а потому энтузиазм по поводу теории суперструн спал. В 1997 году один из основателей теории суперструн Дж.Х. Шварц признал, что суперструны могут быть сколь угодно мерными [12, с. 36], а подобная неопределенность неприемлема для точной физической науки. Поэтому разговоры о теории Всего Сущего прекратились (по крайней мере в компетентных кругах).
Подчеркнем, что не все ученые услышали Дж. Х. Шварца. Например, в 1999 году к изложению теории суперструн образца 1984 года приступил Брайан Грин [1, с. 95-174; 2, с. 333-380] (не путать с гениальным Майклом Грином -вторым основателем теории суперструн! Они даже не однофамильцы: Green и Greene). Мы полагаем, что теория суперструн вполне поддается реанимации. Однако для этого ее следует избавить от научно-фантастических деталей.
Прежде всего, отметим, что не существует научных данных в пользу существования дополнительных измерений пространства, широко представленных в научной фантастике. Знаменитые «подпространства» геометрии Г.Ф.Б. Римана (1826-1866, геометрия - с 1854 года), строго говоря, не являются дополнительными измерениями пространства, а представляют собой отклонения внутри обычного трехмерного пространства. Так, например, на поверхности земли
мы находим пропасти, равнины, горы и прочие особенности рельефа, описание которых нуждается в особом математическом аппарате. Однако никому не приходит в голову утверждать, что горы, равнины и пропасти представляют собой дополнительные измерения пространства. Аналогичным образом Римановы «подпространства», нуждаясь в особом математическом аппарате, не выпадают из трехмерного пространства. Собственно, совокупность геометрий «подпространств» и составляет Римано-ву геометрию, являющуюся частным случаем трехмерной геометрии Евклида, а не наоборот, как обычно полагают.
Отсюда следует, что присвоение суперструнам некой реальной девятимерной геометрии заведомо обрекало теорию суперструн на скорую гибель, что и произошло в реальности (см. выше). Однако теория суперструн обладала такими особенностями, что без дополнительных степеней свободы суперструн их описание не позволяло построить единую теорию элементарных частиц, то есть единую теорию поля. Как же быть?
По нашему мнению, ответ на этот вопрос гораздо проще Рима-новой геометрии [6, с. 17]. Представим себе колеблющуюся суперструну. Она колеблется влево-вправо, взад-вперед, вверх-вниз, но также еще в шести направлениях, косо расположенных к трем первым, что придает суперструне в разрезе сходство с противотанковым ежом. В результате суперструна способна одновремен-
НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
55
но колебаться сразу в девяти направлениях и приобретать девять степеней свободы, или девять измерений в ошибочной терминологии классической теории суперструн. Суперструна имеет ничтожную протяженность в план-ковскую длину 1,616х10-33 см и при этом колеблется со световой скоростью (если говорить о фотоне). Легко понять, что при таких данных суперструна покажется нам крохотным плотным шариком, то есть элементарной частицей, что объясняет само происхождение сферичных элементарных частиц на основе протяженных суперструн. Далее, суперструна постоянно выставляет и втягивает направления своих колебаний, а потому, «падая» и «кувыркаясь», движется вперед с той же скоростью, с какой колеблется, что объясняет нам зависимость скорости движения суперструн (элементарных частиц) от их энергии, то есть частоты колебаний. Мы привыкли, что подобная зависимость существует и не требует объяснений. А между тем с философской точки зрения подобная зависимость ничуть не очевидна и нуждается в объяснении, которое мы только что привели.
Далее, природа энергии совершенно неясна. Однако из сказанного можно вывести определение энергии как частоты колебаний суперструн. Чем больше эта частота, тем энергичнее движется суперструна. В процессе движения суперструна деформируется (сминается объем ее колебаний), а потому амплитуда колебаний сокращается, а частота увеличивается. Деформация суперструны тормозит ее движение, что выдает в деформации суперструны ее массу покоя, природа которой также совершенно неясна. У нас же только что получилось, что чем больше деформация суперструны (масса покоя), тем выше частота ее колебаний (энергия).
Отсюда можно вывести зависимость энергии от массы покоя, выражающуюся знаменитой формулой теории относительности: Е = тс2, где Е - это энергия, т -масса покоя, а с - скорость света. С точки зрения обновленной теории суперструн скорость света в данной формуле выражает скорость колебания и движения суперструны. Подчеркнем, что речь может идти только о суперструне - фотоне с массой покоя в 2,139х10-32 эВ/с2 (электрон-вольт на квадрат скорости света) и соответствующей ей скоростью в 2,998х1010 см/с. Для суперструны глюона (бозона сильного взаимодействия) с массой покоя в 4,529х10-32 эВ/с2) соответствующая ей скорость составляет 2,059х1010 см/с. Для суперструны гравитона (бозона тяготения) с массой покоя в 8,556х10-34 эВ/с2 соответствующая ей скорость составляет 1,499х1011 см/с. Поэтому указанную релятивистскую формулу (теории относительности) следует применять с указанными численными поправками.
Поясним следующее. Общепризнано, что гравитоны, фотоны и глюоны являются «безмассовыми» частицами, а потому одинаково перемещаются со скоростью света. Между тем с философской точки зрения никаких «безмассовых» объектов попросту не существует, поскольку «безмассо-вость» равносильна небытию (несуществованию). В физической науке это обстоятельство не учитывается. А потому строятся абстрактные теории о «безмассовых» частицах, бесконечной Вселенной, космологической сингулярности, лишенной линейных размеров, и тому подобных сугубо словесных (нереальных) объектах, которых в принципе не бывает и, по-видимому, не может быть.
Девятимерные суперструны существуют в толще пространства. Вопреки традиционным
НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ КЛЯГИН
доктор философских наук, ведущий научный сотрудник сектора истории антропологических учений Института философии Российской академии наук. Сфера научных интересов: антропогенез, происхождение цивилизации, современная научная картина мира. Автор более 70 публикаций
Рассматривается мировая поверхность, которая представляет собой древнее скалярное поле, в силу чего «холодное темное вещество», образующее 96% Вселенной, обслуживается скалярными полями.
The superficies of the Universe is an ancient scalar field therefore «cold dark matter» shaping 96 per cent of the Universe uses scalar fields.
Ключевые слова: волна, космологическая сингулярность, максимон, матрица суперструны, прокрутка, спатий, стеллино, стеллион, суперструна, фила суперструн.
Key words: cosmological singularity, matrix of superstring, maximon, phyle of superstrings, scroll, spa-tium, stellino, stellion, superstring, wave.
представлениям теории относительности, это пространство не является некой сплошной рези-ноподобной средой, прогибающейся под тяжестью масс, что называют искривлением пространства. «Резиновое» пространство можно разделить на бесконечное количество бесконечно малых частей. Мы опять сталкиваемся со словесной бесконечностью. А этого никак не может быть, поскольку с точки зрения квантовой механики не существует ничего меньше планковской длины в 1,616х10-33 см.
Правильнее думать, что пространство состоит из частиц спа-тиев (от лат. spatium - пространство), квантов пространства размером с планковскую длину. Спа-тии представляют собой супер-
струны всего с тремя, а не с девятью степенями свободы, что объясняет общеизвестную трехмерность реального пространства. Подобно девятимерным суперструнам спатии представляют собой складки мировой поверхности, и в их толще кувыркаются девятимерные суперструны, что означает, что они живут в пространстве. Проще сказать, девятимерные суперструны распространяются не произвольно, а по трем направлениям колебаний спатиев, что мы истолковываем как перемещение суперструн в трех измерениях пространства. Именно поэтому геометрия (точнее, стереометрия) окружающего нас бытия такова, какой мы ее знаем в реальности.
И девятимерные суперструны, и трехмерные спатии являются складками мировой поверхности и перемещаются по ней. Но что же представляет собой эта загадочная мировая поверхность? Чтобы ответить на этот вопрос нам придется обратиться к так называемой матрице суперструны.
МАТРИЦА СУПЕРСТРУНЫ
Матрицей суперструны называется девятизначный набор характеристик движения суперструны, именуемых волнами и прокрутками. Волна представляет собой продольное колебание суперструны, а прокрутка - ее вращение вокруг своей оси. Волна примерно на 0,3 более энергична, чем прокрутка. Происхождение этих форм движения суперструны вытекает из ее основного колебательного движения. Проще сказать, если суперструна колеблется и вследствие этого движется по мировой поверхности (см. выше), то она автоматически приобретает волну, или прокрутку, или то и другое одно-временно.И вот почему.
Суперструна движется по мировой поверхности своего рода
кувырками. А потому ее головная часть автоматически расплющивается, а хвостовая часть автоматически заостряется. Головная и хвостовая части суперструны с релятивистской (околосветовой) скоростью меняются местами. Соответственно, местами меняется и распределение объемов суперструны. По этой причине суперструна как бы колышется, что сообщает ее степеням свободы волновое движение, волну. Одновременно головная, расплющенная часть суперструны трется о мировую поверхность, что сообщает степеням свободы суперструны вращение вокруг своей оси, прокрутку. Степени свободы суперструны могут вести себя независимо, подобно тому как гребное весло то сушится, то намокает, оставаясь одним и тем же объектом. У крохотной суперструны чередование состояний ее степеней сво боды происходит с околосветовыми скоростями, а потому существование этих состояний практически непрерывно, хотя на деле, конечно, прерывается, как и положено явлениям квантового мира.
Матрица суперструны выглядит следующим образом [7, с. 18; 8, с. 60]. При этом символ 0 означает прокрутку, символ 1 -волну, символ 2 - то и другое одновременно. Слева мы помещаем матричное число, а справа -традиционное число квантовой механики.
Интерпретация матрицы суперструны такова. Две степени
свободы колебаний суперструны создают пять вариантов спина (собственного углового момента количества движения) первичных элементарных частиц, что соответствует действительности. Еще три степени свободы колебаний суперструны образуют четыре электрических заряда (№ 1-4), один элементарный магнитный заряд (№ 5) и один слабый заряд (№ 6), что соответствует действительности. Наконец, четыре степени свободы колебаний суперструны создают восемь вариантов цветового заряда сильного взаимодействия глюонов, что также соответствует действительности. Добавим, что спатий, квант пространства, обладая тремя степенями свободы колебаний, имеет матрицу 000 (три прокрутки), что объясняет электрослабую и магнитную нейтральность пространства, а также отсутствие у него признаков собственного углового момента количества движения (спина) и реакции на сильное (цветовое) взаимодействие.
Излишне говорить, что квантовые свойства, выражаемые матрицей суперструны, образуют нерасторжимо целостную систему, что делает матрицу суперструны основой единой теории поля. Эвристические возможности матрицы суперструны значительны. Например, электрический заряд позитрона (античастицы электрона) имеет матрицу 111 (три волны), тогда как электрический заряд электрона обладает матрицей
Спин
00 - 0 (№ 1)
01 - 1/2 (№ 2)
11 - 1 (№ 3) 02 - 1 (№ 3)
12 - 3/2 (№ 4) 22 - 2 (№ 5)
Электрослабый и магнитный заряды
000 - 0
001 - 1/3 (№ 1)
011 - 2/3 (№ 2)
002 - 2/3 (№ 2)
012 - 1 (№ 3)
111 - 1 (№ 3) 022 - 4/3 (№ 4)
112 - 4/3 (№ 4) 122 - 5/3 (№ 5) 222 - 2 (№ 6)
Цветовой заряд 0000 - 0 0001 - 1/4 (№ 1) 0011 - 1/2 (№ 2) 0002 - 1/2 (№ 2)
0111 - 3/4 (№ 3) 0012 - 3/4 (№ 3)
0112 - 1 (№ 4) 0022 - 1 (№ 4)
1111 - 1 (№ 4) 0122 - 5/4 (№ 5)
1112 - 5/4 (№ 5) 0222 - 6/4 (№ 6) 1122 - 6/4 (№ 6) 1222 - 7/4 (№ 7) 2222 - 2 (№ 8)
012, 210, 120, 021, 102, 201 (две прокрутки + две волны). Отсюда следуют две вещи.
Во-первых, поскольку волна энергичнее прокрутки, электрический заряд позитрона (1,3183 е, где е - заряд электрона) несколько сильнее электрического заряда электрона, что можно проверить экспериментально. Так, позитрон должен рассеиваться на заряженной мишени под меньшим углом, нежели электрон, поскольку в силу большего заряда позитрона его рассеяние начнется раньше и, соответственно, под меньшим углом.
Во-вторых, в момент рождения электронов и позитронов через 3,22х10-5 с после Большого взрыва, породившего Вселенную, позитронов должно было быть в 36 раз меньше, чем электронов. Вселенная тогда имела радиус всего в 9,652 км. В столь малом объеме электроны моментально подавили позитроны путем взаимной аннигиляции, после чего образование антивещества во Вселенной стало невозможным, что объясняет его отсутствие в сколь-нибудь заметных количествах в нынешней Вселенной.
Другой пример касается происхождения и природы расхождения квантово-механических Бозе - Эйнштейна и Ферми -Дирака статистик. Согласно, статистике Бозе - Эйнштейна, в одном и том же квантовом состоянии может находиться любое число бозонов (частиц с нулевым или целочисленным спином), образующих некую единую систему. Напротив, согласно статистике Ферми - Дирака, в одном и том же квантовом состоянии не могут находиться два и более фермионов (частиц с дробным спином). Проще сказать, бозоны неограниченно контактны, а фермионы совершенно неконтактны. Физическая (подчеркнем, физическая!)
подоплека расхождений названных статистик неясна и в рамках традиционной квантовой механики, по-видимому, не может быть прояснена.
Матрица суперструны дает здесь элементарное решение. Как мы помним, спиновые матричные числа для бозонов выглядят абсолютно симметрично: как 00, 11, 22 (две прокрутки; две волны; две прокрутки + две волны). Поэтому при контакте бозонов их симметричные пары спиновых степеней свободы колебаний исключают дисгармонию спинов для любого количества контактирующих бозонов, что позволяет им образовывать единую систему.
Напротив, спиновые матричные числа для фермионов выглядят абсолютно несимметрично: как 01, 12 (одна прокрутка + одна волна; одна волна + одна прокрутка, одна волна). Поэтому при контакте фермионов их пары спиновых степеней свободы колебаний, будучи несимметричными, исключают гармонию спинов контактирующих фермионов и мешают им создавать единую систему.
Отдельной строкой отметим спиновое матричное число 02 (одна прокрутка + одна прокрутка, одна волна), отвечающее бозонам лептокваркам-Х и имеющим колоссальные массы 4,177х1014 ГэВ/с2 (гигаэлектрон-вольт) и 1,044х1015 ГэВ/с2 соответственно. Благодаря своему несимметричному спиновому матричному числу лептоквар-ки теоретически способны нарушать статистику Бозе - Эйнштейна и соответствовать статистике Ферми - Дирака. Однако лептокварки располагают восемью цветовыми зарядами, сообщающими им различные квантовые состояния, позволяющие обходить ограничения статистики Ферми - Дирака. Поэтому леп-токварки, имея асимметричный спин фермионов, все-таки ведут себя как бозоны.
ПРИЗНАКИ МИРОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ
С точки зрения квантовой механики все элементарные частицы микромира образуют те или иные поля. Так, частицы с полуцелыми спинами образуют спинор-ные поля. Таковы суперсимметричные фермионы - гравитино со спином 3/2, но об их спинор-ном поле нам мало что известно. Напротив, нейтрино, электроно-подобные частицы и кварки, обладающие спином 1/2, образуют спинорные поля, теоретически доступные изучению. На деле поддается изучению только спи-норное поле электрона, поскольку родственные ему мюоны и тау-частицы недолговечны, нейтрино неуловимы, а кварки недоступны. Поэтому первичные спинор-ные поля известны нам хуже всего. Интерес представляет следующее наблюдение.
Частицы с полуцелым спином (фермионы) не могут находиться в одинаковом квантовом состоянии в одной системе (см. выше). Среди суперсимметричных ферми-онов имеются сверхмассивные ча-стицы.Судя по всему, к фермионам надо относить не только максимо-ны, предельно массивные суперсимметричные частицы с массой 1,218х1019 ГэВ/с2 (гигаэлектрон-вольт), но и саму космологическую сингулярность (с массой в 1,221х1019 ГэВ/с2 и 3,386х10139 степенями свободы колебаний), которая породила нашу Вселенную и как элементарное образование относилась к суперсимметричным частицам. Отсюда следуют две вещи.
Во-первых, суперсимметричная космологическая сингулярность должна была породить суперсимметричную Вселенную, то есть Вселенную, состоящую из суперсимметричных частиц. И действительно, Вселенная на 96 % по массе состоит из «холодного темного вещества». Оно не наблюдаемо, потому что не
взаимодействует с электромагнитными полями, что характерно для суперсимметричных частиц. Что же касается 4 % обычного «горячего светлого вещества» Вселенной,то оно закономерно возникло как стандартное 4 %-е статистическое отклонение от нормы.
Во-вторых, будучи суперфер-мионом, космологическая сингулярность не могла соседствовать с подобной себе космологической сингулярностью, что проливает некоторый свет на предысторию нашей Вселенной. Проще сказать, космологическая сингулярность не может быть частью системы подобных себе образований, других космологических сингулярностей. Это согласуется с гипотезой о том, что космологическая сингулярность являлась частью так называемого Вечно Изменяющегося Мира, состоящего из неповторимых образований (доменов, см. далее).
Другие типы полей известны нам лучше. Это поля бозонов, то есть частиц с нулевым или целочисленным спином. Такие поля в трех вариантах представлены в «горячем светлом веществе».
Во-первых, мы имеем тензорное поле гравитонов, частиц тяготения со спином 2. Это - равномерное ненаправленное поле. Мы знакомы с ним эмпирически.
Во-вторых, хорошо известно векторное поле фотонов, частиц электромагнитного поля со спином 1. Это - неравномерное направленное поле. Мы также знакомы с ним эмпирически. Нетрудно видеть, что векторное поле противоположно тензорному полю. Возникает вопрос: что могло быть предковым полем для этих противоположных полей?
В-третьих, мы имеем представление о скалярном поле ак-сионов и бозонов Хиггса - частиц со спином 0. Это - неравномерное ненаправленное поле. Мы плохо знаем его эмпирически.
Первые аксионы уже обнаружены, а бозоны Хиггса предполагается получить на Большом адрон-ном коллайдере в 2013 году. Бозоны Хиггса способны передавать массу покоя. Аксионы могут распадаться на пару позитронов и повышать их выход при некоторых реакциях слабого взаимодействия. Особенности скалярного поля делают его очевидным предком для векторного и тензорного полей, что представляет интерес для построения единой теории поля.
В самом деле скалярное поле неравномерно и ненаправле-но. Если оно почему-либо станет неравномерным, но направленным, мы получим неравномерное направленное векторное поле. А если скалярное поле станет равномерным, но останется ненаправленным, мы получим равномерное ненаправленное тензорное поле. Поэтому можно говорить о происхождении тензорного и векторного полей от скалярного поля. Скалярное поле представляется самым древним.
Другой признак древности скалярного поля состоит в следующем. Как мы помним, суперструны и спатии пребывают в постоянном колебательном движении. Но откуда оно взялось и чем поддерживается? Можно было бы сказать, что колебания суперструн и спатиев поддерживаются их энергией. Однако выше мы видели, что сама энергия суперструн и спати-ев является не чем иным, как колебательным движением, и никакой потусторонней энергии не существует. Попробуем рассуждать иначе.
Допустим, колеблющимся суперструнам и спатиям предшествовало древнее скалярное поле. Оно, как мы помним, неравномерное и ненаправленное. В чем материально выражались эти особенности? По-видимому, в том, что некие материальные
образования вели себя неравномерно и ненаправленно, то есть произвольно колебались. Вполне возможно, что мы, обитатели макромира, воспринимаем или называем эти произвольные колебания древнего скалярного поля колеблющимися суперструнами. Колебания же суперструн, как мы видели выше, автоматически порождают их прокрутки и волны, на которых, в свою очередь, зиждется матрица суперструны, а следовательно, микромир и далее -макромир. Складывается своеобразная генеалогия Мироздания, в основе которой лежит скалярное поле, из которого вырастает мир суперструн и прочие формы мироустройства.
Здесь следует оговорить философскую сторону вопроса. Всякий нормальный человек убежден, что он окружен сонмом в разной степени твердых движущихся предметов, составляющих материальное бытие. Но что такое эта их твердость? Ну как же, это очевидно! - воскликнет любой из нас. А между тем ничего очевидного здесь нет, и никакого потустороннего качества твердости не существует. Все обстоит несколько иначе.
Возьмем, к примеру, вентилятор или пропеллер. Пока их лопасти покоятся, мы с легкостью просунем между ними руку. Но вот они пришли в бешеное движение и превратились в сплошной, непроницаемый диск, приобретя у нас на глазах качество твердости. Теперь нам не просунуть между их лопастями руку. Теперь вспомним суперструны. Если бы их остановить (что, конечно, невозможно), между их ощетиненными степенями свободы можно будет легко продеть инородное тело. Но если пустить их двигаться (что является их постоянным состоянием), они превратятся в плотные, непроницаемые тельца, совокупности которых образуют твердые тела.
Именно таково происхождение качества твердости и непроницаемости как бы из ничего в нашем мире.
Примерно таким же образом обстоит дело с самими суперструнами и спатиями. Нет никаких оснований считать их неким квантовым веществом, к чему призывают нас стереотипы человеческого мышления. Скорее, неравномерности и «ненаправленности» древнего скалярного поля, ведущие себя как колеблющиеся суперструны и спатии, способны как бы соткаться в нечто вроде квантового тумана. Его поведение мы интерпретируем как поведение квантованного пространства (оно, между прочим, и впрямь зыбко) и снующих по нему девятимерных суперструн, чье бешеное биение в минимальном объеме заполняет его (объем) настолько, что мы приписываем ему свойство непроницаемости.
Можно спросить: а где же тогда материя? Но это материя и есть, и никакой предполагаемой нами твердокаменной материи в микромире никогда не существовало. При этом речь не идет о том, что описанные явления представляют собой какие-то платоновские идеи. Вышеописанные явления не отвечают ни человеческим идеям, ни человеческим представлениям о вещественности, сложившимся в макромире. Представляется совершенно естественным, что ткань микромира принципиально отличается от ткани макромира. Необходимо лишь показать, каким образом диковинная и туманная ткань микромира превращается в привычную и прочную ткань макромира. Мы попытались это сделать выше.
Однако встает вопрос: что представляет собой древнее скалярное поле? Ответ напрашивается сам собой. Если по древнему скалярному полю скользят суперструны и спатии и вообще суще-
ствуют только потому, что скользят по нему (см. выше), то древнее скалярное поле представляет собой не что иное, как пресловутую мировую поверхность. Эта скалярная мировая поверхность пронизывает нашу Вселенную, и именно поэтому наша Вселенная на 96 % состоит из «холодного темного вещества», обслуживаемого скалярными полями (сней-тринными, сэлектронными, сквар-ковыми).
Мировая поверхность - это неоднородный материал, который не может быть поляризован (точно ориентирован), что, собственно, означает неравномерность и ненаправленность. Между тем неоднородность сама по себе предполагает направленность, и, следовательно, скалярная мировая поверхность, по сути, противоречива. Это ее свойство объясняет диалектичность известного нам мира при том, что в больших масштабах он однороден (в масштабах свыше 1,63 млрд световых лет, или 1,54х1022 км). Такое противоречивое положение вещей гармонирует со свойствами мировой поверхности.
Однако откуда взялась эта скалярная мировая поверхность?
КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ СИНГУЛЯРНОСТЬ
С точки зрения физической теории суперсимметрии обычным элементарным частицам соответствуют так называемые суперсимметричные частицы. Они отличаются от обычных частиц большей массой и, главное, спином. Например, фермионам - кваркам со спином 1/2 соответствуют супербозоны скварки со спином 0. Бозонам же, например, Хиггса со спином 0 соответствуют супер-фермионы - хиггсино со спином 1/2. Пара суперфермионов - хиг-гсино могла бы объединиться в скалярный бозон Хиггса.
Как упоминалось выше, есть основания считать, что космоло-
гическая сингулярность как сверхмассивная элементарная частица представляла собой суперферми-он со спином 1/2. Подобное предположение основано на следующем соображении.
Согласно общепризнанному мнению, сонм первичных суперструн возник разом после Большого взрыва. С философской точки зрения данное мнение представляется странным, и вот почему. Согласно этому мнению, разом должен был возникнуть весь спектр первичных элементарных частиц: от сверхлегкого гравитона (масса 8,556х10-34 эВ/с2) со спином 2 до сверхтяжелого магнитного монополя (масса 1,003х1016 ГэВ/с2) со спином 1/2. Отсюда следует, что на формирование элементарных частиц внешние условия среды не оказывали ни малейшего влияния. При этом соответствующие убеждения идут рука об руку с непониманием природы массы покоя и спина. Мы не считаем возможным разделять эти разрозненные догадки. То обстоятельство, что первичные элементарные частицы мыслятся в традиционной космогонии безмассовыми и лишь затем приобретшими массу благодаря волшебному «нарушению симметрии» (одинаковости по безмассовости) с философской точки зрения сродни недоразумению, поскольку безмас-совость равносильна несуществованию (см. выше).
По нашему мнению, масса покоя представляет собой деформацию объема колебаний суперструны (см. выше). Деформация объема колебаний суперструны нарастает со временем. Отсюда следует, что сверхлегкий гравитон является древнейшей суперструной (несомненно), а сверхтяжелый магнитный монополь относится к молодым частицам. По мере роста масс у определенных суперструн их спин снижается. Это происходит потому, что у деформированных суперструн спиновым сте-
пеням свободы трудно сохранять сложные моды (способы) колебаний, а их упрощение автоматически снижает спин (см. выше). Подчеркнем, что взаимосвязи квантовых чисел (свойств) в различных филах суперструн строятся независимо.
Фила суперструн - это череда суперструн, происходящих одна от другой. Примером филы суперструн может служить последовательность таких тяжелеющих суперструн, как гравитон (спин 2) -гравитино(спин 3/2) -гравифотон (спин 1) - голдстино (спин 1/2) -гравискаляр (спин 0). В аналогичные филы объединяются и все прочие суперструны в зависимости от своих свойств. Космологический интерес представляет следующая фила суперструн: гравитон (спин 2) - гравитино (спин 3/2, масса 2,053х10-32 эВ/с2) - лептокварки-Х, ^ (спин 1) - магнитный монополь (спин 1/2) - стеллион (спин 0, масса 2,406х1017 ГэВ/ с2) - стеллино (спин 1/2, масса 5,775х1018 ГэВ/с2) - максимон (спин 1/2, масса 1,218х1019 ГэВ/с2) космологическая сингулярность (спин 1/2, масса 1,221х1019 ГэВ/с2). Стеллино, максимон и космологическая сингулярность представляют собой триплет (тройку) суперсимметричных частиц.
С точки зрения матрицы суперструны (см. выше) сакраментальный вопрос о том, каким образом в космологическую сингулярность помещается целая Вселенная, имеет несложное решение. Кванты пространства спатии имеют три степени свободы колебаний, суперструны - девять, а космологическая сингулярность -3,386х10139 степеней свободы колебаний. Именно поэтому космологическая сингулярность, имеющая ничтожную массу в 2,177х10-5 г, способна вместить в себя целую Вселенную. Здесь даже нет никакого парадокса, поскольку космологическая сингулярность может вместить в себя вовсе не мас-
су (вес)Вселенной, а степени свободы колебаний всех суперструн и спатиев, составляющих Вселенную. Решение этой проблемы представляется еще одним плюсом матрицы суперструн.
В свете вышесказанного порядок рождения Вселенной в Большом взрыве предстает в вполне определенном свете. Если космологическая сингулярность являлась суперфермионом со спином 1/2, то она закономерно должна была превратиться в нечто с нулевым спином, то есть, надо думать, в скалярную мировую поверхность. Следует подчеркнуть еще вот что. Иногда выдвигаются легкомысленные идеи насчет того, что Большой взрыв, породивший нашу Вселенную, представлял из себя взрыв как от взрывчатки. Последняя такая идея (январь 2011 года) вообще предполагает нечто странное: что Большой взрыв - это аннигиляция вещества и антивещества, существование которых, таким образом, должно было предшествовать возникновению Вселенной, порождающей вещество и антивещество. Эта, с позволения сказать, «идея» возникла в недрах современной инфантильной науки, чуждой широких обобщений, и ее алогизм мы не беремся комментировать. Вернемся, однако, к менее экзотической модели Большого взрыва.
Космологическая сингулярность представляла собой суперструну с 3,386х10139 степенями свободы колебаний (см. выше). Существовала вероятность что в какой-то момент одно из этих бесчисленных направлений колебаний направится против самого себя. Это, понятно, совершенно невозможно, и сама угроза подобного события должна была вызвать распад космологической сингулярности безо всякой взрывчатки. Одно колебание суперструны (в том числе космологической сингулярности) осу-
ществляется за один планковский квант времени в 5,391х10-44 с. Нетрудно рассчитать, что для реализации указанного количества возможных колебаний суперструны-сингулярности и, соответственно, для реализации распада космологической сингулярности требуется
1 093 234 200 000 000 000 000 лет. Поскольку такой же срок требуется для формирования космологической сингулярности, полное вероятное время жизни сингулярности составит
2 186 468 400 000 000 000 000 лет, то есть около 2,2 секстиллиона лет. С человеческой точки зрения, подобная продолжительность равноценна вечности, что как нельзя лучше отвечает нашим представлениям о долговечности космологической сингулярности.
Но вот она готова распасться безо всякой взрывчатки и мифического довселенского антивещества. Этот распад пойдет опять-таки не по схеме взрыво-техники. Дело в том, что формирование сингулярности завершается усвоением ею так называемого сингулярного заряда, состоящего из 8,229х1069 степеней свободы колебаний. Сингулярный заряд стабилизирует космологическую сингулярность. Однако когда по вероятностным причинам наступает время ей распасться, сингулярный заряд отделяется от космологической сингулярности первым. То есть распад сингулярности представляет собой не какое-то анархическое явление, а вполне упорядоченный, последовательный процесс.
Отделившийся за один план-ковский квант времени сингулярный заряд обращается в скалярную мировую поверхность. Она существует не абстрактно, а в виде своих трехмерных натяжений, то есть квантов пространства спатиев, которых во Вселенной насчитывается 2,743х1069. Следует напомнить, что пространство
не имеет спина, а потому его ска-лярность следует понимать условно: как указание на неравномерность и ненаправленность. Ненаправленность выражается в изотропности, равноценности трех измерений пространства, а неравномерность означает, что пространство дискретно, квантовано, состоит из спатиев, о чем подробно говорилось выше.
В следующий планковский квант времени остаток космологической сингулярности разошелся на 3,762х10138 девятимерных суперструн, образующих все виды вещества и излучения во Вселенной. Девятимерность суперструн, несомненно, обусловлена трехмерностью пространства, каждое измерение которого само обросло дополнительными степенями свободы трехмерно, что воплотилось в девятимерную модель суперструны. Эта модель, в свою очередь, объясняет состав квантовых чисел суперструн. Две моды (способа) их колебаний составляют спин, еще три моды -электрослабый и магнитный заряды и, наконец, четыре моды -цветовой заряд. Далее, двуслож-ность матричного спина объясняет то обстоятельство, что реальный квантово-механический спин измеряется в половинах постоянной Планка. Затем трехсложность матричного электрослабого и магнитного заряда объясняет, почему реальный электрический заряд кратен 1/3 заряда электрона. И наконец, четырехсложность матричного цветового заряда объясняет набор из восьми цветовых зарядов, обслуживающий реальное сильное взаимодействие.
Мы хотим сказать, что с точки зрения матрицы суперструны ни особенности пространства, ни особенности суперструн, ни особенности их квантовых чисел (свойств) не являются случайными. Они все взаимосвязаны и пригодны для построения единой теории поля.
По мере расширения Вселенной мир элементарных частиц менялся по своим законам, выполняющимся по филам суперструн (см. выше). С появлением суперструн все больших масс их спин и электрический заряд (когда он имелся) снижались. Спустя 24 378 203 860 лет после Большого взрыва Вселенная схлоп-нется в обратном порядке по отношению к своему рождению и втянет мировую поверхность в недра новой космологической сингулярности. Следует подчеркнуть, что приращения или убыли ее массы по сравнению со старой космологической сингулярностью не ожидаются. Уверенность в подобном будущем зиждется на том, что новая космологическая сингулярность будет складываться не как снежный ком, а в соответствии с квантовыми правилами матрицы суперструны.
Полупериод жизни Вселенной составляет 12 189 101 930 лет. Однако в наши дни, спустя 13,(3) млрд лет после Большого взрыва, Вселенная продолжает по инерции расширяться на окраинах. В своем же центре, в районе Великого Аттрактора (галактического сверхскопления Абелль 3627), расположенного в 303,18 млн световых лет от нас, в Южном полушарии звездного неба по направлению к сверхскоплению галактик Гидра - Кентавр, - там Вселенная уже 1 144 231 403 года сжимается в соответствии с вышеуказанными расчетными сроками своей жизни. Когда гравитоны Великого Аттрактора достигнут границ Вселенной, красное смещение в спектрах звезд сменится фиолетовым смещением во вселенском масштабе. Напомним, что гравитоны распространяются в пять раз быстрее скорости света, а потому Вселенная станет фиолетовой скорее, чем хотелось бы.
ФАКТУРА МИРОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Как можно видеть, загадочная мировая поверхность ведет себя определенным образом. Она способна расширяться, однако не до бесконечности. Она также способна сжиматься, но тоже не беспредельно. Проще всего эти особенности объясняются тем, что мировая поверхность подчиняется квантовым ограничениям Планка. Так, она не может сжаться более чем на планковскую длину. С другой стороны, Вселенная не может расширяться бесконечно, так как бесконечное расширение грозит ей истончением сверх планковской длины, что невозможно по квантово-механическим причинам. Вдобавок мы подозреваем (см. выше), что во вселенском состоянии мировая поверхность обладает некоторыми свойствами скалярного поля, неравномерного, но ненаправленного. Напротив, в состоянии космологической сингулярности мировая поверхность имеет свойства супер-фермиона и спинорного поля, исключающего соседство схожих спинорных полей. Переход от су-перфермиона к скалярному полю закономерен. Нельзя ли вывести из названных особенностей какие-то конкретные представления о мировой поверхности? Разумеется, с нашей точки зрения, мировая поверхность существует в виде суперструн и спатиев. Однако что лежит в их основе, является их общим знаменателем?
Представим себе лист смятой мелованной бумаги. Сжатая, она стремится расправиться. Так же и космологическая сингулярность. Она сжата до минимального планковского объема и испещрена невообразимым количеством складок-степеней свободы колебаний, которые стремятся высвободиться, так как непомерное количество колебаний (см. выше) за планковский квант времени в планковском
объеме создает там нечто вроде избыточного давления. Однако сингулярный заряд удерживает космологическую сингулярность от распада. По статистическим причинам (см. выше) сингулярный заряд распадается, после чего происходит распад всей космологической сингулярности. Под влиянием внутреннего давления своих степеней свободы она расправляется наподобие пружины. Это обстоятельство объясняет парадоксальность Большого взрыва, состоящую вот в чем.
Все суперструны снимались с таящей космологической сингулярности кольцами, то есть как закольцованные гравитоны. Проще сказать, на месте былой сингулярности оказалось крохотное пространство спатиев, погруженное в сверхмощное поле тяготения. Оно неизбежно должно было сколлапсировать обратно в сингулярность. Этого не случилось потому, что новорожденная Вселенная продолжала расширяться под давлением бесчисленных степеней свободы распавшейся космологической сингулярности. То есть то, что мы называем Большим взрывом, являлось, собственно, не взрывам, а взры-вообразным расширением. Что, впрочем, одно и то же.
Если Вселенная расширялась как скомканная мелованная бумага, то она (Все ленная) должна была бы быть сплошь покрытой складками. Такое ожидание полностью соответствует действительности, поскольку реальная Вселенная сплошь покрыта складками суперструн (покрыта, разумеется, не сама Вселенная, а ее мировая поверхность). Расширившись за 12 189 101 930 лет до расчетного предела с поперечником в 24 378 203 860 световых лет, Вселенная продолжит расширение по инерции, как происходит в наши дни (см. выше). В результате мировая поверх-
ность Вселенной как бы растянется. Дальнейший вариант ее судьбы может быть таким. Истончившись до планковской длины, Вселенная прекратит расширение по квантово-механическим причинам, после чего гравитоны Великого Аттрактора и подчиненного им окружения станут стягивать Вселенную в ком целиком - до образования новой космологической сингулярности (см. выше). На наш взгляд, описанный сценарий реалистичен.
Как можно видеть из этого сценария, поведение Вселенной и ее мировой поверхности напоминает поведение упругого твердого тела (или жидкости, или газа), чего, конечно, не может быть, поскольку в микромире нет никаких твердых тел. Иными словами, мы близки к пониманию основных свойств мировой поверхности, но совершенно не понимаем ее природы. Чем же она могла бы быть?
Объективным свойством мировой поверхности можно считать свойство упругости, а точнее - свойство самосохранения. То есть свойство объекта сохранять симметричность самому себе во времени (извинимся за чересчур наукообразный стиль). Единственный реальный объект нашего мира, который способен исчезать и появляться как бы из ничего, - это волна микрообъектов, подчиняющаяся принципу неопределенности В. Гейзенбер-га. Согласно этому принципу, координаты и импульс (произведение массы на скорость) частицы не могут быть определены одновременно. Это свойство микромира, по-видимому, даже позволяет осуществлять квантовую теле-портацию, то есть моментальное перемещение фотона на расстоянии [9].
Волнообразная мировая поверхность типологически напоминает скалярное поле с его сгущениями и разряжениями. В таком случае мировая поверхность -
это волнообразно организованная материя. Подобная дефиниция отвечает известному наблюдению насчет того, что с уменьшением масштабов объектов их волновые свойства выражаются сильнее. Мировая поверхность, чем бы она ни была, обладает минимальными масштабами, а потому должна иметь максимально выраженные волновые свойства. Происхождение же волновых свойств мировой поверхности может быть таким.
Наша Вселенная и материнская для нее космологическая сингулярность, предположительно, являются областью, доменом, более обширного Мироздания [6, с. 37-42]. Поскольку причинно-следственный закон возник с рождением Вселенной [6, с. 33-37], для окружающего ее Мироздания он не характерен: там он может выполняться, а может и не выполняться, что и означает свободу от причинности. Поэтому в окружающем Вселенную Мироздании возможны самые необычные формы бытия. Это Вечно Изменяющийся Мир. Его области, домены, могли контактировать с космологической сингулярностью, что вызывало перепады в ее существовании, а это сообщило ее мировой поверхности волновые свойства. В частности, такими свойствами обладает превращение космологической сингулярности во Вселенную: Вселенная поначалу разрастается, а потом спадает, что напоминает развитие позитивной фазы какого-то волнового процесса. К природе материальной основы этого волнового процесса можно подойти следующим образом.
В обыденном понимании пространство представляет собой абсолютную пустоту, лишенную каких-либо физических свойств. В представлениях теории относительности пространству приписывается эластичность и чувствительность к полю тяготения,
что позволяет пространству изгибаться и сминаться в произвольные складки, между которыми с точки зрения научной фантастики и теории суперструн образца 1984 года возможны переходы, позволяющие мгновенно преодолевать космические просторы через так называемые червоточины, или кротовые норы [1, с. 155186; 2, с. 464-471].
С точки зрения обновленной теории суперструн кванты пространства спатии непригодны для создания в них «кротовых нор». Спа-тии, обладающие крохотной массой покоя в 2,652х10-34 эВ/с2, или 5,084х10-67 г, конечно, подвержены силам гравитации и, подобно песчинкам, способны собираться в какие-то сгущения вокруг тяготеющих масс, создавая окружающие разряжения. Однако, как и положено квантам, спатии в любом случае поведут себя, как песчинки, и никогда не создадут популярного в теории суперструн образца 1984 года «листового пространства», способного складываться пополам, чтобы создать «кротовые норы», мечту научной фантастики.
Спустя 12 189 101 930 лет после Большого взрыва, или 1 144 231 403 года назад в центре Вселенной (в области Великого Аттрактора), ее расширение сменилось сжатием. Поэтому положение дел во Вселенной на указанный момент времени мы называем типовым. Типовая плотность пространства спатиев составляла 1,633х10-138 г/см2. Ныне она снизилась до 2,606х10-139 г/см3. Соответственно типовая плотность вещества во Вселенной достигала 5,84х10-30 г/см3хсм2, а теперь снизилась до 9,322х10-31 г/см3хсм2. Поскольку критическая плотность вещества, замыкающая Вселенную, оценивается в 10-29 г/см3 [1, с. 157], Вселенную можно считать открытой, гравитационно не запертой, что отвечает чаяниям
сторонников концепции «темной энергии», ожидающих бесконечного расширения Вселенной. Разочаруем их и напомним, что по «истончении» пространства и вещества Вселенной до планков-ской длины вселенское расширение автоматически остановится по квантово-механическим причинам.
Интереснее другое. Типовая плотность вещества и спатиев пространства, в сущности, приблизительно равна критической плотности вещества во Вселенной. Вполне возможно, что смена расширения Вселенной произошла из-за снижения ее плотности до критического уровня. По существу, это было бы вполне естественно. В таком случае модель существования Вселенной представляется простой. Вселенная расширяется до момента достижения ее веществом уровня критической плотности (9 674 496 613 лет от Большого взрыва, или 3 658 836 727 лет назад), после чего наступает сжатие Вселенной. Это происходит с некоторой задержкой, в силу чего типовая плотность Вселенной оказывается чуть ниже критической плотности на 4,160х10-30 г/см3, что, вообще-то говоря, сопоставимо с достигнутой типовой плотностью Вселенной, откуда следует, что точное значение критической плотности Вселенной составляет, вероятно, 1,168х10-29 г/см3, что соответствует полураспаду плотности Вселенной по инерции по достижении критической плотности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Насколько можно судить по существующим на настоящий момент данным, мировая поверхность ныне представляет собой среду с плотностью в 2,606х10-139 г/см3, тогда как средняя плотность вещества во Вселенной достигает 9,322х10-31 г/см3хсм2. В настоящее время этот результат пред-
ставляет теоретический интерес. Однако для космической связи будущего интерес может стать практическим.
Литература
1. Грин Б. Элегантная Вселенная: Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. 4-е изд. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 288 с.
2. Грин Б. Ткань космоса: пространство, время и текстура реальности. М.: Кн. дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 608 с.
3. Грин М. Теория суперструн в реальном мире // Успехи физических наук. 1986. Т. 150. Вып. 4. С. 577-579.
4. Грин М. Суперструны // В мире науки. 1986. № 11. С. 24-38.
5. Грин М. и др. Теория суперструн: в 2 т. Т. 1: Введение. Т. 2: Петлевые амплитуды, аномалии и феноменология. М.: Мир, 1990. Т. 1. 518 с.; Т. 2. 656 с.
6. Клягин Н.В. Современная научная картина мира: учеб. пособие. М.: Университетская книга; Логос, 2007. 264 с.
7. Клягин Н.В. В ожидании супер-коллайдера // Высшее образование сегодня. 2009. № 6. С. 14-23.
8. Клягин Н.В. Суперколлайдеры и философия // Философия и культура. 2009. № 11. С. 57-75.
9. Bouwmeester D. et al. Experimental quantum teleportation // Nature. 1997. Vol. 390, № 6660. Р. 575580.
10. Duff M., Sutton C. The membrane at the end of the Universe // New scientist. 1988. Vol. 118, № 1619. Р. 67-71.
11. Green M.B., Schwarz J.H. Anomaly cancellations in supersymmetric D = 10 gauge theory and superstring theory // Physics Letters: Sect. B: Nuclear Physics and Particle Physics. 1984. Vol. 149B, № 1, 2, 3. Р. 117-122.
12. Kaku M. Into the eleventh dimension // New scientist. 1997. Vol. 153, № 2065. Р. 32-36.
