Свежие комментарии

  • Николай Белянин
    https://www.youtube.com/watch?v=R1NCClfoFtMСтатья "Гранитные...
  • eugenyp
    Большого взрыва не было. Была генерация вещества, причем генерация происходила в двух, трех точках, продукты генераци...Статья "Без Больш...
  • Николай Астров
    Для какого именно "одного человека", по-Вашему, могла быть написана Библия, если она писалась разными людьми в течени...Книга "В мире стр...

Статья "Без Большого Взрыва". Глава 10

Диалектика дискретности

Идея дискретности пространства-времени не получила серьёзного развития и признания в науке прежде всего потому, что основные её положения вступают в непримиримое противоречие с общепринятыми научными представлениями.

Вспомним школьный курс геометрии. Любой отрезок прямой, каким бы большим или малым он ни был, состоит из бесконечно большого количества точек, каждая из которых имеет размер, равный нулю. Если мы подойдём к этому вопросу с позиций дискретности пространства-времени  (ДПВ), то вынуждены будем с этим не согласиться. Хотя геометрическая точка и имеет нулевой размер, расстояние между двумя различными точками не может быть меньше кванта дистанции. Поэтому количество геометрических точек на любом конечном отрезке не может быть бесконечно большим и определяется исключительно длиной отрезка:

Статья "Без Большого Взрыва". Глава 10

Статья "Без Большого Взрыва". Глава 10

где r — длина отрезка, r0 — квант дистанции. Эта простенькая формула иллюстрируется приводимым рисунком, на котором для наглядности кванты дистанции, составляющие отрезок, изображены разными цветами. Однако обычная геометрия имеет дело с отрезками, на которых умещается очень большое число квантов дистанции, и любое из этих чисел можно считать бесконечно большим.

Скажем, если длина отрезка составляет всего лишь один сантиметр, то в квантах дистанции его длина выражается числом  4,37577·1032, а для отрезка длиной в десять сантиметров — 4,37577·1033. И, хотя понятно, что второе из этих чисел больше первого в десять раз, оба они в привычных нам масштабах столь велики, что в некоторых случаях может быть вполне правомерным считать эти числа бесконечно большими, а потому равномощными друг другу.

Основы геометрии закладывались в те стародавние времена, когда все геометрические задачи укладывались в бытовые рамки, где не играли никакой роли факторы искривления пространства, — даже факт шарообразности Земли не учитывался. Несколько тысячелетий назад не было никакой необходимости решать задачи в масштабах миллиардных долей миллиметра или триллиона километров; правила геометрии Евклида были перенесены на эти масштабы уже в наше время, причём совершенно автоматически и без всяких на то оснований. И, хотя впоследствии были предприняты попытки создания геометрии, отличной от евклидовой и более адекватной свойствам реального пространства на внебытовом уровне, общая ситуация не изменилась — абстрактное мышление математиков во многом так и осталось на уровне древнегреческого родоначальника теоретического землемерия.

Давайте попытаемся соединить геометрию с диалектикой. Любой отрезок, состоящий из множества точек, можно уподобить процессу, состоящему из множества событий. Подобно тому, как любой реальный отрезок прямой проводится на бумаге в виде последовательности точек, так и любой реальный процесс в природе представляется в виде последовательности событий, каждое из которых является следствием предыдущего события и причиной последующего. Если на любом отрезке количество точек бесконечно велико, то бесконечно велико и количество событий, образующих любой процесс. Для определённости рассмотрим процесс столкновения двух шаров на плоскости, попытаясь при этом вникнуть в самую глубину явления.

Поначалу мы имеем одно событие А: оба шара движутся навстречу друг другу. Скорости шаров и расстояние между ними в данном случае нас мало интересуют, вполне достаточно того, что столкновение когда-либо произойдёт… И вот оно происходит (событие В). После столкновения шары изменяют направление и скорости своего движения — это событие С. Однако как между А и В, так и между В и С происходит множество других событий. В частности, в момент удара шары деформируются, нагреваются, проявляют свои упругие свойства и т.д. Ясно, что изучать этот процесс можно очень глубоко (скажем, можно учесть изменения в кристаллических решётках вещества шаров, а при желании и взаимодействие электронных оболочек и ядер атомов, из которых они состоят), соответственно и количество событий в этом процессе может быть очень и очень велико. Настолько велико, что можно с чистой совестью считать его бесконечно большим. В физике, построенной на принципах евклидовой геометрии, когда каждому событию процесса АВС сопоставлена точка отрезка АС. Однако рано или поздно мы сталкиваемся при этом с проблемой, о которой обычно никто не задумывается. Процесс столкновения шаров длится вполне определённое время, в течение которого происходит бесконечное множество событий. Это означает, что продолжительность каждого из этих событий равна нулю, и промежуток времени между любыми двумя событиями равен нулю. И — как завершение парадокса — общая продолжительность процесса также должна быть равна нулю.

Кажущееся решение парадокса состоит в том, что ∞·0 ≠ 0. Однако, если подойти к проблеме без абстракций, этим парадокс всё же не решается — чтобы понять это, достаточно вспомнить, что операция умножения является лишь формой операции многократного сложения числа с самим собой. Иначе говоря, умножение — не самостоятельная математическая операция, а всего лишь замена мультипликативного суммирования.  А сколько ни складывай нуль с нулём, ничего больше нуля всё равно получиться не может. В реальном мире понятие бесконечности, удобное для математического описания отдельных процессов, остаётся голой абстракцией, применяемой только из соображений удобства, и ничего более (поскольку ни о какой бесконечности в конечной квазистационарной Вселенной всерьёз рассуждать невозможно). Бесконечное количество событий в любом процессе конечной продолжительности неизбежно приводит к тому, что промежуток времени между двумя событиями равен нулю, — а это означает, что между ними нельзя поместить никакого одного промежуточного события, и тем не менее можно  "втиснуть" сколь угодно много событий. Странность ситуации можно попытаться объяснить с позиций ДПВ: в действительности минимальный промежуток времени между любыми двумя событиями не равен нулю (соответственно и расстояние между любыми двумя точками отрезка не равно нулю). При таком подходе никакого парадокса не возникает, поскольку число событий в любом процессе (равно как и точек на любом отрезке) всегда хотя и велико, но всё же конечно. И всегда можно найти два таких события, между которыми нет и не может быть никаких промежуточных событий (и две таких точки отрезка, между которыми нет промежуточных точек). Такое возможно, если эти события разделены промежутком времени, равному кванту времени (а точки — расстоянием, равным кванту дистанции). Это означает, что одно из таких событий является прямой причиной другого, а второе, в свою очередь, прямым следствием первого. В макроскопических процессах (к которым относятся и процессы взаимодействия элементарных частиц, размеры которых на двадцать и более порядков больше кванта дистанции в ДПВ) количество таких элементарных событий настолько велико, что мы считаем его бесконечно большим.

Таким образом, с точки зрения теории ДПВ любой процесс в природе можно представить в виде конечной цепочки событий и тем самым от начала до конца проследить причинно-следственные связи, т.е. познать этот процесс. С позиций же непрерывности пространства-времени любой процесс принципиально непознаваем, поскольку состоит из бесконечного количества событий, между которыми существует бесконечное количество причинно-следственных связей. Откровенно говоря, между двумя этими концептуально разными подходами в привычных нам масштабах нет разницы (когда количество событий в процессе или количество точек на отрезке измеряется десяти- или двадцатисемизначными числами), так что на бытовом уровне учитывать дискретность пространства-времени попросту не имеет смысла. А вот в масштабах микромира, уже на уровне элементарных частиц, разница может быть, причём вполне ощутимая.

Процесс столкновения и аннигиляции электрона и позитрона внешне подобен рассмотренному выше процессу столкновения шаров. Однако, если посмотреть на него внимательнее, общего между ними мало. Прежде всего, очень сложно доказать, что и этот процесс включает в себя бесконечно много промежуточных событий. И дело тут не только в размерах, скоростях, наличии или отсутствии  электрического заряда. Куда важнее то обстоятельство, что бильярдные шары состоят из огромного количества атомов и молекул, и это нам хорошо известно, зато о внутренней структуре электрона и позитрона мы не знаем абсолютно ничего и, как будет показано ниже, не имеем никаких шансов узнать.  По этой причине процесс аннигиляции электрон-позитронной пары состоит из трёх  событий: "пара частиц — столкновение — образование пары фотонов". Можно сколько угодно фантазировать, пытаясь представить этот процесс более подробно, однако это всё так и останется на уровне фантазий, лишённых практического подтверждения, поскольку мы ничего не знаем и не можем узнать о внутренней структуре элементарных частиц.

Структуру макроскопического тела мы можем выяснить, подвергнув объект "просвечиванию", — скажем, ультразвуком или рентгеновскими лучами (тут существует простая закономерность: чем меньше размер объекта и чем точнее мы хотим изучить его внутреннее строение, тем меньше длина применяемых для этого волн, — и тем больше их энергия). Если же попытаться проделать нечто подобное с отдельно взятой элементарной частицей, истинная структура её останется для нас тайной. Почему? Потому что для этого необходимо излучение с энергией, многократно превосходящей энергию покоя самой частицы, а это неизбежно приведёт к тому, что такое излучение радикально повлияет на структуру изучаемого объекта. В итоге то, что мы получим, будет лишь иллюзией познания, ничего не прибавляющей к нашему знанию о реальности.

Соотношение энергий покоящейся частицы и её же, разогнанной в современном ускорителе, примерно таково, как если бы для выяснения внутренней структуры грецкого ореха долбанули бы по нему паровым молотом в тонну весом, затем долго и с умным видом разглядывали бы мокрое пятно на наковальне и сказали бы, что орех состоял из воды.

Увидеть бильярдный шар можно не только в обычном свете, но и в радиоволнах длиной порядка сантиметра, т.е. с энергией около 3·10—24 Дж, что по сравнению с энергией покоя самого шара, вычисленной по формуле Эйнштейна для массы и энергии, составляет исчезающе малую величину порядка 10—40%. Даже если мы просветим шар рентгеновскими лучами, это соотношение не превысит 10—32%. Влияние рассеиваемого шаром излучения на структуру и форму самого шара совершенно ничтожно, и поэтому полученная таким способом картина внешнего и внутреннего строения шара может считаться абсолютно истинной. Однако, если бы мы попытались рассеять на бильярдном шаре поток частиц или волн, обладающих энергией, сравнимой с полной энергией самого шара (которая в триллионы раз превышает предел мечтаний наших "коллайдерщиков") — он был бы мгновенно уничтожен, и мы не успели бы ничего узнать ни о форме шара, ни о его размерах и массе, не говоря уж о его внутренней структуре и о свойствах материала, из которого он состоял.

Чтобы увидеть электрон, размер которого порядка 10—13 м, нужно воспользоваться "светом" с той же длиной волны (а лучше даже менее); энергия такого гамма-кванта (порядка 10—14 Дж) сравнима с энергией покоя электрона (8,18727·10—14 Дж). Для выявления внутренней структуры электрона пришлось бы использовать гамма-кванты с энергией ещё на несколько порядков выше. Пока что единственный результат подобного рода экспериментов выражался в том, что под воздействием таких высокоэнергичных лучей элементарные частицы разгонялись до огромных скоростей, но структуру свою упорно не раскрывали. Проще говоря, исследователи всё это время толкут воду в ступе, разгоняя частицы до огромных энергий и не получая взамен ничего. Помнится, ещё в школьные годы я читал, что некто защитил диссертацию на тему "Влияние десятиминутного бега по кругу на дыхательные функции свиньи швабской породы"... А нынешние физики гоняют по кругу протоны вместо свиней, вот и вся разница.  Если и есть некоторые иные результаты (в частности, наблюдение рассеяния встречных пучков протонов), толкования их выглядят крайне сомнительными и для познания попросту бесполезными. Ведь в таких экспериментах элементарные частицы переходят в иное — несвойственное им — энергетическое состояние.

В последние десятилетия учёные много спорят о том, из чего состоят элементарные частицы, проводят один за другим крайне дорогостоящие эксперименты, а воз и ныне там… Что это — каприз природы или её неосознанная мудрость, временные неудачи или заведомо бесполезные мучения? Очень хотелось бы поверить в безграничность познания, так ведь верить-то ничто и не мешает. А вот действительно познавать мир до бесконечности — не получается. И в этом нет никакой трагедии — более того, бесконечность познания имеет смысл лишь применительно к миру в целом, а не к какому-либо частному процессу, который по сути своей носит локальный характер и по этой причине не может быть познаваем до бесконечности. Помните знаменитое ленинское высказывание "Электрон так же неисчерпаем, как и атом"? С одной стороны, это означает, что электрон можно изучать до бесконечности. С другой стороны, это верно лишь в том случае, если атом действительно неисчерпаем. В ленинские времена так и казалось. А сто лет спустя (и даже раньше) многие поняли, что ни о какой "неисчерпаемости атома" и речи быть не может. Современное научное познание зашло в глубокий тупик как раз по причине нашего безудержного стремления "объять необъятное", которого на самом деле попросту нет.

Расчленив материю сначала на атомы, а потом на элементарные частицы, учёные мужи вознамерились расчленять её ещё глубже, а все свои неудачи на этом поприще объясняют тем, что пока не найден подходящий для поставленной цели инструмент. Провозглашаемая неограниченность научного познания являет собой великолепный способ неограниченного выкачивания денег на финансирование научных исследований, результаты которых на самом деле никому не нужны, поскольку не имеют и никогда не будут иметь никакого практического применения. И никто не задумывается над тем, существует ли такой инструмент вообще. Недавно заработал адронный коллайдер, в создание которого были вложены колоссальные материальные ресурсы, но ожидаемых великих открытий так и не сделано. Зато в печати появилось великое множество нелепейших слухов о том, что коллайдер якобы производит микроскопические "чёрные дыры", которые того гляди всосут в себя всю Землю вместе с нами. Между тем исследователи пока только мечтают разогнать на коллайдере протоны до энергии 14 ТэВ, что для создания "чёрной дыры" из протона явно маловато (особенно если учесть, что критическая энергия любой элементарной частицы более чем в 600 триллионов раз превышает эти несчастные 14 тераэлектронвольт).

Ну, хорошо, я готов допустить, что на некоем высочайшем энергетическом уровне нам удастся обнаружить кварки, из которых состоят протоны и прочие элементарные частицы. Затем мы начнём выяснять структуру кварков и выдвинем гипотезу, что они состоят из каких-нибудь шкварок. Рано или поздно придётся остановиться — или нет? Ведь все эти кварки-шкварки по сути своей будут искусственными частицами, — если протоны, электроны и прочие элементарные частицы встречаются в свободном виде в естественных условиях, то кварки и гипотетические субкварковые частицы будут возникать лишь в процессах, инициируемых и контролируемых человеком. Мне почему-то кажется (да и не мне одному), что в науке есть проблемы куда более насущные, чем получение кварков по себестоимости в полтора или два миллиарда долларов за штуку. Тем более, что получение это под очень большим вопросом. В отличие от разного рода паникёров, я не вижу в этих научных изысканиях никакой угрозы, — просто считаю их бесполезным и крайне дорогим развлечением. Какие бы частицы ни были получены в результате этих изысканий — они будут, по сути своей, являться лишь искусственными энергетическими состояниями уже известных элементарных частиц.

Как тут не вспомнить анекдот:

Учёным выделили деньги на то, чтобы найти способ делать повидло из фекалий. И они, потратив половину денег, решили задачу наполовину: есть ещё нельзя, но на хлеб уже мажется…

Вспомним историю физики последнего столетия. Когда было выяснено, что многочисленные и весьма разнообразные атомы химических элементов представляют собой разнообразные комбинации всего лишь трёх различных частиц (протона, нейтрона и электрона), некоторое время учёные наслаждались воцарившейся гармонией. Однако вскоре были открыты (причём в ходе разного рода экспериментов, то есть фактически искусственно) ещё несколько элементарных частиц, потом ещё несколько десятков. Когда общее число элементарных частиц перевалило за сотню, в рядах физиков возникла лёгкая паника — а не многовато ли? В столь вместительной таблице элементарных частиц никакой желанной гармонии уже никто не видел. И тогда вполне закономерно родилась теория кварков.

Поначалу все обрадовались тому, как легко и красиво можно было моделировать структуру сотен элементарных частиц всего лишь из трёх (снова трёх!..) типов кварков. Но, по мере развития теории и обогащения практики, трёх кварков оказалось явно недостаточно, и на свет появились версии о существовании кварков с новыми свойствами, недостававшими для полноты картины. Для объяснения взаимодействия между гипотетическими кварками пришлось придумать глюоны — частицы с совершенно невероятными свойствами (глюонное взаимодействие должно быть прямо пропорционально расстоянию между кварками)…  Не знаю точно, сколько кварков придумали лихие теоретики на нынешний день, но подозреваю, что их не намного меньше количества элементарных частиц. Когда читаешь всё, что написано на эту тему, остаётся лишь поражаться богатству и убожеству (одновременно!) фантазии теоретиков, приписывающих кварками такие невероятные и фактически ничего не значащие характеристики, как "цвет", "аромат", "очарование"… Так и хочется добавить к списку столь же бессмысленные в микромире понятия, как "моральный облик" или "вероисповедание". Как представишь этакий очаровательный малиновый кварк, благоухающий "шанелью №5", да ещё и истинного арийца, исповедующего дзен-буддизм, — ясно: такой "путь познания" заканчивается в "палате №6".

 

Между тем всё проще. Энергия покоя электрона равна 8,18727·10—14 Дж. Реальный радиус, как вычислено выше, 3,86144·10—13 м. Чтобы увидеть электрон или выявить его внутреннюю структуру, нужно облучить его гамма-квантами с длиной волны не более (а лучше менее) 3,86144·10—13 м (более длинные волны будут огибать его и не создадут реальной картины). Энергия такой волны, как легко подсчитать — 8,18727·10—14 Дж, что в точности равняется энергии покоя электрона. Кто-нибудь будет спорить, если я скажу, что это не может быть случайным совпадением? Те же расчёты можно провести и для протона, и для любой другой частицы. Итог во всех случаях будет один: энергия покоя и размер частицы соотносятся таким образом, что это устанавливает естественные ограничения на изучение её внутренней структуры. Облучая частицу потоком фотонов с энергией, многократно превышающей энергию покоя частицы, мы в принципе можем получить некоторые данные о её внутренней структуре, однако эти данные будут являть собой весьма иллюзорную картину, поскольку структура частицы под действием таких фотонов радикально изменится.

Представьте, что Э.Резерфорд в своём знаменитом опыте по изучению строения атома использовал не медленные α-частицы, а протоны из адронного коллайдера с энергией в десяток тераэлектронвольт. Естественно, о каком-то результате в этом случае нечего было бы даже мечтать, ибо такие "бешеные" протоны не рассеивались бы на ядрах атомов, а разносили бы их вдребезги, не создавая никакой картины рассеивания.

На какие бы ухищрения мы ни пошли, дальше пути нет. Элементарные частицы действительно элементарны, и рассуждать о том, из чего они состоят, можно сколько угодно, но проверить ни одну из гипотез на практике невозможно, поскольку мы неизбежно упираемся в непреодолимый естественный барьер, обусловленный самой природой элементарных частиц. Поэтому вполне правомерно было бы принять, что существуют лишь четыре вида элементарных частиц (протон-антипротон, электрон-позитрон, нейтрино и фотон), а все остальные представляют собой либо комбинации этих частиц (как нейтрон, который можно считать атомом водорода, находящемся в ином энергетическом состоянии), либо теми же частицами, но в ином состоянии (мезоны — различные ипостаси электрона, барионы и гипероны — воплощения протона в иных энергетических состояниях, нейтрино всех видов — "обычное" нейтрино, по-разному проявляющее себя в различных процессах).  Многим такой подход наверняка покажется чрезмерно сложным, но в действительности он предельно прост — если правильно его применить. "Создавая" в своём воображении бесконечную структурную схему из бесконечного числа "элементарных" частиц, мы попросту уподобляемся средневековым схоластам, которые  проводили дни и годы в бесплодных спорах о том, сколько ангелов уместится на острие иглы. И, скажите откровенно, — эти господа чего-нибудь достигли в познании мира?

В научном мире находятся умы, которые предлагают вообще отказаться от практики как критерия истины и довольствоваться внутренней непротиворечивостью теории. Такого рода попытки превратить науку в чистую и пустую игру ума, никак не связанную с реальностью, внешне выглядят и преподносятся как нечто прогрессивное и единственно возможное, но на деле всё это лишь отражает беспомощность этих умов перед грандиозной задачей познания природы. В масштабах, более или менее соразмеримых с житейскими, они ещё как-то справлялись, а за их пределами — пасуют, ударяются в схоластику… Можно построить сколько угодно внутренне непротиворечивых теорий на любую тему, но все они будут противоречить друг другу, и без возможности практической проверки выбор между этими теориями будет делаться лишь по принципу доверия к их авторам. "Что? Эта теория разработана Иваном Ивановым? Да кто он такой вообще?! Вот Иван Петров — другое дело, авторитет!.." Тем самым наука рискует превратиться в хаотический набор принципиально непроверяемых концепций и моделей, единственным (хотя и крайне сомнительным) критерием истинности которых может служить научный авторитет и учёная степень автора того или иного теоретического изыска. А это уже будет не наука, а религия. Или уголовный мир, благоговеющий перед авторитетами, каждый из которых (сам по себе, вне этого уголовного мира) — самый обычный человек.

Картина дня

))}
Loading...
наверх