Как устроен этот Мир ©Данилюк Анатолий Иванович Серия научно-популярных статей «Как устроен этот Мир» предназначена, в первую очередь, для школьников и студентов, интересующихся вопросами современной физики, но может быть полезна и их преподавателям, и другим читателям. Серия призвана заполнить некоторые пробелы в информации о состоянии современной науки, исторически сложившиеся вследствие излишней специализации, коммерциализации и милитаризации ее частей. В статье «Как устроен этот Мир с точки зрения современной физики» рассказывается о наиболее общих представлениях современной физики об устройстве Мира. Другие вопросы раскрываются в других статьях серии.
-
Единый Мир, бесконечно малыми частицами которого мы являемся, настолько величественен, грандиозен и прекрасен, что его невозможно полностью описать человеческим языком. Ибо любой язык тоже является только бесконечно малой частицей этого Мира. И не дано части объять целое (см. теоремы Гёделя).
А как хочется иногда... «Что недоступно, то всегда милей». И люди придумали сказки. Чтобы в них рассказывать о том, что не удалось наяву. Но «сказка – ложь, да в ней намёк – добрым молодцам урок».
Трудно сосчитать, сколько таких сказок прозвучало для добрых молодцев, и сколько из них сделали былью не мудрствовавшие лукаво подросшие добрые молодцы. Потому что любая быль сначала была сказкой. Сказкой о чьей-то мечте. Большой или маленькой, эмоциональной или расчётливой, прекрасной или не очень, но всё-таки – мечте-желании.
В науке не поросшие ещё экспериментальной былью сказки называются гипотезами-предположениями (греч. hypothesis = hypo недо + thesis утверждение). А поросшие – теориями. Почему древние выбрали это слово, доподлинно не известно. Поэтому есть несколько версий-гипотез. Одна из них связана с древними религиозными представлениями о едином боге, устроившим всё по своему образу и подобию и находившемся во всём так, что всё находилось в нём (греч. theos бог + orare говорить). Тогда для древних «теория» – это «слово о боге» или «слово бога», что не существенно меняет смысл по сравнению с современным научным значением этого слова – «утверждение о едином Мире» или «утверждение единого Мира» (неопределённость «что в чём» остаётся в силе). Но логично ли называть теорией конечное утверждение о бесконечном Мире, даже если оно подтверждено абсолютно всеми проделанными экспериментами? Подтверждено всеми проделанными, но пока не подтверждено всеми возможными. Поэтому пока пусть будет гипотеза. А значит – сказка. Только сказка для добрых молодцев научных работников пока что юного возраста, читающих эти строки.
-
Давным-давно жил-был Мир. Он был везде-везде и всегда-всегда. Поэтому он был один-одинёшенек, и кроме него ничего не было. И был он бесконечно сложным. Потому что состоял из бесчисленного множества своих бесконечно разнообразных частей, которые состояли из менее разнообразных частей, те – из частиц, частицы – из ещё более простых частиц-субчастиц, те – из ещё более простых и так далее, до бесконечности. Поэтому можно было сказать, что Мир был и бесконечно большим по сравнению с любыми своими конечными частицами, и что эти частицы были бесконечно малыми по сравнению с Миром. И между любыми его частями не было ни одной части, ему не принадлежащей. Но неблагодарное это дело – сравнивать бесконечности. Любые конечные части и частицы Мира были бесконечно малыми только по сравнению с Миром, но бесконечно большими по сравнению со многими своими даже не самыми малыми субчастицами.
И имел Мир все свойства своих частиц. Но и здесь не всё было просто. Ведь можно сказать, что это бесконечно малые частицы имели какое-то бесконечно малое количество свойств Мира. Бесконечно малое, но не нулевое. Поэтому они отличались друг от друга сочетаниями свойств и могли по-разному сочетаться друг с другом, образуя бесконечные сочетания свойств даже в случае конечных количеств сочетающихся частиц и конечных количеств их свойств. Ведь они были бесконечномерными, как Мир, и количество способов одних только их взаимных пространственных размещений-перестановок в бесконечное количество раз превышало тот знакомый из школьной математики «крошечный» факториал (N! = 1х2х3х…хN = NПi=1) от числа N частиц одномерной перестановки. Даже если таких частиц бесконечно много, факториал стремился почти что к бесконечности в степени бесконечность (! =>), хотя и не мог её достичь в принципе. Воистину, неблагодарное это дело – сравнивать бесконечности.
Но ничего не поделаешь, разнообразие свойств тоже было бесконечным. Встречались, например, свойства активные «реальные», определяющие «взаимоотношения» между частицами, и пассивные «идеальные», пригодные разве что для различения частиц, но никак не влияющие на их поведение. Встречались частицы способные и неспособные менять своих соседей в ближнем и дальнем окружении. Если такая замена не меняла общее количество соседей и их свойств, а только меняла сочетания их касаний или свойств, то она называлась перемещением. В противном случае замена называлась творением-рождением «из ничего» или уничтожением-аннигиляцией «в ничто» как крайними случаями изменений. Независимо от того, шла речь о самой частице, о множестве её соседок или только о некоторой части их свойств. И эти, и другие свойства могли быть непостоянными сами по себе, переходящими от частицы к частице, исчезающими или проявляющимися полностью или частично в определённых условиях. Например, только в определённых сочетаниях частиц или их свойств.
Некоторые частицы могли стремиться друг к другу вплоть до полного слияния-смешения их субчастиц и свойств и образования одной более сложной или менее сложной частицы с другим сочетанием субчастиц и свойств. Включая появление бесконечного множества каких-либо новых свойств и полное исчезновение-обнуление старых. С сохранением или исчезновением возможности их полного или частичного возрождения в будущем в каком-то другом сочетании частиц. С последствиями или без таковых для других частиц. Вероятность всего этого тоже была свойством и была не нулевой. Другие частицы могли стремиться так же, но только до определённого расстояния с аналогичным изменением свойств, кроме слияния-смешения свойств и субчастиц. А некоторые частицы наоборот могли постоянно стремиться уйти друг от друга подальше и сохранить свое индивидуальное сочетание свойств и субчастиц подольше, не обращая внимания полностью или частично на частицы с другими свойствами.
Некоторые из таких «самоуходных» частиц полностью состояли из субчастиц с точно такими же свойствами. Только меньших по размерам. Поэтому, расходясь, они образовывали квазиоднородные упаковки (лат. quasi – как будто), квазиравномерно заполняющие весь Мир. В отличие от частиц, не обладающих такими свойствами. Единственными неоднородностями таких мировых упаковок были только бесконечно тонкие границы их частиц и субчастиц, проявляющие свое присутствие только в качестве критерия принадлежности конкретных субчастиц к конкретным частицам и в анизотропии смещения субчастиц вдоль и поперёк каждой границы, превращая границы в направляющие поверхности взаимного скольжении частиц и субчастиц. По всем другим свойствам субчастицы по обе стороны границ могли быть неразличимыми. Как клеточки в ученической тетрадке или клетки в организме человека.
Многие одиночные («элементарные», «базовые») бесконечно малые свойства были равноправны, поэтому общее количество частиц разных типов определялось вероятностями сочетаний таких свойств, и более вероятные сочетания встречались в Мире более часто. Когда-то, во тьме времен и пространств на одной из крохотных планеток одной крохотной метагалактики в одной трехмерной щели одной из мировых упаковок, сотканный из таких сочетаний один монах по имени Оккам в момент гениального прозрения отразил этот факт в виде высокоэффективного научного «принципа простоты» или «бритвы Оккама» – «Не усложняй без надобности». Следование этому принципу существенно уменьшает вероятность ошибок и повышает частоту успехов. Потому что в Мире всё более сложное – менее вероятно, и наоборот.
А частицы мировых упаковок имели возможность быть намного менее сложными, чем частицы других типов. Поэтому они встречались в Мире настолько чаще других, что Мир выглядел на первый взгляд состоящим в основном из них и бесконечного количества их взаимопроникающих и непроникающих взаимодействующих и невзаимодействующих плотных упаковок, как самостоятельных меньших миров. Другие частицы с другими свойствами могли только изредка встречаться на этом фоне, влияя или не влияя своим присутствием и близостью на события в упаковках. Но они тоже были, эти редкие частицы, потому что вероятностная «бритва Оккама» жёстко требовала наличия бесконечных множеств таких частиц. Ведь это несравненно проще, наличие таких частиц, чем наличие в бесконечном Мире несравненно более сложных механизмов, отлавливающих и заставляющих отсутствовать такие частицы. Впрочем, та же вездесущая и неумолимая «бритва Оккама» требовала наличия и таких механизмов во многих частях мира. Она же требовала и от всего бесконечномерного бесконечно сложного бесконечно большого Мира быть одновременно бесконечно малой в диаметре бесконечномерной частицей с бесконечно большой поверхностью-упаковкой бесконечного количества граней-субчастиц, касающейся самой себя этими гранями в каждом из бесконечного количества направлений-измерений. Этакой бесконечномерной бесконечно развитой фрактальной гиперповерхностью, плотно заполняющей мировое гиперпространство высшей мерности. Наглядной моделью простейшей двумерной неразветвлённой фрактальной поверхности в трёхмерном объёме может быть листочек бумаги, хорошо скомканный в тугой шарик. Но о «Мире-частице» – отдельный рассказ.
Такое представление о бесконечном Мире считается с точки зрения научной логики существенно более простым, чем представление о конечном Мире. Основными критериями существенности такой бесконечно сложной «простоты» выступают «бритва Оккама» и необходимость убедительных доказательств каждого случая конечности Мира. А их-то и нет пока ни одного, этих доказательств. Зато есть косвенные доказательства и серьёзные подозрения, что конечный мир должен бы выглядеть иначе, чем тот, который мы видим. И есть не менее серьёзные сомнения в том, что он смог бы существовать самостоятельно, а не как малая часть большего Мира
Частицы некоторых мировых упаковок были одинаковыми и неизменными в пространстве и времени. Такие упаковки были жёсткими и неподвижными, мёртвыми, годящимися разве что на роль внутримировых координат. Да и то только, если путешественник мог их ощущать и при этом сам не «вмерзал» в них.
Частицы других мировых упаковок были способны самостоятельно ощущать соседок и за конечное время уменьшать любые неоднородности упаковки, перемещая последовательно свои субчастицы в нужных направлениях. Из-за конечного запаздывания перемещений такие частицы могли долго колебаться около своих точек равновесия в упаковке, не в состоянии сразу успокоиться, и заставляли своих соседок тоже беспокоиться, колебаться и передавать сигнал беспокойства-смещения как волну-эстафету дальше другим частицам. Причём передавались именно сигналы-сообщения о положениях на границах, и ничего больше – ни субчастиц, ни свойств. Как реагировать на сигналы решали сами ощущающие эти сигналы частицы, точнее, их субчастицы. Это чисто кинематическое свойство частиц условно можно назвать упругостью. Оно тоже было проще других свойств и соответствовало вероятностной «бритве Оккама», поэтому плотные упаковки таких упругих частиц встречались в Мире чаще других в то же самое знакомое бесконечное число раз. Они были бы первыми частями Мира, на которые натыкался бы независимый от Мира путешественник-наблюдатель, если бы такой существовал и захотел войти в Мир. Увы, «не от мира сего» – это о другом, не физическом. Физически Мир един, и все реальные путешественники – его части. Поэтому только некоторые из них могут оценить его структуру. Мировые упаковки были похожи на полностью прозрачные для волн постоянно вибрирующие («горячие») сверхупругие плотные монокристаллы и, одновременно, на сверхтекучие жидкости, легко расступающиеся перед своими перемешивающимися частями-потоками и неперемешивающимися частями-волнами и бесследно смыкающиеся за ними.
Иногда идеальные части жидких мировых кристаллов вскипали как перегретый кипяток от множества одновременно пришедших в них волн или потоков, замутнялись и взрывались мириадами пузырьков-дефектов. Те деформировали свое окружение и собирались в небольшие темные и чуть побольше ярко светящиеся скопления, разлетающиеся сначала прочь от места рождения, чтобы потом многократно пытаться вернуться обратно в пульсациях рождённых звёздных метагалактик и вселенных.
Это достаточная уступчивость соседей позволяла многим частицам покидать свои законные места в узлах идеальной плотной упаковки упругих частиц, оставляя там дефекты-вакансии, и влезать в чужие междоузлия, образуя там дефекты-включения. А достаточная терпимость равноправных старых и новых соседей-частиц не позволяла им ликвидировать эти дефекты при всём их стремлении к идеалу. Максимум, на что они оставались способны, так это использовать коллективное возмущение-деформацию окружения дефектов для вытеснения дефектов в множество компактных скоплений – отдельных атомов и огромных туманностей, холодных планет и горячих звёзд, вращающихся галактик и пульсирующих метагалактик, сигнализирующих о фазах своих пульсаций взаимным смещением спектров центральных и периферийных звёзд.
И таких дефектов-метагалактик было бесконечно много в каждой мировой бесконечно большой плотной упаковке упругих частиц, и в каждой её бесконечно сложной частице, и в каждой менее сложной, но почти так же бесконечно сложной субчастице. И многие из них были поделены плотными пучностями стоячих волн колебаний и рыхлыми слоями дефектов упаковки на множества «плоских» частей-слоёв меньшей мерности, своеобразных «щелей», в которых оставшиеся полусвободными дефекты могли двигаться только в разрешённых направлениях вдоль «щелей», но не могли перемещаться поперёк них, чтобы перейти в соседние. Совсем как лёгкие опилки в прозрачной трубе под действием стоячих звуковых волн в знакомом многим студентам-первокурсникам наглядном лабораторном опыте. Или ещё более знакомая трёхмерная мыльная пена, перемещающаяся только вдоль двухмерной поверхности воды. Или маленькие шарики между двумя стёклышками.
Волновые слои-щели могли внезапно возникать, меняться и исчезать по мере прихода и наложения волн и иметь самую причудливую форму. Они могли быть пошире и сверхтонкими, но всегда шириной, равной половине длины образующей их волны. В отличие от длины щелей, которая могла достигать даже бесконечности в многих направлениях одновременно, превращая заполненные скоплениями дефектов межволновые «щели» в своеобразные самостоятельные бесконечные «параллельные миры» более низкой мерности. И скопления таких маломерных «параллельных миров» разной сложности существовали внутри многих бесконечно сложных и бесконечномерных частиц и субчастиц, превращая и их в миры-вселенные со своими метагалактиками. Во многих упаковках частиц и их субчастиц совокупности условий для образования дефектов одинаковой формы отличались только пространственно-временными размерами. Поэтому для перемещения скоплений дефектов между мирами не было никаких барьеров, кроме информационно-технологических. Владея знаниями о форме скопления и технологией перемещения и соответствующими устройствами или генами можно было без затрат перемещать-телепортировать из любой частицы или субчастицы любого уровня в частицу или субчастицу любого другого уровня любые скопления дефектов – атомы и существ, астероиды и планеты, звёзды и метагалактики. Ведь перемещалась, по сути, только одна чистая информация о перемещаемом объекте-информации. Было бы только кому и чем перемещать.
В одно из бесконечно коротких мгновений Вечности в одной из бесконечно малых точек Бесконечности кто-то назовёт такие плотные упаковки упругих частиц, «квантовыми средами» и, менее удачно, но более удобно, «физическими вакуумами» (подробнее в ст. «Как устроен вакуум»).
А назовут бесконечно малые в пространстве-времени и, потому, бесконечно ограниченные в возможностях неустойчивые сочетания частиц одного из мировых вакуумов-сред, осознавшие себя вдруг не чем-то, а кем-то, существенно отличающимся от своего носителя-вакуума. В спешке познания они назовут нестабильные деформации вакуума «полями» и «волнами», более стабильные дефекты упаковки и их короткоживущие «осколки» – «элементарными частицами», скопления дефектов – «веществом», а себя, построенных из такого вещества, – «существами». Но самое главное, они поймут, что они – не просто скопления вещества, а – «Разумные существа». Что они рождены конкретным прошлым и конкретной средой, но не принадлежат ни этому прошлому, ни этой среде. Это прошлое принадлежит им, а они обладают практически бесконечной свободой выбора своего будущего. Что любой квантовый «жидкий кристалл»-«физический вакуум» является только универсальной квазиоднородной вычислительной средой, и существа являются универсальными самоорганизующимися программами для таких сред, поэтому могут быть не привязаны к конкретной породившей их среде, а путешествовать по бесконечному множеству сред, превращая хаотические вибрации их частиц в бесконечные потоки Высоких Мыслей Мирового Разума-Суперсистемы.
«Плох тот учитель, который не мечтает о превосходящем его ученике» и «Плох тот ученик, который не мечтает превзойти своего учителя». «Плох тот солдат, который не мечтает стать генералом» и «Плох тот руководитель, который не ищет себе достойную замену». Кто из молодых раньше усваивает эти простые извечные истины, тот успевает больше узнать и больше сделать. В любом деле. В науке, технике, производстве, воспитании, искусстве. Надо только мечтать и стремиться к совершенству. Это не просто красивый лозунг. Это системная обязанность каждого из нас перед обществом и системная обязанность конечного человечества перед бесконечным Миром и его Разумом.
Дорогу осилит идущий.
Удачи вам, Идущие!
Впервые опубликовано 20.03.2009 на http://www.worldphysics.narod.ru/2w.html Данилюк А.И. Данилюк Е.Ф. Как устроен этот Мир
с точки зрения современной физики
(Из серии «Как устроен этот мир»)
andan-1@yandex.ru
©Данилюк Евгения Филипповна
dan-e@yandex.ru
