Утвердившись в убеждении о колебательной, осциллирующей природе атома, совершенно естественной была мысль о распределении амплитуд колебаний атомов во вселенной. Максимумы амплитуд, конечно же, в центре и ближе к центру вселенной. Минимумы амплитуд – на периферии вселенной.
Эта мысль о распределении амплитуд во вселенной плавно перевела ход моих рассуждений в «двухмерный» период, когда физическое пространство становилось неограниченной двухмерной плоскостью, а атом – колебаниями, периодическими изгибами плоскости в локальной области. Прекрасный аналог этому – гладь водной поверхности. Брошенный в воду камушек деформирует плоскость поверхности, вызывая волновые возмущения. Однако на водной поверхности колебания быстро гаснут. Но ведь также быстро должны гаснуть и колебания осциллирующего двухмерного пространства, жизнь атома была бы коротка. Каковы те механизмы, поддерживающие колебания атома, не дающие ему скоро исчезнуть?
Конечно, первое, что пришло в голову, так это: возбуждаемые расходящиеся волны не пропадают бесследно, а фокусируются, концентрируются в центрах других атомов и дают новый импульс последующим колебаниям. Тогда же родилось понятие «фокусный центр вселенной» (первочастица, первоатом, дающий начало всему последующему изобилию частиц); тогда же появилось предположение о бесконечной множественности подобных вселенных. Возникала совершенно чудовищная по своей сложности картина, требующая невероятной синхронизации всех колебаний во вселенных. И это «сумасшествие» тянулось аж до ноября 1983 года, до открытия дыхания вакуума.
Однако до главного открытия ещё далеко.
Приведу здесь наиболее примечательные и важные для хода моих рассуждений цитаты из книжных выписок, сделанных при переходе из «одномерного» периода в «двухмерный».
Сборник статей «Бесконечность и вселенная». Выписки из работы философа Густава Наана «Понятие бесконечности в математике и космологии».
«Множество есть столь сильное понятие, что с его помощью можно описать всё что угодно. Таким образом, оказывается, что для логического построения чего угодно в принципе не нужно ничего, кроме ничто и бесконечности. Вселенную, например, можно рассматривать как (частично) упорядоченное множество множеств, например, как множество событий (четырёхмерных субстанциальных точек). И мыслима такая космологическая схема, в которой Вселенная не только логически, но и физически возникает из ничто, притом при строгом соблюдении всех законов сохранения. Ничто (вакуум) выступает в качестве основной субстанции, первоосновы бытия.
Здесь не место останавливаться на более общих вопросах отношения между «ничто» и «нечто». Но всё же, пожалуй, уместно напомнить, что против свойственного «здравому смыслу» метафизического противопоставления этих понятий решительно восставал Гегель. Свою «Науку логики» он начинает именно с попытки выяснения диалектического единства этих понятий, с абстрактно-логического выведение бытия из ничто.
У Энгельса есть интересный фрагмент о роли нуля… Энгельс подчёркивает, что нуль «по своей природе важнее всех других ограничиваемых им чисел. Действительно, нуль богаче содержанием, чем всякое иное число». Противоположность «ничто» и «нечто» является относительной благодаря бесконечности. (…)
Для физики свойства симметрии важны прежде всего потому, что каждой симметрии, вообще говоря, соответствует нечто сохраняющееся, некий закон сохранения. Так, три важнейших абсолютных законов сохранения непосредственно связаны с преобразованием пространственно-временного многообразия, образующими группу Лоренца: инвариантности при сдвигах во времени (т. е. времениподобных сдвигах пространства-времени) соответствует закон сохранения энергии, инвариантности при сдвигах в пространстве (пространственноподобных сдвигах) – закон сохранения импульса (движения), а вращению – закон сохранения момента импульса.
Если бы в мире не было никакой симметрии, то ничего не сохранилось бы. Чтобы существовать, мир должен быть в какой-то мере симметричным.
Другой, если угодно, более общечеловеческий аспект состоит в следующем. Мир познаётся не только в понятиях (научное познание), но и в образах (художественное познание). Человечество нуждается и в том и в другом. Можно утверждать, что связующим звеном между обоими видами познания является симметрия. Она основа важнейших законов природы – законов сохранения. И она же основа важнейшей категории художественного познания – красоты. Вейль прав, когда говорит, что «симметрия, в каком бы широком или узком смысле мы ни понимали это слово, есть та единственная основа, с помощью которой человек испокон веков пытался постигнуть и воспроизвести порядок, красоту и совершенство». Можно, видимо, пойти ещё немного дальше и попытаться понять, почему это так. В конечном счёте, дело, наверное, в том, что мы состоим из обычного звёздного вещества и составляем частичку космоса. Проблема познания, если на неё взглянуть «извне», есть проблема отражения этой частью других частей и попыток воспроизведения на этой основе целого. Источник наших идей и критериев совершенного, изящного, элегантного находится не в нас, а в самой природе, в космосе. И красота в этом смысле есть категория космическая. (…)
Вернёмся, однако, к законам сохранения. Принцип относительности есть утверждение о том, что некоторый класс физических теорий обладает определёнными свойствами инвариантности. Элементы группы определяются теми или иными параметрами, и каждому параметру соответствует уравнение непрерывности. Если рассматриваемая система физически замкнута, т. е. слабо взаимодействует с окружающим, то уравнение непрерывности может рассматриваться как закон сохранения. Таким образом, существует неразрывная связь между бесконечностью, относительностью, симметрией и сохранением».
Выписки из книги Э. М. Чудинова «Теория относительности и философия».
«Интересная попытка рассмотрения общей теории относительности в качестве общей основы всей физики, в том числе и теории элементарных частиц, предпринята М. А. Марковым. Основная её идея заключается в следующем: элементарные частицы, которые обычно рассматриваются в рамках квантовой теории поля, могут быть интерпретированы как своеобразные «вселенные», описываемые релятивистскими космологическими моделями.
Поводом для такого рассмотрения элементарных частиц служит следующее обстоятельство. Физикам известен так называемый гравитационный дефект массы. Он заключается в том, что часть массы двух гравитационно взаимодействующих тел уходит на процесс взаимодействия. В результате масса двойной звезды меньше, чем сумма отдельно взятых составляющих её звёзд. Далее. Теоретически установлено, что гравитационный дефект массы пространственно замкнутых «вселенных» равен массе этих «вселенных». Это означает, что, хотя «вселенная» является непустой в том смысле, что в ней содержатся многие миллиарды и миллиарды тонн вещества, её масса, как целого, равна нулю.
М. А. Марков рассматривает элементарные частицы как «чуть-чуть» не замкнутые релятивистские миры. Они имеют незначительную массу вследствие гравитационного дефекта массы. Однако в каждой из элементарных частиц содержится «вселенная» не менее грандиозная по своим масштабам, чем наша Метагалактика. Эти частицы Марков называет, по аналогии с моделями в релятивистской космологии А. А. Фридмана, фридмонами».
Выписки из книги Р. К. Баландина «Каменная летопись Земли».
«Первые этапы эволюции Вселенной всегда останутся недоказуемы окончательно, не станут некой абсолютной истиной. И любой вариант описания их более похож на миф, чем на научную гипотезу.
Вселенная изменяется. Если признать расширение Вселенной – изменяется её объём, радиус, плотность вещества и т. д. Что неизменно в этом вихре вечных изменений? Может быть, суммарная энергия вещества (частиц, имеющих массу покоя, и фотонов) и вакуума? Но если это равные величины с противоположными знаками, то сумма их равна нулю. Тогда энергетический нуль нашей Вселенной и остаётся константой. Всё остальное – изменчиво. Иначе некоторые константы будут вне времени, сохраняя вечно свою первозданную сущность.
По идее «горячего рождения», взрыва, первоначальный сгусток энергии включал в себя все ныне существующие микрокомпоненты мира. Вариант «холодного рождения» предполагает последовательное появление, «выныривание» элементарных частиц из первичного вакуума».
Выписки из книги В. В. Никольского «Электродинамика и распространение радиоволн».
«Говоря о физической реальности электромагнитного поля, подразумевают, что с полем связана энергия. Изменяясь, поле может отдавать свою энергию какому-либо неэлектромагнитному процессу, а также отбирать эту энергию. Электромагнитное поле способно переносить энергию в пространстве. (…)
Поток вектора Пойтинга и баланс энергии.
Теперь не трудно выяснить смысл поверхностного интеграла в уравнении (…), перешедшего в (…) в виде потока вектора Пойтинга через граничную поверхность, и убедиться, что записанные уравнения выражают баланс энергии в ограниченной области объёма.
Существование потока вектора Пойтинга, как видно, отличает область, сообщающуюся с окружающим пространством, от энергетически изолированной; сам этот интеграл, имеющий подобно другим членам уравнения, размерность мощности, характеризует обмен энергии между областью объёма и внешней средой. Если, в частности, поток вектора Пойтинга положителен, то сумма оставшихся двух членов отрицательна… Убывание запаса энергии и процессы генерации внутри объёма обусловливают переход энергии через границу во внешнюю среду, причём поток вектора Пойтинга равен энергии, уходящей из объёма в единицу времени… В простейшем варианте запас энергии внутри объёма остаётся постоянным, а поглощение отсутствует… т. е. поток вектора Пойтинга создаётся только сторонними силами и равен мощности расположенных внутри объёма источников… Если же поток вектора Пойтинга отрицателен, то сумма двух оставшихся членов положительна (…). Возрастание запаса энергии и процессы поглощения внутри объёма связаны с притоком энергии через границу извне, а поток вектора Пойтинга по абсолютной величине равен энергии, проходящей за единицу времени. При режиме неравенств будем говорить о «режиме поглощения» области объёма. Пусть, в частности, запас энергии остаётся постоянным и сторонние силы отсутствуют… тогда поток вектора Пойтинга равен по абсолютной величине поглощаемой внутри объёма мощности внешних источников. Заметим, что отрицательность потока вектора Пойтинга удобно истолковать как выражение следующего факта: внешнее пространство по отношению к объёму играет роль «генератора».
Итак, поток вектора Пойтинга через рассматриваемую замкнутую поверхность всегда по абсолютной величине равен энергии, проходящей через неё в том или ином направлении за единицу времени, т. е. «скорости прохождения» энергии через границу; эта величина, имеющая размерность мощности, получила название потока энергии. Поток энергии положителен, если энергия выходит во внешнюю среду, и отрицателен, если она входит в рассматриваемую область объёма.
Остаётся отметить формальное, на первый взгляд, обстоятельство: поток энергии выражается потоком вектора. Напомним, что в случае положительного потока вектора его линии являются выходящими наружу, а в случае потока отрицательного – входящими внутрь. Таким образом, выходящие линии вектора Пойтинга свидетельствуют об отдаче энергии, а входящие – о поглощении».
Представление о потоке вектора Пойтинга было, пожалуй, первым, встреченным мной, указанием на возможность существования в локальном объёме материальной среды процессов с оттоком и притоком энергии. Новизна же моего взгляда состояла в том, что я сразу связал это представление с колебанием: какое количество колебательного движения уходило из объёма в первый момент времени, такое же количество движения возвращалось в объём во второй момент времени. Это только принцип. Но реального образа локального осциллятора в среде ещё не было.
К «одномерному» периоду и началу «двухмерного» также относятся выписки из книг по космологии и космогонии (авторы: Дж. Тейлер, И. С. Шкловский, В. В. Кесарев). Образование и эволюция вселенной, образование и эволюция звёзд, Солнечной системы, распространённость и распределение атомов химических элементов в космосе и в пределах Солнечной системы – таковы темы названных авторов. Судя по выпискам, меня интересовал вопрос о распространённости и распределении тяжелых атомов (элементов) в космосе и в нашей Солнечной системе. Этот интерес объяснялся уже сформировавшимся моим взглядом на атом как осцилляцию. Тяжелый атом – большая амплитуда осцилляции. Большие амплитуды, как я считал, пришли к нам из центра вселенной. По количеству тяжелых атомов можно судить о мере удалённости от центра вселенной. На периферии вселенной атомы, как локальные колебательные образования, гаснут окончательно.
Конечно, мой подход шел вразрез с существующими воззрениями учёных, говорившими, что первоначально вселенная состояла из чистого водорода или смеси водорода и гелия, а все более тяжелые химические элементы образовались за время существования галактик в результате ядерных реакций в звёздах или более массивных объектах.
С другой стороны, такой прямолинейный взгляд учёных противоречил некоторым наблюдаемым фактам. Нет звёзд полностью лишенных тяжелых элементов. Как шаровые скопления звёзд нашей Галактики приобрели тяжелые элементы и почему их особенно много в скоплениях, расположенных ближе к центру Галактики? Наблюдения, которыми располагают учёные, позволяют предположить, что существует значительный градиент химического состава вдоль радиуса галактик: газовые облака вблизи центров галактик содержат больше тяжелых элементов (по крайней мере, некоторых) по сравнению с облаками на периферии. Следует добавить, что это изменение химического состава, вероятно, имеет плавный характер.
Автор книги «Эволюция вещества Вселенной» В. В. Кесарев вообще отвергает «водородную» концепцию начала и настаивает на металло-водородной (протовещество). Доказательства его довольно убедительны. «Признаком вероятности существования протовещества является наличие у него высокого химического потенциала – движущей силы химической эволюции вещества комет, планет, протозвёзд».
К этому времени, когда я читал книги по космологии и космогонии, относится важная для меня выписка, но я не удосужился обозначить – откуда она. Процитирую заключительную её часть. (К слову сказать, с февраля 1983 года выписки делались не в тетрадь, а на отдельных листах для удобства пользования).
«Принципу Маха (тезис: всё, что происходит в мире, объясняется взаимодействием материальных тел) противостоит теория относительности как полевая теория. Но является ли она уже сейчас полностью полевой?
Эйнштейн пишет: «Одна теория отличается от другой главным образом выбором «кирпичей» для фундамента, т. е. ни к чему несводимых основных понятий, на которых построена вся теория. В классической теории (механика) такими основными понятиями являются материальная точка, сила взаимодействия между материальными точками и инерциальная система (последняя составляется из декартовой системы координат и временной координаты). С ростом наших знаний об электромагнитном поле к числу основных понятий прибавилось понятие поля, рассматриваемого как второй носитель энергии… Теория предполагает далее, что мы можем отбросить концепцию материальной точки и иметь дело только с концепцией поля». Речь идёт о специальной теории относительности. Она, релятивируя одновременность, исключает образ Вселенной как системы материальных точек, которые своей дислокацией и мгновенным значением потенциальных энергий предопределяют состояние Вселенной в последующие мгновения.
Общая теория относительности Эйнштейна ещё радикальнее переходит от образа, постулируемого принципом Маха, к полевому представлению. Из числа элементарных, исходных понятий исключается инерциальная система. «В общей теории относительности инерциальная система заменяется полем смещения, которое является составной частью единого поля, представляющего собой единственное средство описания реального мира. Пространственный аспект реальных вещей, таким образом, полностью выражается полем, зависящим от четырёх координат-параметров; он есть свойство этого поля».
В конце книги «Сущность теории относительности», указывая на необходимость полевого представления, чтобы избежать включения инерциальной системы в число исходных понятий, Эйнштейн пишет: «По этой причине я не вижу в существующей ситуации другого возможного пути, кроме чисто полевой теории, которая, впрочем, должна тогда решить такую чрезвычайно трудную задачу, как вывод атомистического характера энергии».
Мои представления о пространстве, как единой материальной среде, находились, таким образом, абсолютно в русле эйнштейновских воззрений. Скажу больше, я совершенно не собирался оспоривать или опровергать теории Эйнштейна, напротив, сознательно и подсознательно я искал во всём доказательства их справедливости.
Атомистический, дискретный характер энергии (то бишь – движения), о котором говорит Эйнштейн, как о чрезвычайно трудной задаче, изначально уже был заложен в представлении о частице как осцилляторе, объекте, дискретном во всех смыслах по своей природе.