Как бы отреагировал знаменитый авиаконструктор, академик Андрей Николаевич Туполев, если бы к нему подошел на улице какой-нибудь непонятный типус, и начал давать советы, как правильно проектировать самолеты? Возможно ответил бы вежливо, возможно молча отмахнулся, а возможно послал бы «советчика» в дальнее пешее турне, используя разнообразные термины, не имеющие отношения к аэродинамике и сопромату. Но в любом варианте, никаких теплых чувств к нахалу он бы не испытывал. Это понятная и естественная реакция профессионала на попытку дилетанта влезть туда, где он ни шиша не понимает.
Засада в том, что я оказался в положении дилетанта, а в той области науки, куда я легкомысленно засунул свой нос, сотни лет работали лучшие и умнейшие представители человечества, до которых мне как до Луны на санках. Тем не менее, прекрасно понимая нелепость такой ситуации, я собираюсь поделиться своими мыслями, и тому есть весомые оправдания.
Во-первых это просто «Забавная гипотеза».
Во-вторых эта гипотеза ничего не опровергает. Она опирается на уже имеющиеся данные и описывает один из возможных путей для дальнейших исследований.
В третьих, и это самое главное, «Забавная гипотеза» находится в... пустоте. Может я плохо искал, может такие вещи засекречены, но ничего другого на данную тему обнаружить не смог. А раз место пустует, то почему бы его не заполнить. Даже густейший бред с элементами ахинеи лучше, чем пустота. Особенно если этот бред может кого-то навести на действительно ценные мысли.
***
Все началось с того, что мне, для одной из глав будущей книги, понадобилось ознакомиться с крайними достижениями науки в области устройства окружающего мира. Да и просто интересно было, давно собирался обновить в голове устаревший школьно-институтский курс по физике. Конечно же глубоко в тему занырнуть не получилось, но и поверхностного ознакомления хватило на то, чтобы примерно понять, в каких направлениях случились прорывы, а где наука уткнулась в непрошибаемую стену. В процессе этого увлекательного занятия, мне поначалу и в голову не приходило самому попытаться выдвигать какие-то гипотезы, наоборот, по мере осознавания как сложности темы, так и собственного невежества, неоднократно хотелось с благоговением закрыть интернет-странички, на которых серьезные дяди занимаются серьезными делами. Но сознание, помимо воли, зацепилось за ту самую пустоту.
Существует огромное количество информации по электромагнетизму. Теории и описания свойств электромагнитного поля. Но при этом почему-то нет ни гипотез, ни теорий на тему основы для этого самого электромагнитного поля – сущности электрических зарядов. Везде дается только само определение: "Электри́ческий заря́д (коли́чество электри́чества) — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии."
А на тему того, почему заряд одних частиц имеет знак «плюс», а других «минус», и в чем заключается природа этого антагонизма, я не нашел ничего. Странно это. Испокон веков учеными движет любознательность, стремление разобраться в причинах тех или иных явлений, и такая вот пустота сильно настораживает. Ведь, в данном случае, речь идет об основах строения материи, можно даже сказать - о структуре мироздания. Поэтому полагаю, что гипотезы есть, но их либо не публикуют, либо их надо искать в очень узкоспециализированных источниках.
***
Вначале кратенько о том, что представляет окружающий нас мир с точки зрения современной науки. Вселенная, в которой мы живем, родилась 13,8 млрд лет назад в результате так называемого Большого Взрыва. Что именно там рвануло никто не знает, на эту тему нет ни гипотез, ни предположений, а состояние Вселенной на тот момент было названо космологической сингулярностью. Первый, невообразимо крошечный промежуток времени от 0 до10−43 секунды был назван Планковской эпохой, во время которой вещество Вселенной обладало стремящимися к бесконечности показателями плотности, энергии и температуры. (Тут я немножко не понял, можно ли вообще применять к упомянутому «веществу» такие понятия, как плотность, энергия и температура? Ведь неизвестно, что оно из себя представляло, а материи и известных видов энергии на тот момент еще не существовало.) Следующий период с 10−42 до 10−36 секунды получил название Космической инфляции и характеризовался экспоненциальным расширением Вселенной. По окончании этого периода вещество представляло из себя кварк-глюонную плазму, которая в дальнейшем, по мере расширения и остывания, через несколько фазовых переходов, послужила основой для возникновения сначала протонов и нейтронов, затем легких изотопов, и, только через 380 тыс лет с момента Большого Взрыва, первых атомов водорода.
Из рождающейся материи впоследствии образовались звезды , планеты и прочие астрономические объекты, входящие в состав галлактик. Самих галлактик только в видимой части пространства обнаружено около 500 млрд. Все они, теряя энергию и остывая, продолжают разлетаться в разные стороны, причем расширение Вселенной происходит с ускорением. Помимо обычной материи, ученые предполагают наличие загадочной темной материи и темной энергии, масса которых составляет 96% массы всего вещества во Вселенной.
Наличие темной материи, обладающей огромной массой, но недоступной для прямого наблюдения, было вычислено по аномально высоким скоростям вращения внешних частей галлактик, но ее состав и свойства неизвестны. Что касается такой же непонятной темной энергии, то именно ее ученые обвиняют в ускорении расширения Вселенной.
Так выглядит изученный мир на макроуровне, и главной загадкой остаются вопросы, связанные с рождением Вселенной.
На микроуровне все тоже очень интересно. Но я сейчас не буду писать об открытиях множества новых элементарных частиц, существование которых было сначала вычислено математически, а затем подтверждено на мощных установках типа адронного коллайдера. Все эти частицы живут крохотные доли секунды и не являются основой материального мира. Лучше вспомним строение атома, состоящего из старых добрых протонов, нейтронов и электронов.
Электрон является стабильной, фундаментальной (не имеющей составных частей) частицей, обладающей отрицательным электрическим зарядом -1 и, небольшой, относительно других частиц, массой. Вращаясь вокруг атомного ядра, электроны образуют электронные оболочки атомов, а движение электронов в проводниках создает электрический ток.
С протонами (электрический заряд +1) и нейтронами (электрический заряд 0), из которых состоит атомное ядро, все намного сложнее. Во времена моего детства ни в школьных учебниках, ни в другой доступной литературе ничего не писалось о том, что протоны и нейтроны состоят из так называемых кварков. Видимо тогда еще не было на эту тему стройной теории. И я, к своему стыду, до недавнего времени ничего о них не знал. Так вот, с этими самыми кварками связан целый ряд любопытнейших загадок.
Кварки считаются бесструктурными точечными частицами, обладающими массой и электрическим зарядом, кратным е/3. На настоящий момент известно 6 видов кварков, разбитых на пары (поколения) и отличающихся друг от друга массой, зарядом и еще целым рядом характеристик. Проще показать в таблице.
И протоны и нейтроны (общее название - барионы) состоят из трех кварков первого поколения с дробными электрическими зарядами.
Сразу возникают целых два вопроса: - Почему именно три кварка, и как вообще могут быть дробными электрические заряды?
На этом странности не кончаются. Оказывается кварки не могут существовать в свободном виде, т.е. отдельно от других кварков. И если тройку кварков попытаться разделить, то сила, которая их притягивает друг к другу, увеличивается с ростом расстояния между ними. Полнейшая нелогичность. В некоторых источниках сообщается, что для разделения трех кварков, ( точек размером меньше 10−16 см) нужна сила в 14 тонн. Двумя бульдозерами надо разрывать в общем. Это явление названо конфайнментом и внятных научных объяснений не имеет. На рисунке ниже изображено шуточное представление о кварках.
То, что выполняет роль пружин на этом рисунке, называют глюонами. Они не имеют заряда и массы и, хотя тоже считаются элементарными частицами, представляют из себя скорее некое проявление тех сил, которые осуществляют связь между кварками. Научное название этой связи - сильное взаимодействие, одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике (гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное). Кстати, на всех рисунках кварки показаны разным цветом вовсе не для наглядности - «цвет» это тоже характеристика кварков. Он не имеет отношения к привычной цветовой палитре, и всего этих «цветов» тоже три.
Вот так устроен атом с позиции современной науки. Стоит еще упомянуть, что массы протона и нейтрона почти одинаковы, и они тяжелее электрона в 1836 и 1839 раз соответственно.
***
Прежде чем озвучить базовую формулировку «Забавной гипотезы», я решил провести небольшую артподготовку для снижения эффектов типа «такого не может быть» или «это бред полный».
Гравитация (притяжение, всемирное тяготение) относится к числу не до конца изученных явлений. Существуют несколько теорий, но «В стандартном подходе общей теории относительности (ОТО) гравитация рассматривается изначально не как силовое взаимодействие, а как проявление искривления пространства-времени» (с). А в 2015-м году были открыты гравитационные волны, возникшие, вероятно, в результате слияния двух чёрных дыр и описанные как «рябь пространства-времени».
(так себе рисунок, но других не нашел)
Из этого следует, что пространство-время искривляется вокруг массивных объектов. А когда происходит сверхкатастрофа космического масштаба, наподобие слияния сверхмассивных «черных дыр», оно претерпевает такую встряску и деформацию, что «дрожь пространства» в виде волн докатывается до самых удаленных уголков вселенной.
Теперь вопрос: - Что тогда было с этим самым пространством- временем в начальных, самых активных фазах Большого Взрыва?
Слияние «черных дыр» на фоне Рождения Вселенной это меньше, чем хлопок новогодней петарды по сравнению со взрывом термоядерной бомбы. Пространство-время в те мгновения должно было рвать на клочки, измельчать, дробить, перемешивать как в миксере, да и вообще плющить и колбасить всеми доступными и недоступными способами.
Исходя из этого, мое предположение о единственно возможном антагонизме зарядов +/- находится в характеристике, которая присутствует во всех физических и любых других процессах. Эта характеристика - Время.
Сама гипотеза: - Все точечные частицы со знаком (+) находятся на один или более квант времени в прошлом относительно реального времени. Все точечные частицы со знаком (-) находятся на один или более квант времени в будущем относительно реального времени.
Квант в данном случае - минимально возможная неделимая единица измерения любой характеристики. Квант времени - неделимый промежуток времени, разделяющий соседние образования класса «пространство-время». По идее он меньше или равен времени Планковской эпохи - 10−43 секунды.
В науке есть метод, не знаю его названия, но он точно должен быть, когда предмет гипотезы условно принимается за основу, а дальше идут наблюдения и выводы о том, как бы все было при этих условиях. И если что- то, до сих пор непонятное, вдруг получает логическое объяснение, значит гипотеза, как минимум, частично работает. Если воспользоваться этим методом, то можно, для начала, расширить и углубить некоторые используемые понятия и определения.
Во-первых можно, наконец, разобраться с тем, что же из себя представляют бесструктурные точечные частицы, имеющие плюсовой или минусовой электрический заряд. Не их размер и свойства, а именно что это вообще такое. Ученые, раскрывая матрешку «молекула - атом - элементарные частицы», уткнулись в нижний предел, где есть уже просто неделимая точка непонятной природы, но с массой и зарядом. Что она такое по своей сути? А получается что... ничего. Пустота в буквальном смысле, но пустота чужая. Это квант пространства, т.е. минимально возможный неделимый объем пространства, который занесло в наше Реальное Пространство Время (далее для удобства - РПВ) из соседнего, и обладающий, в связи с этим, определенными свойствами.
Во-вторых можно дополнить такое понятие, как масса, и то, как она связана с чужими частицами, занесенными в РПВ. Вообще, масса это мера инертности тела, и она пропорциональна силе, необходимой для ускорения или торможения тела в пространстве. Теперь можно объяснить откуда эта инертность берется. Это сопротивление воздействию на частицы, которые привязаны к другому пространству-времени. И если условный "гость из будущего" - электрон, перемещаясь в РПВ меняет еще не случившееся будущее, то частица из прошлого, сопротивляется смещению в РПВ и изменению уже свершившегося прошлого. Прошлое сопротивляется намного активнее, что мы и наблюдаем по разнице масс между электроном и барионами (протонами и нейтронами), в которых присутствуют частицы с плюсовым зарядом.
В третьих, рискну дать определение самим законам физики, действующим в нашем мире. Все четыре фундаментальных взаимодействия - гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное, есть проявление реакции Реального Пространства-Времени на вторжение извне. РПВ стремится нейтрализовать очаги конфликтов и восстановить равновесие.
Каким образом РПВ осуществляет работу законов физики? О гравитации уже было сказано - официально признанные теории указывают на то, что притяжение тел, обладающих массой, есть прямое воздействие пространства-времени. То, что противоположные электрические заряды притягиваются, а одинаковые отталкиваются тоже знают все. В целом лучше посмотреть по таблице, которая присутствует почти на всех страницах «Вики», касающихся элементарных частиц и взаимодействий.
В левой части таблицы находятся «пришельцы» из прошлого и будущего, т.е., собственно, материя. Но по кваркам будет отдельный разговор. В правой части переносчики взаимодействий. То есть те инструменты, которыми оперирует РПВ для воздействия на «пришлых». Фотоны, бозоны, глюоны и непонятные гравитоны - это то, как назвали ученые проявление физических законов. Это могут быть как кванты РПВ, так и их сочетания и объединения. В любом случае они не имеют массы и заряда. Эти «переносчики взаимодействий» своими функциями проявляют совершенно неизвестные науке силы и энергии. Даже не так. И мы, и наши инструменты, не имеем возможности обнаруживать, оценивать и классифицировать то, что изначально находится в РПВ. Мы ориентируемся на массу, заряды и все прочее, что связано с материей. Но сама материя, и мы в том числе (по крайней мере тело), состоим из чужих для РПВ частиц, и наши органы чувств не приспособлены к видению структуры РПВ. Вот такой парадокс.
Теперь, исходя из вышесказанного, можно по новому взглянуть на строение атома. Электроны являются свободными частицами, способными менять места дислокации и участвовать в разнообразных электромагнитных процессах. Будущее вариативно, от того и свобода. Другое дело - прошлое. Напомню вопросы, связанные с кварками, из которых состоят протоны и нейтроны.
Почему кварков в составе барионов именно три? Почему у них дробные заряды? Почему кварки не могут существовать отдельно друг от друга? Почему,чем дальше их раздвигаешь, тем сильнее они притягиваются?
Ответ: - Потому что все три кварка это одна и та же частица.
Квант пространства из прошлого, зафутболенный неведомыми силами в РПВ, первым делом встретит там... самого себя. То бишь соответствующий квант пространства РПВ. Ну а как еще-то? Вспоминаются шутки от преподавателей военной кафедры: - "Атомная бомба всегда попадает прямо в эпицентр атомного взрыва". И к этим двоим тут же присоединится ближайший свободный электрон - ситуация «третьим будешь?». Глюоны, принадлежащие РПВ, связывают эту тройку в неделимое целое, у которого есть заряд, кратный единице. Они, присосавшись к кваркам в разных вариантах (тот самый «цвет»), выравнивают их относительно друг друга, отсюда похожесть и условно дробные заряды. Но тут есть непонятный для меня момент: - протон с зарядом +1 намного стабильнее нейтрона с зарядом 0. Срок жизни первого в свободном состоянии (вне атомного ядра) - бесконечность, второго - 15 часов. Как оно работает не знаю, это уже свойства РПВ, но в любом случае мы имеем явление под названием «един в трех лицах». Кстати к первоисточнику этой фразы общий смысл тоже относится - там нет других вариантов кроме определения ипостасей, как прошлого, настоящего и будущего.
Почему три кварка понятно? - Понятно.
Дробные заряды... если частица одна, а ее итоговый заряд +1 или 0, то все тоже в пределах логики.
Существовать отдельно друг от друга? - Отдельно от самого себя существовать невозможно.
Почему, чем дальше кварки друг от друга, тем сильнее они притягиваются? - То же самое. Бульдозеры в помощь.
Электрон, по ходу, тоже летает не сам по себе, а, скорее, сам на себе. Т.е. верхом на собственном варианте из РПВ. А как на него еще воздействовать и направлять куда надо? Только его РПВшный вариант ничем не обнаруживается. Получается, что частица из прошлого, становясь протоном или нейтроном, встречает в РПВ, скорее всего, сразу две своих ипостаси одновременно.
Однако есть исключение из правил. Мы прекрасно видим те частицы РПВ, которые отвечают за остывание или уменьшение энергии в местах скопления конфликтующей материи. Это свет. Фотоны, из которых состоит свет, являются квантами пространства РПВ, которые принимают на себя маленький кусочек энергии из зоны конфликта и уносят ее в пространство. Как принимают? Во- первых получают максимальную для РПВ скорость, которая так и называется "скорость света", во-вторых совершают при этом вращательно- колебательные движения, превращающие траекторию в спираль. То есть обладают и волновыми и корпускулярными свойствами (корпускулярно- волновой дуализм). Получившаяся схема отвода энергии похожа на схему системы охлаждения радиатора или двигателя, где рабочим телом являются кванты РПВ. В общем звезды рано или поздно погаснут, раскаленные ядра планет (кстати даже у Луны еще осталось небольшое горячее ядро) остынут. Но до этого, к счастью, еще далеко.
Что касается короткоживущих частиц и античастиц, то у меня есть множество мыслей, но нет, к сожалению, достаточного уровня необходимых знаний. Например античастица электрона - позитрон, аннигилирует с электроном практически сразу, превращаясь в два гамма-кванта. Могу предположить, что из соседних пространств выкидывает в РПВ не только пустоту. Может выкинуть и частицу, которая там является, например, электроном. И тогда в РПВ возникнут две одинаковые частицы (вернее одна и та же), но с разными знаками, а это просто невозможно. Результат - исчезновение обеих частиц (аннигиляция) с высвобождением энергии, которую уносят в разные стороны гамма-кванты (тоже родные переносчики из РПВ). В общем данную тему я пока не готов обсуждать, но она точно не опровергает «Забавную гипотезу». Переброска частиц в другое пространство-время была не только во время Большого Взрыва. Она и сейчас происходит в термоядерных недрах звезд (и не только там), порождая как короткоживущие частицы, так и всепроникающие нейтрино. Но чтобы это все смоделировать, описать и объяснить, нужны ученые, а не дилетанты типа меня.
***
По поводу самого Большого Взрыва, породившего нашу Вселенную, тоже есть догадки. В стартовой точке было, скорее всего, само Пространство- Время с нулевыми показателями как по трем координатам, так и по шкале времени. После запуска, в течении первого кванта времени (Планковская эпоха?) координаты пространства увеличились на некоторую неизвестную величину. В этот момент в пространстве не должно было быть ни какой-то там сингулярности, ни непонятного «вещества» с бесконечными показателями плотности, энергии и температуры. Но, начиная со второго кванта времени или чуть позже, у родившегося РПВ появилось прошлое, и понеслось... Кварк-глюонная плазма это , видимо, мелкодисперсный коктейль из рождающихся и исчезающих частиц разных пространств и времен. На фоне тех сил, что бушевали в то время, бульдозеры не пляшут. Стабилизация, вызванная расширением координат РПВ наступила только через многие тысячи лет и породила материю. Где-то там надо искать и истоки темной материи.
Если вернуться к таблице кварков, то можно увидеть, что каждая следующая пара кварков намного тяжелее предыдущей. По «Забавной гипотезе» они просто являются выходцами из более глубокого прошлого, отдаленного на 2 и 3 кванта времени от РПВ соответственно. Менять прошлое на такой глубине значительно труднее, отсюда и огромная масса. Каких-то стабильных соединений тяжелые кварки в обычных условиях не образуют, но кто знает, какие условия могли возникать на разных этапах Большого Взрыва? Чисто логически можно представить барионы, состоящие из 5-ти и 7-ми кварков, когда роль кварка из будущего, играет у 5-ти кварков обычная тройка, а у 7-ми - предыдущая пятерка. Кстати, существование «пентакварка» было предсказано и доказано в 2015-м году все на том же адронном коллайдере.
Если эти сверхтяжелые соединения все таки образовывались в больших количествах, то вполне возможно, что РПВ их просто каким-то образом закапсулировало, поскольку нейтрализовать или остудить такую зону конфликта невозможно. Свет из этих «черных дыр» не вырывается, никаких воздействий кроме гравитации, эти скопления на окружающее пространство не оказывают, объем занимают мизерный. Чем не темная материя?
***
Если подводить итоги, то получается, что по «Забавной гипотезе» мы живем в очень странном и интересном мире, состоящем из математической абстракции в роли материи. Зато про свое родное время, пространство и те силы, которые в нем заключены, мы не знаем практически ничего. Уж не там ли, намного ближе, чем мы могли даже предполагать, обитают таинственные нематериальные сущности, без которых невозможна Жизнь? А некоторые из них такого уровня, что при одном только их упоминании, вечер перестает быть томным, а гипотеза забавной.
