Симметрии и c-G-h – теория.
Поскольку вопросы дискретных симметрий архиважны в познании Мироздания, необходимо рассмотреть положение дел с другими дискретными симметриями и их совокупностью.
Из теории относительности следует, что изменение сразу трех дискретных симметрий С, Р, Т в физике ничего не меняет. Напомним себе, что С – симметрия – любую элементарную частицу заменяет на ее античастицу;
Р – симметрия – геометрическая зеркальная симметрия, меняет правое на левое, в т.ч. угловой импульс;
Т – симметрия меняет стрелу времени, в т.ч. заменяет все скорости на противоположные.
Таким образом, изменяя одновременно любую частицу на античастицу, ее угловой импульс и стрелу времени на противоположные значения, в физическом мире не должно ничего измениться. Другими словами, такая метаморфоза останется незамеченной – это краеугольный камень для понимания новых принципов строения Мироздания. Но если СРТ-симметрия нашла, в основном, свое подтверждение в микромире, то в космологии существование антимиров является до сих пор страшным сном физиков. Но появились, к счастью, ученые, которые в обнаруженной асимметрии искали симметрию более глубокую. А.Д. Сахаров вывел СРТ-симметрию из микромира в мегамир, поскольку речь идет о бурных событиях, якобы происходивших с элементарными частицами по всей Вселенной в самые первые мгновения ее Большого Взрыва.
Суть идеи Сахарова состоит в том, что наблюдаемая С-, Р-, Т-, асимметрия Вселенной связана с СРТ-симметрией микрофизики. На первый взгляд – противоречивость в квадрате. Это была не первая попытка связать микромир с макромиром. Первый шаг к пониманию этой проблемы сделал М.П. Бронштейн в 30-е годы ХХ столетия. Хотя, справедливости ради, надо сказать, что еще сам Эйнштейн увидел, что его теория гравитации (c-G-теория) должна будет измениться, когда «захочет» проникнуть в область квантовых явлений. Далее, после Фридмана с-G-теория заставила говорить о точечном начале «расширения» Вселенной. Но если понятие точки уместно лишь в математике, то с точки зрения физики внутри этой точки должна содержаться квантовая теория гравитации, или сGh-теория. с – скорость света, G – гравитационная константа, h – квантовая постоянная Планка. Такой теории нет, но ее построение станет эпохальным событием, объединяющим микро и макро миры.
Глубокое исследование Бронштейном проблем сGh-теории заставило говорить о том, что «построение полной cGh-теории требует отказа от обычных представлений о пространстве и времени и замене их какими-то гораздо более глубокими и лишенными наглядности понятиями». «Будущая физика не удержит того странного и неудовлетворительного деления, которое сделало квантовую теорию микрофизикой и подчинило ей атомные явления, а релятивистскую теорию тяготения – «макрофизикой», управляющей не отдельными атомами, а лишь макроскопическими телами». Физика не будет делиться на микроскопическую и космическую: она должна стать и станет единой и нераздельной» - гениальное предвидение гениального человека. Но до сих пор, спустя более полувека, полной cGh-теории нет, и более того, появились дополнительные основания считать, что для ее построения придется радикально менять весь фундамент физики. Я бы сказал, радикально придется менять все взгляды, идеи, гипотезы построения Мироздания. Учитывая и развивая подход А.Д. Сахарова по экстраполяции мегамира в квантовый микромир «начального» состояния Вселенной целесообразно кратко остановиться на теме:
О СУПЕРСИММЕТРИИ или укрощении бесконечности.
В завершение очень важной темы симметрий, несколько в новом ракурсе хотелось бы взглянуть на понятие Суперсимметрии и на то, каким образом можно «укротить» бесконечность. Понимание этих подходов поможет понять и сущность Теории Великого Объединения (ТВО). Здесь нам не обойтись без глубоких мыслей П. Девиса, изложенных в его работе: «Суперсила. Поиски теории природы». По его словам: «все взаимодействия существуют лишь для того, чтобы поддерживать в природе некий набор абстрактных симметрий». И «именно симметрия служит ключом к пониманию природы взаимодействий». На сегодняшний день, «с появлением квантовой хромо динамики (КХД) все существующие в природе взаимодействия, наконец, приобрели единое описание на основе калибровочных полей». «Однако единой симметрии, которая обладала бы всеми нужными свойствами, не существует». Пока что не удается «связать» воедино взаимодействия в мире макрокосмоса и взаимодействия в мире ЭЧ, хотя все сущее «состоит» из этих самых ЭЧ. Очень опрометчиво было бы на этих страницах приводить суть и анализ теории Вайнберга-Салама или варианта Теории Великого Объединения Ш. Глэшоу и Г. Джорджи, это очень «тонкие» вещи в физике элементарных частиц. Если принять во внимание выводы из этих теорий, то можно выстроить в упрощенном виде некоторую концепцию. А именно. Взаимодействия в мире ЭЧ происходят путем обмена энергиями различных частиц – переносчиков энергии. В результате таких взаимодействий осуществляются определенные преобразования ЭЧ. Чем «глубже» мы заглядываем в мир ЭЧ, чем меньше пространственный масштаб взаимодействий – грубо говоря, расстояние, которое «пробегает» частица-переносчик энергии, перенося взаимодействие, тем выше энергия взаимодействия, шире диапазон абстрактной калибровочной симметрии, позволяющей провести преобразования ЭЧ путем обмена квантами поля. В Теории Великого Объединения введено понятие, так называемых Х-частиц, - двенадцати квантов, соответствующих полям, поддерживающим более широкую калибровочную симметрию. А это значит больший диапазон возможных превращений. С этих позиций ученые теоретически смоделировали условия распада протона. И это несет в себе, в высшей степени, чрезвычайно глубокий смысл. Дело в том, что на протяжении всей истории физики ЭЧ незыблемым правилом всегда оставалась абсолютная стабильность протона. Но, при ультра высоких энергиях (что эквивалентно ничтожно малым расстояниям), в Теории Великого Объединения электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия сливаются в одно. Это происходит на расстоянии 10^-29 см, (расстояние, на которое должны сблизиться два кварка, чтобы произошел обмен Х-частицей, приводящий к распаду протона), что в точности совпадает с масштабом расстояний, соответствующим массе/энергии Х-частиц. Энергия взаимодействия, при этом, составляет поистине потрясающую величину ~10^14 Гэв. Но, дело в том, что это расстояние в триллионы раз меньше мира кварков и мюонов. Этот мир напоминает Вселенную внутри Протона. И это называется МАСШТАБОМ ОБЪЕДИНЕНИЯ! С другой стороны, очень важным фактором является теоретическое время распада Протона. Оно составляет ~10^31 лет, что в 10^21 раз больше, чем возраст Вселенной. Отсюда вывод: ТВО оперирует в масштабах бесконечно малых размеров и бесконечно большой энергии и времени микромира. При этом ТВО стремится объединить эти взаимодействия с гравитационными взаимодействиями бесконечного макромира. Нет ничего удивительного, в том, что с позиций современных доминирующих теорий это не получается, «не выходит каменный цветок у Данилы-мастера» и не складывается теория квантовой гравитации. Почему? Дело в подходах. Потому что исследуются «бесконечности» в микромире и «бесконечности» в макромире. Но бесконечность – это по определению абсолютный антипод симметричности. Как же две бесконечности увязать, прежде всего, с симметричностью? Каким образом суть гравитации совместить с суперсимметрией ЭЧ – вот в чем вопрос! Если к понятию суперсимметрии подходить образно, как к возможности переводить вещество во взаимодействие (или в излучение), и наоборот, то строго увязать это с гравитационным взаимодействием в некую супергравитацию, что называется, «в лоб» вряд ли получится по определению. Пока мы не рассмотрим суть Суперсимметрии, как взаимное «уничтожение» бесконечностей микромира и макромира. Эта суперсимметрия обеспечит их взаимозависимость, несмотря на пессимистическое отношение самого С. Вайнберга по поводу «безысходности сложившейся ситуации». С. Вайнберг считает, что «квантовая гравитация, по-видимому, недоступна любой экспериментальной проверки». Спрашивается, почему С. Вайнберг считает, что эксперименты уже не в состоянии пролить свет на фундаментальные проблемы физики? Ответ может заключаться в том, что «бесконечно» малые размеры взаимодействий (обмен Х-частицами), а значит «бесконечно» высокие энергии этих взаимодействий (порог Планка ~14*10^28 Э/в) также экспериментально недостижимы, как недостижимо «наблюдение» бесконечной Вселенной. Но высший смысл Суперсимметрии заключается, как раз в том, что бесконечно малое «уравновешивается» бесконечно большим, или БЕСКОНЕЧНОСТИ «ВЗАИМОУНИЧТОЖАЮТСЯ» ВО ВЗАИМОПЕРЕХОДЕ ДРУГ В ДРУГА!