Продолжая цикл статей, которые содержать по сути отдельные наиболее интересные мысли из моей книги "Элементарная философия", нельзя не затронуть и одну из ключевых идей в ней, сопроводив этот шаг прекрасной цитатой из не менее замечательного фильма "Берегись автомобиля":
Не пора ли, друзья мои, нам замахнуться на Вильяма, понимаете, нашего Шекспира?
Речь далее пойдёт о Процессной модели, которая по сути своей есть некая альтернатива хорошо известной Стандартной модели - теоретической конструкции в физике, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Стандартная модель не является теорией всего, так как не включает в себя гравитацию. Однако она крайне важна для теоретической и экспериментальной физики элементарных частиц, в том числе, в качестве некой базы для построения более экзотических моделей, включающих гипотетические частицы, дополнительные размерности и расширенные симметрии, когда требуется объяснить экспериментальные результаты, не охваченные ею.
В этом плане Процессная модель никак не претендует на роль именно некой расширенной версии этой теории. Это скорее метафизическое представление теории всего, так как без экспериментально доказанных сделанных в ней утверждений она может быть лишь таковой. Иная интерпретация окружающей нас действительности становится возможной благодаря подходам Философии процесса, которая как раз и считается метафизикой.
Так как в любом случае на уровне обыденного восприятия будет проступать сопоставление одной модели с другой, то наиболее правильным представляется сделать небольшой экскурс вначале по ключевым моментам Стандартной модели, а потом уже рассмотреть и идеи Процессной модели.
Ключевые моменты Стандартной модели
Основу Стандартной модели составляет квантовая теория поля. Важнейшим исходным посылом, на котором строится эта теория, является утверждение, что ткань Вселенной – это пространство-время. Материя выступает содержимым Вселенной и она представляет собой некую субстанцию, называемую полем. Понятие поле возникает при определении неких элементарных частиц, схожих между собой по всем параметрам и выступающих в качестве локального проявления одного объекта, лежащего в их основе. Такой объект и есть поле.
В математике под полем подразумевается множество, для которого определены арифметические операции, ведущие себя так же, как и соответствующие операции над рациональными и действительными числами. То есть поле является фундаментальной алгебраической структурой. Оно служит основополагающим понятием в нескольких математических областях. В нашем случае поле представляет собой некое подобие жидкости, которое заполняет ёмкость - пространство-время. Это тоже множество точек – математических объектов, каковыми могут выступать числа, векторы и так далее.
Специальная теория относительности накладывает на поле ряд требований, связанных с симметрией, которые учитывают геометрию пространства-времени, что сказывается на ограничении математических объектов, присущих полю. В частности, таковыми объектами могут быть числа, векторы или спиноры, что по сути предопределяет принадлежность образуемых таким полем частиц к таким множествам, как фермионы или бозоны. Кстати, симметрии также ответственны за ограничения на характер поведения объектов внутри поля. Речь идёт о сохранении определённой величины во времени, а именно, сохранения энергии, импульса, момента импульса и движения центра масс. При этом, математические объекты, обладающие собственной внутренней симметрией, могут формировать поле, которое дополнительно само будет определять некие ограничения. Так поле комплексных чисел предполагает сохранение ещё одной величины во времени, связанной с природой комплексных чисел – электрического заряда.
Следующим необходимым этапом является квантование поля, так как весь смысл рассматриваемой модели состоит в необходимости описания частиц на микроскопическом уровне. В квантовой механике частицы на таком уровне уже следует рассматривать как объекты, которые могут занимать в пространстве несколько положений одномоментно с различной вероятностью.
Аналогично поступают и с полем, когда предполагается что оно может принимать несколько конфигураций, когда изменения в нём могут происходить по множеству путей с различной степенью значимости. В конечном итоге состояние поля во времени представляет собой суперпозицию всех его квантовых состояний. Частицы в квантовом поле есть ни что иное, как возмущения, которые распространяются сквозь поле во времени. При этом каждой частице соответствует своё поле или, наоборот, конкретное поле порождает только строго свою частицу. Поэтому количество известных частиц предполагает и такое же количество полей.
Свойства самих частиц оказываются полностью зависящими от вида и внутренней симметрии образующих их полей. Если поле образуется спинорами, то частицы относятся к фермионам, семейству частиц, формирующих материю Вселенной. Если математические объекты, образующие поле, векторы, тогда частицы принадлежат бозонам и они играют роль переносчиков взаимодействий. Внутренние симметрии полей придают частицам такие свойства, как цветовой и электрический заряды.
Понимание Стандартной модели будет неполным, если не учитывать в ней возможности взаимодействий. Обычно для такого понимания предлагается в качестве примера рассмотреть электромагнитное взаимодействие, как наиболее простое и с которого по сути и началось построение квантовой теории поля. При этом для осуществления взаимодействия дополнительно необходимо, чтобы в поле могли существовать виртуальные частицы, то есть такие частицы, которые оказываются проявлением флуктуации поля. Они появляются и исчезают за очень короткий промежуток времени, что возможно в соответствии с принципом неопределённости. При взаимодействии как раз и предполагается, что реальные частицы в состоянии испускать виртуальные. Так, при электромагнитном взаимодействии электрон испускает или поглощает виртуальный фотон. Фотон, в свою очередь, может образовывать виртуальную пару электрон плюс позитрон.
Существенным моментом во взаимодействии выступает именно квантовый характер поля. Он предполагает существование всех вариантов развития событий одномоментно, в том числе и самого события взаимодействия. В частности, у электронов существуют сценарии их взаимодействия с фотонным полем, каждый из которых имеет большую или меньшую степень её реализуемости. Реальное проявление процесса оказывается суперпозицией всех сценариев, которое в конечном счете отражает наибольшую вероятность развития событий. Из это следует, что взаимодействие - это в большей мере взаимодействие различных полей, которые ответственны за формирование определяемых ими частиц. Причём оно оказывается именно следствием существования в них возмущений, которые и есть элементарные частицы.
Идея квантовых полей приводит к необходимости принять такую реальность, в которой пространство заполнено одномоментно всеми девятью известными на сегодня полями. Пять из них оказываются именно полями взаимодействий, а оставшиеся четыре поля – это фермионные поля, образующие каркас Вселенной.
Остаётся лишь добавить, что в Стандартной модели не хватает согласованности с общей теорией относительности, что позволило бы включить в общее представление ещё и гравитацию. Сам факт наличия такой, казалось бы, не столь существенной проблемы может оказаться на самом деле свидетельством необходимости не просто решения вопроса квантования гравитации, сколько выработки иного взгляда на саму теорию квантового поля. И такие усилия в настоящий момент предпринимаются.
Итак, мы рассмотрели в упрощенной форме ключевые моменты Стандартной модели. Будем считать, что на шахматной доске выстроены все белые фигуры и нам остаётся заняться тёмными, что мы и сделаем во второй части.
Ссылка на вторую часть: