С.Кравченко, И.Крылов

УРОВНЕВАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

(критика концепции целостности И.З. Цехмистро)

назад в оглавление вперед

Глава 5. Уровневая философия физики (повторение)

Да простят нас читатели за многословие – классический бич философов. Мы хотим лишь быть понятыми, и совершено не хотим повторно забивать читательские головы еще одним научно-популярным повторением философских основ. Поэтому не будет большой ошибкой, если мы дадим не классически полное изложение, а, основываясь на рецензируемой работе, лишь короткими штрихами дополним уже намеченные  специфические контуры схемы, отражающей реальную сущность явлений.

Нормальным считается, если основой той или иной философской доктрины является один или несколько неоспоримый фактов. К примеру, христианская доктрина опирается на тот неоспоримый факт, что в Римской Империи распятие на кресте было весьма обычным, традиционным методом казни. У уровневой философии такой факт тоже есть. Он тоже общеизвестен – нет непосредственного познания сущности явлений.

У нас нет и возможности получения абсолютного знания о ней, мы не знаем, что она собой представляет «на самом деле». Это, кстати, второй, следственный факт, факт, порождающий поиск Знания во всех его проявлениях. Есть и третий факт. Он связан с первоисточником сведений о действительности. Здесь есть колоссальный разброс мнений, но многовековая научная практика нашла единственный подтверждаемый и неоспоримый первоисточник – это физические события. Единственными реальными объектами исследования такой фундаментальной естественной науки, как физика, являются только физические события. Все остальные ее представления формируются на этой базе. Все остальные науки, так или иначе, черпают основу своих представлений из физики, в том числе и «наука всех наук» - философия, как методология познания.

Достаточно долгое время одним из самых фундаментальных и самых темных философских понятий являлось понятие материи. Собственно, и сейчас это так. Попытки как-то «разобраться» с этим понятием предпринимаются буквально с зарождения самого понятия. Оно менялось вместе с развитием науки. Актуальность темы подогревается и самим текущим состоянием научной мысли, когда оказалось, что «навсегда» определенные, разделенные и упорядоченные понятия 19 века, такие, как «материя» и «вакуум» в нашем, 21 веке оказались на редкость запутанными по вкладываемому в них содержанию. Чем глубже мы «копаем» материю, тем больше в ней находим пустоты и, наоборот, «вакуум» оказался далеко не классической «пустотой», а оказался «источником энергии» и той же «материи». Все это заставляет заново, уже в который раз, переосмысливать весь научный понятийный багаж.

Впрочем, не все так плохо. За свою историю наука накопила целый ряд методологических правил и приемов, позволяющих избегать ненужной работы и упорядоченно относиться к тому же переосмыслению. Одним из таких приемов является обращение к первоисточнику. Надеемся, с этим согласятся все философские направления, без исключения. Итак, если мы хотим разобраться, что собой представляет то или иное понятие, необходимо обратиться к источнику этого понятия, желательно, чтобы он был первичным. Хотя в философской традиции обращаться лишь к коллегам и трудам «великих», но в отношении материи это будет источник весьма сомнительной «первичности». Научный подход требует обратиться к профильной дисциплине, занимающейся предметом исследования, то есть к физике, а физика в этом плане весьма конкретна: хотите знать предмет – исследуйте его проявления. То есть, следует внимательно разобраться, каким образом материя проявляет себя в реальности. Это проявление единственно - через физические события (факт №3). Таким образом, физическое событие становится в философии физики первичным понятием.

Что представляет собой первичное, потому не определяемое, понятие - физическое событие? Его можно только описать, как некую локальность реальности, как-то отличающуюся от всего прочего, в связи с чем, хотя бы потенциально доступную для регистрации. Пока важно то, что есть локальность, есть ее проявления и есть возможность регистрации, ни одно из этих понятий не пусто.

И вот здесь на первый план выступает другая сторона процесса познания – сам познающий.

Прежде всего, не следует забывать, что он и сам есть предмет исследования, то есть материя. Следует помнить и факт №1 – у него нет способа непосредственного познания сущности. Все познание происходит, в конечном счете, только через его собственные изменения: через регистрацию изменений окружающей действительности своими входными сенсорами, через анализ входных сигналов своей собственной информационной системой, через взаимный обмен результатами анализа своими средствами коммуникации. И здесь чрезвычайно важную роль играет факт №2 – у нас нет абсолютного знания, но жизненная необходимость хотя бы в каких-то относительных знаниях весьма настоятельная. Практически мы не имеем понятия (на субъективном уровне), как мы проводим анализ входных сигналов, что с философской точки зрения не так уж критично. Зато известен результат – сознание формирует внутри себя некий образ изучаемого предмета, той самой реальности.

С этого нередко начинается некоторая путаница.

Практически, подавляющая часть из нас принимает этот самый результат, сформированный в сознании образ действительности, за саму действительность,  не удосуживаясь провести анализ на соответствие образа, отражаемой реальности. Именно поэтому по сей день фундаментальными считаются в философии понятия пространства и времени, той же материи, того же вакуума, то есть понятия, заведомо производные от понятия физического события.

Процесс познания – исторический, сугубо информационный процесс и нас совершенно не удивляет гигантское море гипотез об устройстве Вселенной, берущих свое начало в сугубо информационных понятиях, в том же понятии ЕДИНОГО, в понятии числа, как основы мироздания (см. В.В. Кассандров «Число, время, свет»), в понятии информации, как миропорядка, понятии мирового Разума и так далее. Все идеалистические философские течения того же происхождения. Однако понимание происхождения не означает согласие с абстрактной первоосновой, что базируется на простой истине: ни один образ не есть оригинал, но он должен соответствовать оригиналу. Поэтому, если мы хотим получить правдоподобное суждение, обращаться необходимо к оригиналу. Единственным оригиналом действительности является физическое событие, или их последовательности, отражаемые в сознании в форме явлений, объектов. Философия не занимается исследованием физических событий, это удел физики, а той известно немало:

- физические события есть, это – не пустое понятие и не пустое множество;

- физические события локализуемы и отличимы одно от другого;

- событий много и потому они характеризуются и собственными инвариантными параметрами, и параметрами отношений между собой;

- все, без исключения физические события характеризуются собственным инвариантным параметром действия, постоянной Планка.

- для любого из зарегистрированных событий известно конечное число его инвариантных характеристик;

- инвариантные параметры любого физического события неизменны.

Как к множеству, к физическим событиям можно применять все операции над множествами. Конечно, любое конечное число конечных параметров можно дополнить неопределенным числом нулевых, неопределенным числом трансфинитных (неизмеримых, бесконечных) параметров, но это будет уже абстракция, а в базе есть только то, что есть - конечное число конечных (измеримых) параметров. Исходя из этого, следует сразу признать неверным традиционное представление физического события некой точкой в неком пространстве событий. Точка - по определению нуль-мерный объект и не имеет внутренних параметров. Все инварианты точки тождественно равны нулю, потому точки между собой неразличимы. Сущности, которыми являются физические события, наоборот, имеют конечное число конечных ненулевых инвариантов, более того, нет двух тождественных событий. Следовательно, представление события как точки не верно, физическое событие принципиально не точечно.

Поскольку событийное множество не только не пустое, но и больше единицы, то само это множество должно характеризоваться параметрами отношений между его элементами. Эти параметры отношений и описываются набором абстракций и понятий, к которым и относятся такие, как пространственно-временные отношения, причинно-следственные отношения, группировки по фундаментальным взаимодействиям и так далее. Вот эти взаимосвязанные параметры и являются отправной точкой для формирования философского представления о нашем Мире.

Итак, что же мы на самом деле имеем?

Мы имеем событийное множество, образ которого имеет веские основания быть представленным как некое событийное поле, пространство событий:

- пространство событий не может быть ограниченным. Это утверждение также тождественно утверждению о не существовании беспричинных событий. Следствием будет утверждение о неразрывности пространства событий, что адекватно утверждению о неразрывности причинно-следственных отношений.

- пространство событий должно быть лоренц-инвариантным. Другими словами, пространство событий не должно содержать особых, каким-то образом выделяемых точек. Ни с одной точкой пространства событий невозможно связать систему отсчета. Выделенными могут быть только их множества с конечными ненулевыми инвариантными параметрами. Свойства лоренц-инвариантных пространств изучены (Глинер "Раздувающаяся Вселенная и вакуумоподобное состояние физической среды" (УФН, 3, 2002) http://www.ufn.ru/ufn02/ufn02_2/Russian/r022e.pdf), это - гиперболические пространства;

- в пространстве событий нет событий. Любая его локальность, трактуемая нами как событие, неизменна, и ее положение относительно других также неизменно. Другими словами, пространство событий - абсолютно мертвое пространство (нет внешних событий по отношению к нему), в котором ничего не может быть изменено. Ни одна локальность пространства событий, ни одно их множество не может ни вдруг появиться, ни исчезнуть, ни переместиться, ни изменить свои параметры.

Научная точка зрения, изложенная Э.Б. Глинером выглядит так:

"Раздувающаяся вселенная и вакуумоподобное состояние физической среды

Э.Б. Глинер

2. Раздувание как часть инфляционной космологии

Основные космологические модели предполагают, что пространство-время изотропно. Тогда его метрика представима в форме Робертсона-Уокера:

ds² = dt² – a²(t) [dr²/(1-kr²) + r²(dθ² + sin² θ dφ²)]              (1)

Постоянная k есть кривизна пространства. Масштабный фактор а(t) описывает изменение с течением времени t, расстояний между точками с фиксированными простран­ственными координатами r, θ, φ. Он определяется урав­нениями Фридмана:

á=G/3μa²-k;  ä=-G(μ+3p)a                                                  (2)

и уравнением состояния физической среды

p=p(μ)                                                                                  (3)

Точка здесь означает дифференцирование по времени t, G — гравитационная постоянная, μ — плотность космо­логической среды, а p — давление в ней.

В стандартной космологии, обычно имеющей дело с уникальной вселенной, единицу длины принято выби­рать так, чтобы кривизна k принимала одно из трех значений: 1, 0 или -1, соответственно трем возможным типам однородных вселенных. Для целей сравнения это неудобно, и ниже всегда будут предполагаться одни и те же единицы длины. Тогда вещественная постоянная k может быть любой, и метрика (1) описывает континуум вселенных, различающихся значением k.

Теория Великого объединения предполагает сущест­вование в ранней вселенной вакуумоподобной, т.е. лоренц-инвариантной фазы среды, плотность которой преобла­дает над плотностью вещества (т.е., обычной, не лоренц-инвариантной фазы). Плотность μ вакуумоподобной фазы и давление p в ней связаны уравнением состоя­ния [1]

р = -μ.                                             (4)

В силу уравнений Фридмана (2) во вселенной, заполнен­ной вакуумоподобной средой, плотность среды сохра­няется, т.е.μ=соnst, но масштабный фактор а(t) экспо­ненциально растет. В силу непрерывности можно пола­гать, что примесь вещества не меняет характер роста последнего, а плотность среды почти не меняется. Этот рост, интерпретируемый по аналогии с фридмановскими моделями как расширение вселенной, — но почти без изменения плотности среды! — был назван раздуванием (inflation). Идея раздувания является основой инфля­ционных сценариев.

До последнего времени инфляционные сценарии предполагали, что плотность космологической среды не ограничена сверху (космологическая сингулярность). Великое объединение дает возможность теоретического описания вплоть до планковской плотности 10¹⁹ ГэВ, где физические поля со спином 1/2 (кварки и лептоны, между которыми еще нет различий по константе взаимодей­ствия) предполагаются безмассовыми; носителем массы являются поля Хиггса, образующие в совокупности вакуумоподобную среду.

Инфляционные сценарии полагают, что в этом состоянии высшей симметрии (SU(5) или выше) вселен­ная уже расширяется, из-за чего температура космологи­ческой среды падает. С ее падением до ~ 10¹⁵ ГэВ (на

10^-35 с   момента   начала   расширения), состояние высшей симметрии энергетически становится невыгод­ным, и в ряде спонтаных нарушений симметрии безмас­совые поля приобретают массу, появляясь как "конден­сат". (Этот процесс — схема Хиггса — обобщает теорию сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау, где с падением температуры проводника появляется конденсат спарен­ных электронов.)

Изложенная элегантная схема приводит в космоло­гии к ряду трудностей. Скажем, вблизи планковской плотности должны рождаться "еретические" частицы, например, магнитные монополи, вклад которых в массу наблюдаемой вселенной был бы на много порядков больше, чем вклад реально наблюдаемых частиц! Чтобы устранить эти трудности, Гус [12] выдвинул предположение, ставшее основой инфляционной космо­логии: фазовый переход, вызванный (первым) спонтанным нарушением симметрии, является переходом первого рода, так что по достижении критической температуры перехода он происходит не сразу, а вселенная на некото­рое время остается в переохлажденном метастабильном состоянии высокой симметрии. В течение этого времени, энергетический выигрыш, который был бы достигнут при переходе, действует (говоря очень общо) как вклад в плотность вакуумоподобной фазы среды. Вследствие этого метрика вселенной весьма близка к метрике де Ситтера, и масштабный фактор растет квазиэкспонен­циально. Выбором параметров перехода можно добить­ся, чтобы за время, которое вселенная проводит в пере­охлажденном состоянии (видимо, ~10^-31 с), масштабный параметр возрос гигантски, например, в 10¹⁰⁰ раз. Это часто называемое число, больше чем на 70 порядков превышает рост, достижимый при фазовом переходе второго рода, быстро создающем режим расширения фридмановского типа.

Интерпретация роста масштабного фактора как раздувания вселенной, таким образом, подразумевает, что "объект класса вселенной" может быть результатом раздувания микроскопической области. Ее малостью инфляционная космология объясняет отсутствие монополей в наблюдениях и разрешает другие космологические проблемы (в контексте данной статьи нет нужды их обсуждать). Эта малость также навела на мысль, что вселенные могут возникать в результате раздувания флуктуации, появляющихся на микроуровне. Эта возможность нашла воплощение в сценариях перманентного массового рождения вселенных.

Инфляционные сценарии основаны на предположениях, сделанных ad hoc, и подгонке многочисленных свободных параметров теории. В новой области, где сочетаются идеи Великого объединения и релятивистской космологии, это едва ли может вызвать возражения. Однако их вызывает релятивистская база сценариев: идея раздувания. Мы покажем в дальнейшем, что в присутствии вакуумоподобной среды интерпретация роста масштабного фактора по аналогии с фридмановскими моделями, видимо, неверна и не подразумевает соответствующего расширения вселенной [4].

3. Вакуумоподобная среда

Идея вакуумоподобной среды впервые была предложена в рамках ОТО [1].

По традиции, правая часть уравнений Эйнштейна долго рассматривалась (см., например, [5]) полуэмпирически — как данные, вносимые в ОТО со стороны. С течением времени стало, однако, ясным, что алгебраиче­ская структура величин, появляющихся в теории, — ее неотъемлемая часть. Это подразумевает, что в ОТО классификация симметричных тензоров второго ранга по типам их алгебраической структуры определяет возможные типы физических сред (ср. [6]). Теория, тем самым, приобретает цельность, определяя не только механику, но и сами среды, движение которых она описывает.

В этом смысле, ОТО предсказывает [1] существование среды, которая в однородном и изотропном состоянии описывается "простейшим" тензором энергии-импульса

Tⁱ_k=μδⁱ_k                                                                              (5)

где скаляр μ - плотность энергии среды. Тогда в силу (5), давление в среде определяется уравнением (4).

Продуктивность этого предсказания связана с тем, что тензор (5) описывает единственно возможный в ОТО тип лоренц-вариантной среды, в пределе μ → 0 являю­щейся обычным вакуумом. Этот важный тип среды был вне поля зрения.

Формально выражение (5) имеет ту же алгебраиче­скую структуру, что и космологический член, введенный Эйнштейном ad hoc в ранее написанные им уравнения ОТО. Он затем отверг его: космологический член был извечной мировой силой, действующей, но не поддаю­щейся воздействию. В отличие от этого, описывая состояние среды, тензор (5) не меняет уравнений теории и подразумевает, что при фазовых переходах, а также в равновесных и динамических неоднородных состояниях, он ведет себя как динамическая переменная.

Идея вакуумоподобной среды играет фундаменталь­ную роль. По замечанию Уиллера, сделанному прежде, чем это было осознано, появление сингулярностей в ОТО явилось "величайшим кризисом в истории физики" [7]. Смысл этих слов станет яснее, если заметить, что проблема сингулярностей пространства-времени со­стоит не столько в том, что их не удается описать внутренним образом (как, например, и элементарные частицы), сколько в том, что их не удается непротиворе­чиво описать и внешне [8], так что они остаются вне рамок физики.

Идея вакуумоподобного состояния, в сочетании с постулатом о переходе физической среды в это состоя­ние с ростом плотности, является до сих пор единст­венной альтернативой заключению о неизбежности сингулярностей в ОТО, в противном случае вытекаю­щему из картины гравитационного коллапса. В общих чертах, эта альтернатива следует уже из (4). При гра­витационном коллапсе рост внутреннего давления в коллапсирующем теле не останавливает гравитацион­ное сжатие из-за дальнодействующего характера тяго­тения, на что указал еще Лаплас. В терминах постнью­тоновского приближения источником тяготения в ОТО является след тензора энергии-импульса (Зр + μ). Тогда при приближении к условию (4) тяготение становится отталкиванием, т.е. возникает расхождение геодезиче­ских. Коль скоро коллапсирующее тело переходит в вакуумоподобное состояние, гравитационное отталки­вание останавливает коллапс потому же, почему грави­тационное притяжение способствовало бы неограничен­ному сжатию.

Идея вакуумоподобной среды исключает и предста­вление о неизбежности космологической сингулярности, возникшее тогда, когда выяснилось, что вселенная рас­ширяется. Обратный во времени ход космологического расширения воспроизводит картину гравитационного коллапса. Следовательно, если с ростом плотности среда не переходит в вакуумоподобное состояние, то в прошлом лежит сингулярность; в противном случае где-то в прошлом вселенная была в вакуумоподобном состоянии. Его естественно считать начальным состоя­нием наблюдаемой вселенной. Оно, однако, не есть абсолютное начало времени, так как, в принципе, времениподобные линии продолжимы в прошлое и дальше.

Качественный анализ релятивистских уравнений дви­жения неоднородной среды, сжимающейся под дей­ствием отрицательного давления, указывает, что в ходе сжатия неоднородность среды уменьшается [1]. Поэтому представление, что переход однородной среды в вакуу­моподобное состояние предотвращает сингулярность, по-видимому, можно обобщить и на неоднородные среды.

4. Космология вакуумоподобной среды

Метрику, которая удовлетворяет условию вакуумоподобности (4), нашел де Ситтер [9] в форме

dS²=Adť² –A^-1dř² – ř²(dθ² +sin²θ dφ²)

A≡1-Gμř²/3)                                                                      (6)                              

Эта метрика статична. Метрика изотропного про­странства-времени, однако, всегда формально представима в форме (1). Если среда не вакуумоподобна, то масштабный фактор a(t) определяется уравнениями Фридмана (2) однозначно, причем преобразования, кото­рое приводит метрику (1) к статическому виду, не существует. Вакуумоподобная среда представляет осо­бый случай: это видно уже из того, что метрика (6) статична. Ввиду (4) система уравнений Фридмана (2) вырождается: второе уравнение в (2) следует из пер­вого. Первое же уравнение может быть непосредственно решено, определяя семейство вакуумоподобных реше­ний а = a(t,r|k), -∞< k < ∞, различающихся выбором постоянной k. Как легко показать [10], каждая из этих метрик может быть получена из метрики де Ситтера (6) регулярным преобразованием координат вида

ť = ť(t,r|k), ř= ř(t,r|k)                                                         (7)

Таким образом, метрике де Ситтера (6) сопоставляется континуум масштабных факторов а = a(t,r|k) и метрик (1). Следовательно, вакуумоподобному пространству-времени — вселенной де Ситтера — нельзя приписать какую-либо определенную эволюцию во времени [4]. В этом смысле, зависимость преобразованной метрики от времени является координатным эффектом.

Отсутствие выделенного состояния движения выражает принцип относительности для вакуумоподобной среды, которая — в отличие от обычных сред, но, как и обычный вакуум — не может быть носителем системы отсчета. Этот принцип запрещает прямой переход вакуумоподобной среды в обычное вещество из-за неопреде­ленности импульса рождающегося вещества. Примесь вещества может, однако, инициировать переход. Запрет снимается применительно к выходу вселенной из вакуумоподобного состояния, поскольку вселенной в целом нельзя приписать определенный импульс.

Отличие вакуумоподобно доминированного мира от мира фридмановских моделей создается различием алгебраической структуры тензоров энергии-импульса преобладающей компоненты космологической среды. Во фридмановской среде недиагональные элементы тензора энергии-импульса — потоки энергии и импульса — зависят от выбора системы отсчета, и есть одна и только одна система отсчета, где они отсутствуют. Эта сопутствующая система описывает физическое движение фридмановской среды. Недиагональные же элементы тензора энергии-импульса вакуумоподобной среды равны нулю во всех системах отсчета. Поэтому нельзя сформулировать даже само понятие ее собственного движения. Этим свойства вакуума распространяются на лоренц-инвариантные среды с ненулевой плотностью энергии. Классическая "физическая пустота" заменяется существенно релятивистской лоренц-инвариантной сре­дой, сама идея внутреннего движения которой несовместима с ее лоренц-инвариантностью.

В силу принципа относительности, вакуумоподобная среда обменивается энергией и импульсом с веществом, либо влияя на пространственно-временную геометрию, либо при взаимных фазовых переходах. В их отсутствие вещество свободно падает в вакуумоподобной среде. Поэтому системы отсчета, связанные с падающим ве­ществом, не отражают поведение вакуумоподобной среды [4], и пока примесь вещества невелика, вселенная близка к статической вселенной де Ситтера.

Это, казалось бы, противоречит квазиэкспоненциаль­ному росту фактора a(t) для метрик, близких к метрике де Ситтера. Особенности фридмановских моделей создали, однако, ошибочное представление о масштабном факторе, как эталоне расширения вселенной. Рассмот­рим для простоты газ пробных частиц во вселенной де Ситтера. Между столкновениями частицы, очевидно, свободно падают вдоль геодезических метрики де Ситтера. Поскольку, как и метрика, геодезические неизменны во времени, то, как целое, газ пробных частиц не может ни расширяться, ни сжиматься. Вследствие столкновений частиц этот газ горячий; легко предвидеть, что он должен иметь температуру Гиббонса-Хоукинга [11]. Но несмотря на рост масштабного фактора, вселенная остается статической.

Эта картина непосредственно обобщается на вселенные, где наряду с преобладающей вакуумоподобной фазой есть и примесь обычного вещества (ср. [4]). Падая вдоль геодезических, в главном определенных преобладающей фазой, вещество не следует за ростом масштабного фактора, как и вся "почти вакуумоподобная" вселенная. Идея раздувания, следовательно, представляется ошибочной.

При нынешнем уровне развитии спецдисциплин, особенно столь фундаментальной, как физика, философам достаточно сложно спорить с ними, хотя бы с силу существования у спецдисциплин своего собственного понятийного поля, далеко не совпадающим с философским. Выступая на «чужом поле» очень легко можно оказаться «мальчиком для битья», дилетантом-недоучкой по причине естественного неглубокого знания специфики предмета. Однако некоторый застой фундаментальной теоретической мысли (все-таки ОТО без малого, сотня лет) требует внесения некоторого «шумового импульса» в это почивание на лаврах.

Итак, философский шум:

Философы исходят из убеждения, что нет никаких оснований сомневаться в корректности решений де Ситтера. Если решение утверждает, что метрика вакуумоподобной среды статична и что метрике де Ситтера (6) сопоставляется континуум масштабных факторов а = a(t,r|k) и метрик (1), то так оно и есть. Глинер вполне обоснованно делает из этого вывод, что вакуумоподобному пространству-времени — вселенной де Ситтера — нельзя приписать какую-либо определенную эволюцию во времени [4]. В этом смысле, зависимость преобразованной метрики от времени является координатным эффектом.

Исходя из этого, весьма «странными» являются рассуждения сторонников идеи раздувания Вселенной:

«при увеличении элемента объема вакуумоподобной среды V на dV плотность энергии среды уменьшается на dμ=-μdV, но в силу (4) работа сил отрицательного давления –pdV=μdV в точности компенсирует эту потерю. Поэтому расширение вакуумоподобной среды при сохранении ее плотности энергии не нарушает закон сохранения энергии».

С точно таким же успехом можно сформировать и противоположное утверждение: «при уменьшении элемента объема вакуумоподобной среды V на dV плотность энергии среды увеличивается на dμ=-μdV, но в силу (4) работа сил отрицательного давления –pdV=μdV в точности компенсирует это «приобретение». Поэтому сжатие вакуумоподобной среды при сохранении ее плотности энергии не нарушает закон сохранения энергии». К этому следует добавить, что традиционное «следствие» из идеи термодинамического расширения, типа:

«Обратим некоторую массу в вакуумоподобное состояние и дадим ей свободно расширяться. Совершив обратный переход, мы получим выигрыш в массе. Машина, работающая по этому циклу, есть вечный двигатель» - вообще лишено элементарного смысла. И вопрос совсем не в «обращении масс в вакуумоподобное состояние», вопрос в «свободном расширении». Из решения де Ситтера никак не следует наличие «пустых участков» с полным отсутствием вакуумоподобной среды, в котором некоторая масса, обращенная в вакуумоподобное состояние, могла бы «свободно расширяться». Впрочем, вопрос еще более фундаментален. Глинер совершенно правильно акцентирует:

«Что же следует из термодинамики? Ничего. Апория возникает, так как использованы понятия, лишенные физического смысла. Мысленно, в пространстве можно выделить "элемент объема", но ему нельзя сопоставить материальный элемент лоренц-инвариантной среды, поскольку условие сопутствия отсутствует».

Понятие «расширения» вакуумоподобной среды лишено смысла в силу отсутствия смысла в понятии «привязки» системы отсчета к вакуумоподобной среде в силу отсутствия понятия «элемента» вакуумоподобной среды. Глинер в этом вопросе полностью прав.

Более того, «расширившаяся» локальность с меньшей плотностью, чем исходная, имеющая, соответственно с решением де Ситтера, меньшую кривизну, будет иметь собственную метрику, значит, фазовую границу, значит, будет физическим объектом. Потенциально мы уже должны получить некий «объект» выделяющийся в окружающей вакуумоподобной среде параметром плотности и имеющий метрику меньшей кривизны, что относительно окружающей среды должно восприниматься как наложение, суперпозиция с метрикой положительной кривизны. Другими словами, расширившаяся локальность вакуумоподобной среды будет иметь признаки материального объекта. Единственной нелогичностью, ставящей крест на такой идее, является отсутствие в решении де Ситтера даже намека на расширительные механизмы, расширительные сценарии. Метрика сред де Ситтера статична.

Однако есть другой вариант. В пределах одного из континуума масштабных факторов, определенного неким данным значением плотности среды μ, ничто не запрещает, не изменяя модуль плотности, изменять его знак. Тогда мы должны получить суперпозицию двух фаз одной среды, метрика каждой из которых определена:

dS²=Adť² –A^-1dř² – ř²(dθ² +sin²θ dφ²)

A≡1-Gμř²/3)                                                                   (6)                              

 dS²=-Adť² +A^-1dř² + ř²(dθ² +sin²θ dφ²)

A≡1-2Gμ/ř                                                                       (8)

M=4π∫^r₀μ(r)r²dr                                                                (9)

Второе уравнение (8) есть собственно метрика Шварцшильда. Глинер отмечает по этому поводу: «в силу теоремы Джебсена-Биркгоффа сохраняется при любых допустимых вариациях во времени плотности энергии fj,(r) и радиуса сферы го (физически это означает отсутствие монопольного гравитационного излучения). Сохранение интеграла (9) подразумевает, что расширение сферы не может происходить без перераспределения плотности, т.е. ее раздувание невозможно (ср. [4])». Это есть констатация все того же тривиального факта, что статичность решений де Ситтера не зависит от знака параметра плотности среды ±μ. Суперпозиция статических решений есть также статическое решение. Другими словами параметр времени для многофазной Лоренц-инвариантной среды отсутствует. Это – «мертвая» среда.

Непонятно, почему Э.Б. Глинер «не пожелал» рассмотреть этот вариант, хотя он выглядит крайне привлекательным:

- по любому из существующих космологических сценариев, в том числе и инфляционных, обязательным положением является утверждение о вакуумоподобном состоянии Вселенной, как одной из основных ее фаз. Однако «другая важнейшая составляющая вселенной» - материя, «примесь вещества», появляется в таких сценариях неизвестно откуда, некой внешней «присыпкой» с неизвестными параметрами, явно «не средного», божественного происхождения. Логичное и обоснованное введение положения о знаке плотности одной и той же среды, как фазового параметра, «вводит» в Лоренц-инвариантную вакуумоподобную фазу с масштабным фактором антигравитации Лоренц-инвариантную «материаподобную» фазу с масштабным фактором положительной гравитации с вполне конкретными параметрами обоих фазовых состояний.

- конечность и ненулевое значение параметра модуля плотности μ Лоренц-инвариантной среды выбирают из континуумов возможных метрик вполне определенные конечные и ненулевые значения масштабных факторов а = a(t,r|k), то есть квантуют Лоренц-инвариантную среду.

- появляется возможность даже в пределах Лоренц-инвариантной среды одного параметра плотности μ получить квантовый ряд интегральных значений средней плотности мультифазных локальностей в пределах -μ ≤μ_инт≤ +μ, то есть получить квантованный конечный ряд метрик мультифазовых состояний обоих знаков кривизны.

- система уравнений (8) + (9) формируют фазовую локальность положительной кривизны с конечными и определенными квантовыми инвариантными параметрами в среде с отрицательной кривизной. Другими словами мы получаем планковский «объект» с параметрами:

1.1.  r=(2p hg/ c³)^1/2 ;

1.2.  E=(2p h c⁵/g)^1/2;

1.3.  m=(2p h c/g)^1/2;

- мультифазное состояние среды обуславливает наличие замкнутых фазовых границ? разделяющих состояния -μ /+μ.

- знакопеременность масштабных факторов метрик разных фазовых состояний позволяют получить необходимые в ОТО условия «нуля на бесконечности», соблюсти краевые условия задачи.

- введение понятия многофазного состояния среды позволяет логически обосновать уход Эйнштейна от, тоже весьма божественной мировой силы, космологического члена. Как отмечает Глинер: «описывая состояние среды, тензор Tⁱ_k=μδⁱ_k (5) не меняет уравнений теории и подразумевает, что при фазовых переходах, а также в равновесных и динамических неоднородных состояниях, он ведет себя как динамическая переменная».

- появляется механизм формирования всего континуума метрик. За пределами метрического множества данного значения плотности среды μ_n любая, достаточно значительная до объектной неразличимости, локальность является по существу все той же Лоренц-инвариантной средой, естественно интегральной, разностной плотности μ_n+1, которая определит параметр следующего квантового ряда метрик. И, наоборот, параметр плотности данного, назовем «уровня», дифференциально представим как действующее значение квантового плотностного набора плотностей предыдущего уровня –μ_n-1 ≤μ_инт≤ +μ_n-1.

- выявляется некоторая, скажем, терминологическая неполнота, представления гравитационного взаимодействия только исключительно как тяготения. Текущее локальное значение средней плотности для некого сферического объема с компактной массой m в центре и окружающей вакуумоподобной средой будет равен:  μ_r=3m/4πr³ – μ₀. Следуя логике понятий многофазной среды, надо ожидать, что для одиночного тела потенциал Юкавы будет знакопеременным (со сменой знака на: 3m/4πr³ = μ₀), а "закон тяготения" для двух тел в "пустом" пространстве будет именно "тяготением" только до определенного расстояния между телами и сменится на антигравитацию при его превышении.

- наличие континуума метрик выявляет принципиальную недопустимость абсолютизации понятия «первообъект». Даже планковский объект уровня бесструктурен лишь для данного уровня, но де-факто является минимальным фиксируемым интегральным действующим значением мультифазной локальности среды с параметрами плотности предыдущего уровня.

- наличие континуума метрик наполняет новым философским содержанием понятие Лоренц-инвариантной среды. Реальная действительность таковой на самом деле не является, а само понятие является единственно возможным измеримым представлением всего континуума метрик всех предыдущих уровней. Точно также представление «нуля на бесконечности» является единственно возможным представлением континуума метрик всех последующих уровней.

Есть ли наблюдательные подтверждения таким воззрениям, прежде всего такому, лабораторно не зафиксированному эффекту, как антигравитация?

Да, есть.

Подтверждение заключено в двух давно известных фактах:

- небо – черное;

- средняя плотность материи в наблюдаемой части Вселенной явно не нулевая, если считать вакуум «обладателем» нулевой массы.

Сам факт наличия материи во Вселенной с взаимодействием в образе чисто положительной гравитации неизбежно ведет к парадоксам.

При ненулевой реальной средней плотности вещества Вселенной (по разным оценкам около 10^-29 – 10^-30 г/см³ или ρ_r≈10^-38 -10^-39 кг/м³) традиционный подход требует обязательного образования множества «реальных черных макси-дыр» конечных размеров:

1.4. R_r=2gM_r/c²

Принимая округленно M_r= ρ_r*4/3π R_r³  ≈4ρ_r R_r³ получим:

1.5. R_r=2gM_r/c²≈8gρ_rR_r³/c²

Откуда

1.6. c²=8gρ_rR_r²

или

1.7. c²/8gρ_r=R_r²

1.8. R_r=c/(8gρ_r)^0,5

Учитывая, что: g≈6,7*10^-11Hm²/kg² получим

1.9. R_r=3*10⁸/(8*6,7*10^-11*10^-39)^0,5 ≈4*10³²(м)

Учитывая, что световой год приблизительно равен 0,9*10¹⁶ м, получим R_r~10¹⁶ световых лет. Это достаточно близко к размеру наблюдаемой области, почему возникает «интересный» вопрос – почему наблюдаемая область не имеет признаки «чернодырья»? Хотя бы, почему небо не «белое», уже не говоря о том, почему имеет место само «внутридырное» гравитационное взаимодействие?

Ответ единственен: наблюдаемая часть Вселенной не имеет и малейших признаков «черной макси-дыры». Неизбежным следствием будет заключение, что положительная гравитация в таких масштабах чем-то скомпенсирована.

Таким образом, уровневая философия – неизбежное развитие философской базы ОТО, хотя бы как неизбежное следствие еще эйнштейноских  граничных условий.

Мы получили некую многофазную среду, на наблюдаемом уровне обладающей Лоренц-инвариантными свойствами, имеющую конечную множественную структурную градацию, в любой доступной наблюдению локальности которой заложен уровненный параметр плотности среды. Однако, данный образ подчеркнуто статичен, что находится в «вопиющем» противоречии с нашей очень динамичной жизнью.

Как формируется понятие Времени?

Ответ известен с момента возникновения кино. Время – производное нашего сознания. Мы настолько себя образно обособили, что подсознательной аксиомой выглядят градации: я и Вселенная, я и пространство, я и материальный Мир и т.д. На самом же деле мы есть часть Вселенной, часть материального Мира, локальность той самой Лоренц-инвариантной среды. Мы, даже наше сознание, наше мышление – то же событийное поле.

В таком пространстве событий при любом выборе любого тела отсчета, то есть при выборе событийной последовательности, "в которой сохраняются внутренние инвариантные характеристики, соответствующие квантовым числам данной частицы, типа - масса покоя, спин, заряд и т.д.", автоматически системой отсчета выбирается и особое, выделенное направление, предопределенное положением событийной последовательности тела отсчета в пространстве событий. Это выделенное направление мы и называем осью Времени в данной системе отсчета. Поэтому Время не просто "одно из измерений пространства", а  одно из измерений пространства, привязанное к определенной последовательности событий, носящее в физике название "тела отсчета". Именно на этом принципе основана работа нашего сознания, на выборе системы отсчета. Сколько возможно тел отсчета, столько возможно и осей Времени. В физике это положение закреплено, как принцип относительности.

Если бы мы, выбрав это "особое" направление, выбрали бы еще и одно из событий этой ее последовательности за начало отсчета, то отсутствие "реки Времени" стало бы очевидным. Однако мы предпочитаем мчаться вдоль этой оси, причем со скоростью света.

Почему?На самом деле здесь два вопроса:

1. Почему предпочитаем мчаться?

2. Почему со скоростью света?

Соответственно, имеется и два ответа:

1. Он элементарен: потому, что мы сами - всего лишь все те же событийные множества. Мы сами - часть пространства событий. Все наши действия, в том числе и все наши мысли - все это лишь локальное событийное множество. Мы не можем оказаться вне пространства событий и любая наша мысль в действительности раскладывается на однозначную последовательность элементарных физических событий, которые неизменимы. Это глубочайшая иллюзия нашего сознания, что хоть какую-то мысль мы можем передумать заново (мысль так же необратима как и любой процесс). Мы можем действительно сформулировать новую мысль, даже противоположную предыдущей, но по факту это будет новая последовательность событий, традиционно выражаясь - новая мысль на новом отрезке времени. Грубо говоря, мы не можем "вылезти" из пространства событий, вернуться по оси времени назад, "влезть" в пространство и по-новому все передумать, пережить и так далее. Машина Времени невозможна, потому что нет событий в пространстве событий, оно статично, как нет и особых точек, типа точек самопересечения, как нет и особых событий, имеющих сразу несколько разных значений инвариантных параметров.

Наша мысль - не вне событий и не событие, а последовательность событий; и подсознательный образ "реки Времени" - всего лишь подсознательная констатация этого факта.

 Наше существование - фиксация в сознании, в его структурах, себя и окружающей действительности именно как непрерывной, неразрывной последовательности событий. Существуем - значит "мчимся".

2. Ответ на второй вопрос не столь элементарен и связан как с существованием двух главных больших классов событийных последовательностей, имеющих традиционный образ элементарных частиц: с нулевой массой покоя, и с ненулевой массой покоя, так и с гиперболическими свойствами лоренц-инвариантных пространств. Единичные реперы гиперболических пространств (мнимой кривизны) знакопеременны, к примеру, одно из простейших гиперболических пространств - плоскость Минковского имеет метрику (1;-1). Любое гиперболическое пространство имеет, по крайней мере, один действительный и один мнимый репер, потому в них, в отличие от евклидовой геометрии, весьма актуальным является вопрос преобразований при переходе от одной системы отсчета к другой. Из всего своеобразия гиперболических преобразований нам, в частности, особо интересен тот факт, что единственным сохраняющимся (общим) направлением в их системах координат является изотропное направление. С какой бы скоростью не перемещались бы относительно друг друга тела отсчета, наклон изотропного направления для всех, без исключения систем отсчета, один и тот же. Этот наклон отражает уже фундаментальный геометрический и глубочайший философский принцип одинакового соотношения действительного и мнимого реперов (времени и пространства) в любой системе отсчета. А одинаковость скорости света в любой системе отсчета с одинаковыми единичными реперами – опять же всего лишь следствие этого факта. Поскольку пространственный образ событийного поля формируется на основе пересечений событийных последовательностей с нулевой массой покоя и с ненулевой массой покоя, то есть пересечений изотропных и неизотропных осей, то принцип преобразования, сохраняющий одинаковое соотношение действительного и мнимого реперов и выражается появлением в формулах константы С. Другими словами, с помощью константы С (на самом деле единичного репера) мы приводим во взаимное соответствие чисто отсчетное деление событийных параметров на действительные и мнимые, пространственные и временные, потому как на деле такого "деления" нет, это - эффект системы отсчета.

Однако, в этом "Временном вопросе" есть еще один "подводный камень". Он носит название - Стрела Времени. Для нашего сознание незыблемой аксиомой является, что время не просто течет, не просто "со скоростью света", но еще и в строго определенном направлении - от прошлого к будущему. Так ли это?

Нет, не так. Стрела Времени - одна из иллюзий, образов сознания, как и "река времени".

Все дело в гиперболических свойствах лоренц-инвариантных пространств. К примеру, та же гиперплоскость Минковского, в отличие от евклидовой плоскости, одному выбранному направлению имеет не одно, а целых три ортогональных оси. К примеру, оси времени перпендикулярны не только пространственная ось, но и две изотропные оси. В этом и заключена разгадка понятия Стрелы Времени.

Вопрос в том, что является для нас информационным источником. Ответ, естественно, был дан уже в самом начале - физические события и ничего, кроме них. С точки зрения физика любое физическое событие есть фиксация тем или иным образом результата взаимодействия интересующего нас физического объекта с переносчиком взаимодействия, либо его излучение, либо его поглощение. С нашей, философской точки зрения, каждое из этих физических событий есть особая, потому и выделяемая, область пространства событий, характеризуемая наличием взаимоувязанных изменений в инвариантных параметрах локальностей. С точки зрения геометра в этой области происходит изгиб неизотропных локальностей и завершение изотропных. При этом геометр особо обратил бы наше внимание на то, что пространство событий не является плоским, соответственно, вектора, сонаправленные изотропным локальностям в их начале и их конце, не являются коллинеарными. С точки зрения физика это означает, что, к примеру, такой переносчик электромагнитного взаимодействия, как фотон, в точке излучения и в точке поглощения немного разный (красное смещение). С нашей, философской точки зрения, это означает, что всегда есть разница между изменениями в инвариантных параметрах локальностей в зависимости от изотропного направления. А для многомерного пространства к этому еще прибавляется разница в пространственных направлениях. Для сознания эта разница является информационной. Даже не для сознания, а еще для входных сенсоров одно из изотропных направлений ( грубо говоря - свой генератор) является опорным, другое (опять же грубо - входные сигналы) - информационным. По самому принципу формирования информационного сигнала сознание не может не различать эти направления, не формировать "Стрелу Времени".

Следует помнить, что стрела Времени есть понятие относительное, привязанное к данной системе отсчета. Потому заведомо обречены на неудачу все попытки "обмануть материю во времени". Любая элементарная частица будет "заранее знать, через какую из щелей ей следует пройти", потому как нет самого понятия Времени в пространстве событий, нет событий в пространстве событий, это - не строящаяся кирпич за кирпичом стена. Время - макропонятие, формируемое функционированием сложных многоустойчивых макросистем, а если точнее, информационных систем.

В итоге мы получили достаточно бесперспективно унылую, с обывательской точки зрения, бескрайнюю пустыню, несколько «загаженную детскими играми» с квантом действия, являющуюся истинным адом для философов и раем для математиков.

Наличие у даже у наблюдаемого уровня конечного метрического ряда создает идеальные условия для его математического прогнозирования, предсказания свойств еще неоткрытых «частиц».

Строго симметрично обстоит дело и в большом. Поскольку масштабные факторы гравитации и антигравитации с ростом расстояний меняются по-разному:

- гравитационный - с ростом расстояния падает;

- антигравитационный - с ростом расстояния растет;

то в большом, до глобальной взаимной компенсации, наибольшее влияние оказывает именно фактор антигравитации.  Поэтому самые большие из наблюдаемых материальных систем должны иметь отчетливые признаки их формирования именно силами антигравитации, силами отталкивания. Потому наблюдаемая крупномасштабная структура Вселенной должна быть отчетливо ячеистой.

Этот же принцип позволяет дать ОТО - трактовку красного смещения:

Средняя плотность вещества при интегрировании по достаточно большому объему (на Мега-уровне) для любой точки Вселенной будет константой и примерно равна критической, силы тяготения и антигравитации будут в среднем уравновешены. Мировые линии частиц уже не будут аналогами прямых. Средняя уравновешенность сил определит неизменность в среднем расстояний между массами, а мировые линии частиц совпадут с эквидистантами.

Рис. 1. Мировые линии тел отсчета и пробного в пространстве Вселенной, заполненном веществом с критической плотностью.
Модель Пуанкаре в единичном круге

Красное Смещение излучения пробных тел:

1.17. (для круга Пуанкаре)

1.18. – в линейных размерах пространства Вселенной, где r – расстояние до наблюдаемого тела.

Геометрически величина смещения становится не показателем скорости взаимного удаления тел, как общепринято (напоминаем, что в данном случае мировые линии есть эквидистанты и расстояние между телами в среднем неизменно), а мерой (индикатором) расстояния между телами:

1.19. r= (С/H)arth (v/С) или:

1.20. v=C th (Hr/C)

Физически красное смещение, в понятиях динамики, можно считать показателем основного физического процесса Вселенной. Это то, что Цехмистро начал упоминанием:  «Примем во внимание универсальный характер неуклонного идущего во вселенной процесса перехода вещества в излучение: все процессы радиоактивного распада вещества во вселенной идут с необратимой потерей части массы вещества за счет перехода его в излучение. По современным представлениям даже протоны – основа существования вещества – подвержены радиоактивному распаду. В результате легко мыслить такую предельную идеализированную ситуацию во вселенной, когда процесс «выгорания» вещества полностью завершится, и все вещество перейдет в излучение» (238), но так и не завершил. А продолжать это упоминание надо не менее известным фактом космологического красного смещения, которое, как показано выше, не может быть доплеровским эффектом, а может быть только эффектом взаимодействия излучения с вакуумоподобной средой, то есть признанием физической среды. Только взаимодействие будет носить Лоренц-инвариантный квантовый характер, учитывающий свойства вакуумоподобной среды и позволяющий объяснить, почему столь четко видны галактики, расположенные от нас на расстоянии 15 миллиардов световых лет. А завершить надо напоминанием нерушимости ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ, одним из следствий принципа стационарности действия, то есть не менее известным фактом рождения пар в вакууме, но, опять же, учитывая характеристики вакуумоподобной среды.

Так мы получим замкнутый процесс кругооборота энергии между образами Лоренц-инвариантной среды, то есть вакуумом, веществом и излучением. Вакуум (в любом случае основная фаза вакуумоподобной среды) затрачивает часть своей энергии на рождение вещества. Вещество часть своей энергии превращает в излучение. Излучение часть своей энергии возвращает вакууму. Скорость основного физического процесса (его средневесовая температура) и определяет средневесовую температуру фона излучения, который можно назвать «реликтовым». Замкнутость процесса, в соответствии с законом сохранения, обусловит не существование глобального процесса эволюции Вселенной, что неоднократно подчеркивалось.

Наличие сверхструктур уровня исключено самим принципом формирования его структуры, наличием континуума уровней. Если абстрагироваться от локальных неоднородностей, то, начиная с некоторого уровня масштабного интегрирования, Вселенная предстает на наблюдаемом уровне «пустой» лоренц-инвариантной средой, основой следующего уровня континуума.

Поэтому так привычная нашему сознанию детерминированность структурной середины уровня, из чего не единожды пытались вывести основы мироздания, есть не более, чем локальный наблюдательный эффект.

В заключение стоит отметить неизбежный эффект уровневой философии. Вполне достойным внимания является предположение, что в основе уровневого континуума лежит некая доструктурная сущность. Однако, ни на вопрос «существует» ли она, ни на смежный вопрос, «является» ли она, ни на вопрос из «чего она состоит», уже ответить положительно нельзя, поскольку сами вопросы предполагают структуру, чего доструктурная сущность по определению лишена. Как доструктурная сущность, по определению не имеющая свойств, она принципиально не наблюдаема, ее не существует. Поэтому вопрос, что в основе, из чего все это – принципиально некорректный, тупиковый. Хотите знать устройство Вселенной – рассчитайте ряд «постоянных Планка» для уровневого континуума.

назад в оглавление вперед