[КРАТКИЙ ПУТЕВОДИТЕЛЬ "ТАМ ЗА ОБЛАКАМИ"]

[показать]

4.4_фокус

(27)

Когда Альберт Эйнштейн к 1916 году создал свою теорию гравитации или ОТО (общую теорию относительности), до рождения квантовой механики оставалось еще примерно лет десять. Иначе говоря, ОТО изначально была и по сию пору остается чисто классической теорией. Однако недвусмысленный намек на единство гравитации и квантовой физики был получен практически сразу – в красивой теоретической работе Теодора Калуцы.[85]

В 1919 году Калуца показал, что если добавить в уравнения ОТО еще одно – пятое – дополнительное измерение, то происходит удивительная вещь. Оказалось, что при таком подходе удается элегантно свести теорию гравитации Эйнштейна и теорию электромагнетизма Максвелла в единую и однородную концептуальную систему. (Формулируя чуть иначе – с позиций современной науки – уже тогда поступил сигнал, что между гравитоном и фотоном имеется какая-то непосредственная связь.)

В частности, Калуцей было показано, что уравнения ОТО для случая пяти измерений можно преобразовать таким образом, когда они раскладываются на описание трех взаимосвязанных подсистем: (1) обычная четырехмерная гравитация Эйнштейна; плюс (2) набор, эквивалентный максвелловским уравнениям для электромагнитного поля; и плюс (3) еще одно неясное поле скалярной природы.

Скалярным полем, можно пояснить, в физике именуют силовое поле, имеющее всего одну компоненту, которая воздействует на каждую точку пространства в независимости от поворотов системы координат. В качестве наглядного примера такого поля нередко приводят океанические приливы и отливы – когда уровень океана прибывает-убывает в какой-то точке водной поверхности сразу со всех сторон. В отличие от ветра или течения реки, которые имеют направление и описываются в терминах векторного поля.

Пример с осциллирующим скалярным полем приливов-отливов особо хорош тем, что с помощью наглядных гидродинамических аналогий позволяет проиллюстрировать всю глубину открытия Калуцы, намного опередившего свое время. (А кроме того, предоставляет и вполне прозрачную аналогию для механизма, обеспечивающего вибрацию системы в физике осциллонов.)

Уже в теории электромагнетизма Максвелла, выстроенной на основе концепции «тока смещения», или иначе пульсации зарядов, ничего не говорится о том, какая энергия все время подпитывает эти непрерывные осцилляции. Они просто есть. Позднее, с появлением квантовой физики, такие вещи, как непрерывное вращение частиц и постоянное излучение ими виртуальных фотонов – с явными нарушениями закона сохранения энергии – тоже стали принимать как данность. Это просто есть, хотя и совершенно неясно откуда.

С другой стороны, очевидные взаимосвязи – через теорию пульсаций Бьеркнеса – между электромагнетизмом Максвелла и недавно открытым феноменом осциллонов указывают на источник этой скрытой энергии вполне отчетливо. В основе всех упомянутых явлений – осцилляций частиц, их вращений, испусканий виртуальных фотонов – должно иметься (осциллирующее) скалярное поле. И именно это поле является неотъемлемым компонентом в давно известных уравнениях Теодора Калуцы.

Конечно же, в современной физике, особенно в теории струн, гипотетическое скалярное поле Калуцы давно и разносторонне изучается. Его кванты-частицы известны под разными названиями типа дилатон, гравискаляр или радион. Более того, с опорой на дилатон ныне пытаются объяснить труднейшие проблемы – и темную энергию, и инфляционное расширение вселенной, и проблемы с поисками SUSY.

Но никем, похоже, пока так и не выдвинута идея, на которую достаточно прозрачно указывает единство скалярного поля, электромагнетизма и гравитации в уравнениях Калуцы. Идея о том, что фотоны и гравитоны в действительности могут быть разными проявлениями одного и того же феномена.