Это цитата сообщения Звон_Рун Оригинальное сообщение
О развитии мышления с помощью научных открытий)) часть 1.
http://kniganews.org/2014/12/24/weh8a/
Мудрые люди еще в древности для развития ума и повышения его гибкости изобрели особые методы, главных из которых два. Концентрация – как максимально сосредоточенное размышление о чем-то одном. И медитация – как «концентрация ни на чем». Просто отпустить ум и дать ему возможность парить свободно, ни за что не цепляясь. Единственное, имеет смысл заранее задать область, над которой хотелось бы полетать.
Короче говоря, далее будут очень компактно описаны 12 разделов или «секторов» знания, каждый из которых предоставляет обширную территорию для упражнений читателей в концентрации и медитации. В помощь тем, кто подобными технологиями разума пока не владеет (и просто для облегчения восприятия непривычного), каждый из секторов обильно снабжен примечаниями и ссылками на дополнительную информацию.
О
Идея о «душе материи» была утрачена западной наукой в тот период, когда на смену средневековым алхимикам с их мистицизмом пришло рациональное научное знание Галилея, Декарта и Ньютона, выстроенное на прочном математическом фундаменте. А вся современная математика с неоспоримой красотой ее строгих и логичных построений, как известно, идет из Древней Греции, от Начал Евклида. [01]
Если же присмотреться к базовым основам евклидовой геометрии – типа «точка», «прямая», «плоскость», – то придется констатировать, что все эти понятия очень долгое время воспринимались как самоочевидные. Лишь в XIX веке математика начала оперировать искривленными пространствами без прямых и плоскостей, а вXX веке стало ясно, что именно таким – искривленным – является и пространство мира, в котором мы живем. [02]
К понятию же «точка», однако, в науке по-прежнему относятся как к чему-то «реальному». Тому имеются свои математические причины, однако физики давно уже убеждаются, что в природе нет места для данного объекта. В квантовой теории микромира есть минимальная величина – планковская длина, – после которой все физические построения теряют смысл. [03]
В космологии, как теории пространства-времени в космических масштабах, наука аналогично уперлась в «точку Большого Взрыва», о природе которой математика не может сказать ничего в принципе… Фактически повсюду, где математический анализ пытается ухватить физику реальности в «точке», ученые сталкиваются с неукротимыми бесконечными величинами и полным распадом логической связности в конструкции. [04]
Короче говоря, давно имеет смысл постичь, что в реальном пространстве вселенной просто нет «точек». А есть лишь те или иные степени приближения, до весьма глубоких уровней позволяющие считать маленькую область пространства «точкой». Однако в конечном итоге это все равно окажется физический объект – либо крошечная «дырка» в ткани пространства, либо вихревое «кольцо» энергии.[05]
Несложно заметить, что каждый из этих объектов внешне соответствует математическому символу «O», то есть «нуль». Естественно, это не случайность. Как не случайность и то, что физика струнной теории, изначально исходившая из собственных базовых элементов природы – струны открытой и струны замкнутой, – довольно быстро и естественно, когда стала теорией бран, пришла к тем же по сути отображениям исходного «нуля». [06]
В итоге более тщательного математического рассмотрения открытая струна оказалась трубкой-перемычкой, соединяющей две поверхности или браны пространства. Иначе говоря, «дыркой». А струна замкнутая, соответственно, оказалась поверхностью-браной, свернутой в форме кольца. Или, как предпочитают называть это математики, в форме тора. [07]
Природу этих объектов еще в XIX веке первым открыл Герман Гельмгольц, когда вывел уравнения вихревого движения в жидкости. И показал, что у любого вихря не может быть свободно висящих концов. Либо он соединяет трубкой поверхности жидкости, либо замкнут в вихревое кольцо. Математика вихрей оказалась столь плодотворной, что со временем позволила вывести богатую теорию для пространства-эфира – имеющего структуру «вихревой губки» и физику уравнений Максвелла для электромагнетизма. [08]
Когда новая физика XX века отвергла эфир в принципе, все полезные аспекты этой естественной концепции пришлось затем возвращать обратно как бы контрабандой и более искусственно. Сначала – из-за теории гравитации Эйнштейна – пришлось признать, что «пустота» имеет форму и гигантские количества скрытой энергии. Затем стала нужна концепция квантового поля. Наконец, благодаря Дираку, было показано, что идея эфира не только не противоречит квантовой механике, но и весьма полезна для выведения физики из концептуальных тупиков. [09]
Что же касается еще одной важнейшей особенности – гранулированной или зернистой структуры пространства как вихревой губки, – то и этот аспект также фундаментально присутствует в современных теориях квантовой гравитации, но только под другими названиями. Наиболее известное из которых – спиновые сети, где гранула каждого микровихря пространства представлена главным своим элементом, осью вращения. [10]
1
Рассматривая вихревое кольцо, несложно заметить, что оно уже содержит в своей форме дырку в виде трубки перемычки. Благодаря этой дырке эластичный тор можно растянуть до вида тонкого кольца, а можно и раздуть до формы шара, сделав перемычку узкой и почти невидимой. Более того, в духе голографической идеи самоподобия можно показать, что всего лишь одна вот эта простая фигура формирует пространство и материю на всех масштабах – от гранул эфира до вселенной в целом. [11]
Для того, чтобы хоть что-то формировалось или даже просто происходило в любой системе, находящейся в покое или равновесии, необходимо приложить к ней некоторое воздействие. Система гранулированной среды особо замечательна в физике тем, что уже при очень простом на нее воздействии – типа регулярных вертикальных встряхиваний – там начинают происходить удивительные и весьма разнообразные события. [12]
Помимо формирования разного рода узоров-паттернов и самодвижущихся сгущений, особо следует выделить феномен под названием осциллон. Поразительно устойчивое образование типа поднимающейся и опадающей одиночной волны, демонстрирующее совершенно выдающуюся стабильность среди всеобщего хаоса встряхиваний. [13]
Богатая физика поведения и взаимодействия осциллонов, которые по сути своей являются только лишь одним – деформациями в геометрии среды,подсказывает красивый путь к объединению всех «сил природы», намеченный еще в XIX веке. Когда Карл Бьеркнес, хотя и не знал ничего об осциллонах, выстроил в их духе гидродинамическую модель электромагнетизма Максвелла на основе идеи о зарядах как пульсирующих сферах. А Уильям Клиффорд выдвинул концепцию, согласно которой все, что происходит в мире – это деформации пространства наподобие волн и вихрей. [14]
Весь XX век, как известно, теоретическая физика двигалась существенно в ином направлении, безуспешно пытаясь объединить гравитацию с «силами» квантовой теории на основе идеи о «частицах как переносчиках взаимодействий». Идеи математически эффектной, но подозрительно нелепой с позиций здравого смысла. Ну не удается никому постичь, каким образом испускаемые с гигантской скоростью фотон или гравитон при попадании в другую частицу материи оказывают на нее эффект притягивания к тому месту, откуда их выстреливают. [15]
Наглядная и ясная физика осциллонов позволяет выдвинуть в корне иной подход к объединению всех взаимодействий природы. Суть его в том, что на самом деле нет никаких четырех фундаментальных «сил», изобретенных человеком. А имеется в природе только лишь одно – изменения геометрии пространства под воздействием энергии в ее разнообразных гидродинамических проявлениях типа вихрей, волн и потоков. [16]
На основе такого подхода, как можно увидеть, удается куда более внятно и естественно моделировать механизмы работы не только для «сил фундаментальных», но также и для множества прочих сил и эффектов, не поддающихся полной трактовке через «4 главных». Речь идет о весьма известных и по сию пору неоднозначно объясняемых в физике явлениях типа эффекта Бернулли, силы Казимира, сверхпроводимости и так далее. [17]
Поскольку любые конструкции на основе вихрей и волн непременно сводятся к колебаниям или осцилляциям, полезно отметить очень простой, но почему-то ускользающий принцип. Равномерное движение объекта по циклу окружности описывается той же самой математикой, что и поступательные колебания грузика на пружине. Имеет смысл обратить внимание на сходство траекторий с бинарными цифрами 0 и 1. И на то, что развернутый во времени график такого движения представляет собой волну синусоиды. [18]
Наконец, практически на всех этапах дальнейших геометрических построений оказывается чрезвычайно полезной концепция односторонней поверхности. Причем особо важна ее наипростейшая форма в виде ленты Мёбиуса. Ибо это самое наглядное и адекватное представление того факта, что пространство нашего мира является замкнутым и поверхность у пространства вселенной повсюду – «внутри и снаружи» – одна и та же. [19]
Сей факт, конечно же, пока не является в науке общепризнанным, но подобные тексты для того и пишутся, чтобы странные и непривычные идеи становились для начала предметом недоумения, затем объектом внимания, а в итоге самоочевидными и всем известными вещами. [20]
2
Принцип раздвоения, в свое время долго беспокоивший Вольфганга Паули в снах, а затем таки постигнутый им как важнейшая особенность нашего мира, на самом деле повсеместно и разнообразно освоен в физике и математике. Но только в скрытом, так сказать, и пока непроявленном виде. [21]
Например, наука уже очень давно пришла к выводу, что число протонов во вселенной должно быть равно числу электронов – дабы общий электрический заряд вселенной оставался равным нулю. Но по сию пору никто из этого факта не делает следующий достаточно очевидный вывод – что протон и электрон на самом деле являются двумя сторонами одного и того же (дуального) объекта. [22]
Точнее говоря, умные люди, конечно же, начали выдвигать это естественное предположение очень рано. И Герман Вейль, когда анализировал релятивистское уравнение Дирака. И Альберт Эйнштейн, когда вместе с молодым коллегой Натаном Розеном предлагал концепцию частицы как трубки-перемычки между параллельными листами пространства (мост ЭР). Вот только другие коллеги эти идеи не поддержали... [23]
Для того, чтобы стало яснее, насколько красиво и органично идеи Дирака, Вейля и Эйнштейна сопрягаются не только друг с другом, но и с «гидродинамикой электромагнетизма» Карла Бьеркнеса, очень полезно рассмотреть разные взаимодействия осциллонов и лежащий в основе этой физики эффект «раздвоения». [24]
Колебания осциллона проходят через две существенно разные фазы – широкой «ямы» и острого «пика». Как и заряды частиц, эти фазы определяют взаимодействие осциллонов: две ямы или два пика взаимно отталкиваются, а в состоянии противофазы яма и пик взаимно притягиваются. Точно так же действуют волны от сфер Бьеркнеса, пульсирующих в одной фазе (возникает эффект отталкивания), или в противофазе (притяжение). [25]
В гидродинамической теории электромагнетизма Бьеркнеса имеется еще один очень важный нюанс, не отмечаемый в уравнениях Максвелла. Математика показывает, что если сферы пульсируют не в одной фазе и не в противофазе, а с разницей в четверть фазы, то идущие от них волны взаимно гасятся – делая объекты невзаимодействующими и фактически невидимыми друг для друга. Этот феномен имеет смысл отметить и запомнить на будущее. [26]
Здесь же, в развитие темы «раздвоения», пора добавить явление, в скрытой форме известное физикам более века, однако в явном виде открытое для широкого изучения лишь в 1980-е годы – под названием «геометрическая фаза» или фаза Берри. Предельно упрощая суть феномена, можно сказать, что если в системе происходят два, как минимум, колебательных процесса, то в результате их взаимодействия возникает эффект вращения. [27]
При сопоставлении физики осциллонов с феноменом самозарождающегося вращения можно увидеть простой и естественный механизм для загадочный тайны квантовой механики под названием «спин материи». Осциллон по определению является системой с двумя колебательными процессами – своим собственным и колебаниями гранулированной среды в целом. Иначе говоря, здесь набегающая геометрическая фаза становится спином. [28]
И еще. Представляя ленту Мёбиуса в виде конструкции, состоящей из двух параллельных листов, также несложно увидеть, как она объединяет в себе «мост-перемычку» Эйнштейна-Розена и «зиг-заг» представление для постоянно прыгающей или «дрожащей» частицы в уравнении Дирака. Непрерывные перескоки частиц, получается, происходят с одной поверхности вселенной на ее другую сторону, параллельную. [29]
В этих условиях суть раздвоения мира можно сформулировать как простейший способ, позволяющий постоянно сохранять противоположные фазы сдвоенной частицы-осциллона – протон всегда остается протоном, а электрон электроном. А два параллельных мира, меняющихся местами, не просто сосуществуют одновременно в одном пространстве, но и по самой геометрической природе своей являются одним и тем же пространством. [30]
3
Переходя к теме неразрывного единства трех элементов в одном целом, прежде всего следует подчеркнуть тройственную природу гранулированного пространства как вихревой губки. Экспериментальная физика лишь сравнительно недавно постигла, что вибрирующая гранулированная среда в разных фазах встряхивания может иметь как свойства всепроникающего газа или текучей жидкости, так и структурированного кристалла. [31]
Одновременное сочетание столь разных свойств позволяет гранулированным средам демонстрировать крайне необычные эффекты и феномены квантовой оптики, вроде самозарождения когерентного лазерного излучения. Но самым важным тут представляется вот что. Вибрирующие гранулированные материалы – это ключевое и долго ускользавшее звено, объединяющее физику классическую и физику квантовую в логичное и стройное целое. [32]
К постижению этой идеи наука приходит ныне разными путями, но все они так или иначе связаны либо с волнами-вихрями-потоками классической гидродинамики, либо с физикой кристаллов. И совсем не случайность, конечно, что особо интересные результаты обнаруживаются на стыках этих дисциплин: в области жидких кристаллов, к примеру (вся живая материя – это органические жидкие кристаллы), или в нелинейной оптике (где свет отчетливо демонстрирует свойства жидкости, а геометрию распространения волн в среде и дислокаций в кристаллах описывают одни и те же по сути уравнения). [33]
Интересен и такой аспект «триединства природы», демонстрирующий, насколько полезнее иметь целостный взгляд на классическую и квантовую теорию. Рассмотрим физику, которую порождают два элемента, осциллоны и спин, в сочетании с третьим – лентой Мёбиуса. В геометрическом смысле под спином частиц обычно понимают вращение или направление оси такого вращения. Применительно же к ленте Мёбиуса спин интересен тем, что двигающаяся по такой орбите-поверхности частица для возврата в свое первоначальное положение должна совершить не один оборот, а два. [34]
Иначе говоря, полный цикл таких колебаний составляет 720º, а не 360º. Соответственно, четверть цикла оказывается равной 180º, а значит частицы, различающиеся здесь на четверть фазы, имеют противоположно направленные или «антипараллельные» спины. В квантовой физике есть масса примеров (два электрона на одной орбите, столкновение протонов с антипараллельными спинами, электронные пары в сверхпроводимости), когда одноименно заряженные частицы в такой ситуации очевидно не взаимодействуют друг с другом – и никто достоверно не знает почему. Ну а в классической физике осциллонов Бьеркнеса это совершенно естественное следствие для колебаний с различием в четверть фазы…[35]
Полезна классика и для физики слабых ядерных взаимодействий, отвечающих за распад нейтронов, преобразование субатомных частиц друг в друга и излучение почти неуловимых нейтрино. Здесь ключевым «классическим звеном» для единого взгляда на природу тяжелого нейтрона и невесомого нейтрино хорошо смотрится известный гидродинамический феномен под названием чехарда вихревых колец. Пара соосных и постоянно меняющихся местами колец взаимно гасит волны друг друга, делая сдвоенную частицу электромагнитно-нейтральной, а направление общей оси движения – параллельно или перпендикулярно ленте Мёбиуса – непосредственно связано с их массой. [36]
Для уточнения этого принципиально важного момента – о прямой взаимосвязи между наличием-отсутствием у частицы массы и ориентацией ее спина относительно поверхности пространства-браны – самое время рассмотреть частицу фотон. Но не как «переносчика электромагнитных взаимодействий» (для этого здесь вполне хватает и просто волн от осциллонов), а как важнейшее связующее звено между классикой теории Максвелла и ее квантовым обобщением, калибровочными уравнениями Янга-Миллса. [37]
Еще одна полезная перемена во взглядах на давно знакомое, это рассматривать фотон не как «трудно постижимую двойственность волна-частица», а иначе – в тройственном качестве. Как вихревое кольцо, как дислокацию в кристалле и как архетипический прообраз прямой линии в условиях искривленного пространства. Когда становятся понятными эти взаимосвязи, корпускулярно-волновой дуализм фотона выглядит уже как естественное следствие «триединства». [38]
Наиболее простой, наверное, путь для освоения нового взгляда – это вернуться вXIX век, к открытию объекта под названием «овал Кельвина». Физически представляющий собой два одинаковых плоских вихря, вращающихся в противоположных направлениях, этот объект движется по траектории «окружности бесконечно большого радиуса» (или иначе, по прямой). И наиболее знаменит тем, что стал первым чисто теоретически открытым солитоном (иначе, стабильной уединенной волной), когда и терминов таких в науке еще не было. [39]
Легко заметить, что вихревое кольцо – это объемная 3-мерная версия плоского овала Кельвина. Нетрудно понять и то, что когда плоскость овала вращается вокруг оси движения, то итоговая траектория представляет собой геликоид (форма винтовой лестницы без ступенек) – та же геометрия распространения, что и у спиральной дислокации в кристалле. И если представить, что изначально при рождении единичный квант фотона выглядит как овал Кельвина, то станет яснее, что в своей собственной система отсчета быстро вращающийся овал превращается в тор вихревого кольца, а для стороннего наблюдателя стремительный полет такой «световой пули» больше похоже на натянутую как струна вихревую нить. [40]