Текст книги "Тайны пространства и времени"
Автор книги: Виктор Комаров
сообщить о нарушении
Текущая страница: 33 (всего у книги 37 страниц)
Как известно, значение научных теорий заключается в том, чтобы намного опережать экспериментальные и наблюдательные исследования. И в этом плане на одном из первых мест в современной теоретической физике стоит теория «симметрии», которые были квалифицированы Е. Вигнером как высший уровень понимания физических явлений, устанавливающий или, лучше сказать, «отражающий» связь между законами природы.
На первый взгляд, понятие «симметрии» выглядит довольно элементарно, с ним хорошо знакомы все, кто проходил курс школьной геометрии. С их проявлениями мы встречаемся буквально на каждом шагу – зеркальная, центральная, осевая… а физики в свое время заинтересовались симметриями в связи с изучением геометрических свойств различных кристаллов. Однако в дальнейшем выяснилось, что симметрии имеют не только чисто геометрический, но и более глубокий смысл – они отражают глубинные, сокровенные физические связи между явлениями. И с этой точки зрения Вигнер совершенно прав!
В современной физике симметрия – это неизменность (или инвариантность) основных свойств материальной системы и происходящих в этой системе процессов и взаимодействий при тех или иных ее преобразованиях, изменениях ее характеристик. Известна, например, симметрия всех явлений природы при замене всех частиц на соответствующие античастицы.
Изучение подобных симметрии позволяет связать доступные наблюдению физические процессы с теми явлениями, которые протекают в глубинах микромира или в отдаленных областях пространства, а также с теми процессами, которые происходили в далеком прошлом, в первые мгновения существования Вселенной.
Еще один пример физической симметрии – симметрия между неподвижными системами и системами, движущимися равномерно и прямолинейно. Да, с точки зрения физики, это тоже симметрия, поскольку (это было замечено еще Галилеем) все физические процессы в таких системах протекают совершенно одинаково и независимо от того, с какой скоростью они движутся.
И вот что важно: каждой симметрии соответствует какая-либо сохраняющаяся физическая величина. Это значит, что симметрии тесно связаны с законами сохранения, определяющими течение любых процессов и явлений и составляющими фундаментальную основу наших физических представлений о природе. Потому-то физики и придают симметриям столь важное значение. Как образно заметил один известный физик, симметрии и законы сохранения выполняют роль железного каркаса, на котором держится все здание физической теории.
Чрезвычайно важную роль в истории изучения симметрии сыграло одно драматическое событие. Молодой и необыкновенно талантливый французский математик Эварист Галуа в ночь перед дуэлью решил, словно предчувствуя ее трагический исход, изложить на бумаге свои размышления о совершенно новой области науки. Именно в ту ночь и была создана теория симметрии! Так состоялся гениальный взлет человеческого разума, который дал в руки ученым мощное оружие, ставшее фундаментом современной физики силовых полей и элементарных частиц.
Из рассуждений Галуа, в частности, следовало, что каждой симметрии соответствует семейство физических объектов, которые не только имеют общую природу, но и переходят при преобразованиях этой симметрии друг в друга. Более того, формулы, выведенные Галуа, позволяют объединять различные элементарные частицы в замкнутые семейства, названные «мультиплетами». По сути дела, каждый мультиплет – это совокупность различных состояний одной и той же частицы. При этом с помощью теории, построенной Галуа в ту роковую ночь, можно вычислить все мультиплеты, соответствующие данной симметрии, даже те, которые еще не обнаружены экспериментально. Своеобразная «таблица» элементарных частиц, не уступающая по своему значению знаменитой периодической системе Менделеева.
Вот почему открытие каждой новой симметрии необычайно важно для дальнейшего развития физической науки. Возникает реальная возможность проникновения в тайны мироздания.
Обнаружение мультиплетов поставило перед физиками новую задачу: необходимость различать, в каких состояниях находятся в данный момент эти взаимопревращающиеся объекты. Решение было найдено – наложение на систему определенного физического поля. Так, например, наложение электрического поля сразу выделяет «положительные», «отрицательные» и «нейтральные» частицы. Положительно заряженные начинают двигаться к отрицательному электроду, отрицательно заряженные – в противоположном направлении, а нейтральные продолжают вести себя по-прежнему. Сразу становится ясно, «что есть что». Физические поля, способные играть подобную роль, получили название «калибровочных». Они служат своеобразными «сепараторами», сортирующими физические объекты. И не только объекты.
В качестве примера рассмотрим конкретный случай – упомянутую выше физическую симметрию, существующую между неподвижными системами и системами, движущимися равномерно и прямолинейно. С нею связан знаменитый «принцип инерции Галилея» – никакими внутренними наблюдениями и экспериментами невозможно обнаружить, покоится ли данная система или движется равномерно и прямолинейно. Представим себе, что мы находимся в закрытом вагоне, который плавно и совершенно бесшумно перемещается по абсолютно прямым рельсам с абсолютно постоянной скоростью. Без того, чтобы выглянуть в окно или каким-либо иным способом получить информацию извне, мы не сумеем определить, движется наш вагон или стоит на месте.
Однако и такой симметрии соответствует вполне определенное внешнее «калибровочное» поле, с помощью которого можно отличить покой от движения. Это – гравитационное поле. Оно сообщает равномерно и прямолинейно движущимся объектам определенные ускорения. Для покоящихся же объектов это ускорение будет разно нулю. А ускорение всегда можно обнаружить. Более того, наложение гравитационного поля позволяет даже различать равномерные движения с разными скоростями.
Как известно, Эйнштейн, рассматривая гравитационное поле как искривление пространства, пришел к созданию общей теории относительности – одной из величайших научных теорий XX века. Но теперь ясно, что эту теорию можно было бы построить, рассматривая гравитацию как «калибровочное» поле одной из физических симметрии. Это чрезвычайно важное соображение, которое относится не только к прошлому, но и к будущему. Дело в том, что на протяжении многих лет теоретики упорно стараются построить физическую теорию еще более общую, чем теория относительности. В том, что подобная теория в принципе должна существовать, сомнений ни у кого нет. Однако на пути к ней приходится сталкиваться с поистине фантастическими трудностями. А что, если подойти к этой проблеме, так сказать, «с тыла», решить ее с помощью симметрии?..
Для этого необходимо отыскать в природе некую «универсальную» симметрию, гораздо более общую не только чем «галилеевская», но и чем все известные до этого.
И такая симметрия, судя по всему, обнаружена. В окружающем нас мире существуют элементарные частицы двух типов – «фермионы», из которых состоят вещественные объекты, и «бозоны» – кванты различных физических полей, связывающие вещественные частицы между собой. Казалось само собой разумеющимся, что эти два типа частиц принципиально несводимы друг к другу, что при любых превращениях, происходящих в микромире, фермионы всегда остаются фермионами, а бозоны – бозонами. К такому заключению побуждал физиков и здравый смысл: ведь никто никогда не наблюдал, чтобы окружающие предметы превращались в физические поля, и наоборот, чтобы из полей возникали те или иные вещи. Конечно, в данном случае мы немного «передергиваем» – ведь речь-то на самом деле идет о микропроцессах. Но в конечном счете любой предмет состоит из микрочастиц.
Тем не менее и на этот раз, как уже не однажды происходило в науке, здравый смысл был посрамлен. Физики-теоретики доказали, что симметрия между бозонами и фермионами, видимо, все же существует. У каждого бозона в мире фермионов есть свой «партнер», – соответствующий ему фермион. – Все частицы образуют своеобразные «пары». Если все эти частицы взаимно поменять местами, то все законы природы останутся неизменными. Эту симметрию за ее универсальный и всеобъемлющий характер стали называть «суперсимметрией».
Необходимо, правда, подчеркнуть, что полная суперсимметрия может быть получена лишь при фантастически высоких энергиях. То есть при условиях, существовавших, судя по всему, лишь в самые первые мгновения образования нашей Вселенной, когда температура была необычайно высока.
И тем не менее идея суперсимметрии необычайно плодотворна, она позволяет многое понять в тех физических процессах, которые развертывались на ранних стадиях развития Вселенной.
В частности, с точки зрения суперсимметрии фермионный партнер должен существовать и у кванта гравитационного поля – «гравитона». Это – «гравитино», частица, по-видимому, обладающая достаточно большой массой, в несколько десятков раз превосходящей массу протона, и проявляющая себя лишь на очень малых расстояниях. Под влиянием гравитино поле тяготения должно приобретать неизвестные ранее свойства, для описания которых теория относительности оказывается уже недостаточно «общей», а точнее говоря, непригодной.
Вот тут уже не только возможно, но и просто необходимо дальнейшее обобщение общей теории относительности – построение теории «супергравитации». А соответствующее «суперсимметрии» калибровочное поле, позволяющее отличать бозоны от фермионов, получило название «супергравитационного». Таким образом, на наших глазах рождается теория единого «суперполя»…
На протяжении настоящей книги мы не раз упоминали о торсионном излучении и торсионных волнах. Однако отношение различных ученых к этой проблеме неодинаково. Некоторые из них считают развитие представлений о торсионном излучении провозвестником нового видения окружающего нас мира и управляющих им законов природы, началом эры новых прогрессивных технологий. Другие, наоборот, полагают, что направление это является надуманным, недостаточно обоснованным как экспериментально, так и теоретически и потому не заслуживающим сколько-нибудь серьезного внимания. А к его сторонникам относятся чуть ли не как к авантюристам от науки…
В подобной ситуации, впрочем, нет ничего необычного. В истории естествознания не раз случалось так, что появление принципиально новых идей встречало резкое сопротивление научного сообщества. И число сторонников намного уступало числу противников. Порой скептическое отношение оправдывалось, и новые «оригинальные» идеи исчезали, не оставляя в науке никакого следа. Однако нередко такие идеи не только оправдывались, но и открывали совершенно новые пути в познании природы, даже служили началом новых научных революций, кардинальных изменений научной картины мира.
Направление, о котором пойдет речь, – спорное. Многое говорит в его пользу. Но есть и заслуживающие внимания возражения и сомнения. И тем не менее отбросить его «с порога» было бы совершенно неправильно. Необходимо все досконально проверить, провести соответствующие наблюдения и эксперименты… Ибо, если идеи, лежащие в его основе, оправдаются, это не только существенно расширит наши знания о мире, но и может открыть эпоху совершенно новых, чрезвычайно прогрессивных энергосберегающих технологий, значительно увеличить практические возможности современного человечества. Стоит рискнуть!
Поэтому, несмотря на различные точки зрения, мы решили подробнее рассмотреть торсионную проблему. Она заслуживает этого еще и потому, что если предположения ее сторонников оправдаются, современная наука получит эффективное «оружие» для преодоления пространства и времени.
Несколько лет назад в Москве был проведен эксперимент, который, быть может, ознаменовал собой приближение новой эпохи в области средств связи… На первом этаже одного из домов в Ясеневе, расположенном в нескольких сотнях метров от кольцевой автомобильной дороги, был установлен передатчик сигналов, несущих двоичную информацию. Приемник этих сигналов находился тоже на первом этаже дома в районе площади Дзержинского на расстоянии 20 километров от передатчика. По пути передаваемые сигналы должны были пройти через большое число железобетонных зданий, представлявших собой армированные железобетонные конструкции, причем арматура этих сооружений по условиям производства строительных работ была заземлена. Кроме того, из-за естественной кривизны земной поверхности по чти половину расстояния, разделявшего передатчик и приемник, передаваемые сигналы должны были пройти через толщу земли. Для обычных радиосигналов подобные препятствия оказались бы непреодолимыми.
Однако уже в первой серии экспериментов выяснилось, что переданные сигналы не только дошли до приемника, но были приняты без каких-либо искажений. С точки зрения обычной радиотехники, подобный результат выглядел совершенно удивительным, тем более что потребление энергии передатчиком составило всего около 30 милливатт. Это в 10 раз меньше, чем потребление энергии лампочкой от карманного фонаря с плоской батарейкой. Для сравнения стоит также отметить, что мощность радиопередатчиков на подобных трассах достигает десятков и сотен киловатт, а в описанной ситуации и этого скорее всего было бы недостаточно.
Во второй серии экспериментов передатчик был доставлен в точку приема и передача тех же самых сигналов была повторена. И было установлено, что по своей интенсивности принятые на этот раз сигналы в среднем совпадали с теми, которые передавались с расстояния 20 километров.
Это означало, что в первом эксперименте сигналы проходили свой путь, не испытывая ослабления ни от расстояния, ни от преодоления препятствий.
Что же представляли собой сигналы, с помощью которых передавалась информация в описанных экспериментах? Какова была их физическая природа?
Опыт изучения различных явлений, в первую очередь в области физики, убеждает в том, что любые изменения, происходящие в окружающем нас мире, неизбежнс порождают определенные следствия. Так, появление каких-либо масс неизбежно приводит к возникновению полей тяготения – гравитационных полей, а движение электрических зарядов – к образованию полей электромагнитных. С появлением общей теории относительности Эйнштейна обнаружилась глубокая связь между геометрическими свойствами пространства и силами тяготения – гравитацией. И с тех пор стали предприниматься многочисленные попытки «геометризации» и других физических полей. В 1922 году французский математик Э. Картан обратил внимание на особую роль еще одной геометрической характеристики – «кручения», то есть искривления пространства, вызванного вращением. Физические поля, которые при этом возникают, получили название «полей кручения» или «торсионных полей». Но на протяжении довольно длительного времени считалось, что торсионные воздействия настолько слабы, что не могут внести сколько-нибудь заметного вклада в наблюдаемые явления.
При этом, однако, сопоставление торсионных полей с другими физическими полями производилось путем сравнения так называемых констант взаимодействия, присущих этим полям. Для очень сильных ядерных взаимодействий эта константа равна единице, у полей электромагнитных она составляет 1/137, а у гравитационных – около 10-40. Для торсионных же полей «константа взаимодействия» оценивалась величиной, меньшей, чем 10-50.
Именно исходя из этого и делался вывод, что эффективность проявления торсионных полей настолько ничтожна, что их практически невозможно наблюдать. Однако при этом не учитывалось то существенное обстоятельство, что константа, о которой идет речь, справедлива только для так называемых статических торсионных полей. Для тех же случаев, когда вращение сопровождается излучением торсионных волн, она вообще не определена. И в принципе могут существовать торсионные поля, способные вызывать достаточно мощные эффекты.
Изучением таких торсионных полей занимается с 1989 года специализированная научная организация, руководителем которой является А.Е. Акимов.
В эксперименте, о котором было рассказано выше, в качестве излучения, переносившего информацию от передатчика к приемнику, и были использованы торсионные волны. Эти эксперименты показали, что торсионное излучение обладает практически абсолютной проникающей способностью и может беспрепятственно преодолевать самые сложные препятствия. Поэтому интенсивность принимаемых торсионных сигналов и не зависит от поглощения, а следовательно, и от расстояния.
В 1995 году в Московском Экспоцентре проходила Международная конференция по телекоммуникациям, в которой приняли участие представители крупнейших мировых фирм, работающих в этой области. На заключительном пленарном заседании А. Акимов выступил с докладом «Торсионные коммуникации и средства связи третьего тысячелетия». Этот док лад затем был опубликован в сборнике материалов конференции. И поскольку с того времени ни в научных публикациях, ни в сообщениях патентных организаций не появлялось никаких материалов, свидетельствующих о том, что в этом направлении в мире есть какие-либо аналогичные разработки, тем самым однозначно устанавливается приоритет России как родины торсионной связи.
Первые генераторы торсионных полей представляли собой специальные устройства, в которых использовались электрические процессы, связанные с вращением, например, вращение по окружности потоков ионов или вращение электромагнитных полей. При этом использовалась обычная радиоэлектронная аппаратура, с помощью которой формировались путем соответствующей модуляции те сигналы, которые предстояло передать. Но в передатчике эти сигналы подавались не на усилители мощности и антенну, как при обычной радиопередаче, а на торсионный генератор, который преобразовывал модулированные электрические сигналы в торсионные.
В приемном же устройстве осуществлялось обратное преобразование зарегистрированных сигналов в электрические, которые затем усиливались стандартными средствами, применяемыми в обычной радиотехнике.
Таким образом, открываются поистине небывалые перспективы в области дальнейшего развития средств связи. И прежде всего – космической. Во-первых, для торсионной космической связи не нужны мощные передатчики, потребляющие значительные количества электроэнергии, и громоздкие дорогостоящие антенны. Во-вторых, затраты энергии для торсионной космической связи – ничтожно малы.
Но самое главное состоит в другом. В настоящее время из-за конечной скорости распространения электромагнитных волн радиосигналы затрачивают на преодоление космических расстояний весьма ощутимые промежутки времени. Уже от Луны радиосигнал идет около 1,5 секунды. А от космического аппарата, который находится на поверхности Марса, – от 4 до 20 минут в зависимости от взаимного расположения наших планет. Вследствие такого запаздывания оператор, пере дающий различные команды на борт космической станции, которая находится в районе Марса, получает сообщения об их исполнении лишь спустя заметные промежутки времени. Это обстоятельство сильно затрудняет управление космическими аппаратами. Торсионные же сигналы распространяются в пространстве практически мгновенно!
Долгое время ученые считали, что никакие физические излучения не могут распространяться со сверхсветовыми скоростями. Однако физикам давно было понятно, что запрет сверхсветовых скоростей в теории относительности Эйнштейна не доказывается, а является одним из ее исходных постулатов. Более того, некоторые современные фундаментальные физические теории не могут обойтись без признания возможности сверхсветовых скоростей. Отказ же от этих теорий неизбежно привел бы к тому, что современная теоретическая физика утратила свою целостность и стройность.
Но дело не только в теории. В целом ряде экспериментов сверхсветовые скорости наблюдаются реально. В 1985 году в журнале «Успехи физических наук» – весьма уважаемом в мире науки издании, сообщалось о существовании около 20 астрономических объектов, в том числе звезд, которые движутся относительно Земли со скоростями, превосходящими скорость света. И в последующем ни в нашей, ни в зарубежной научной литературе эти данные никем опровергнуты не были.
Как уже говорилось, в теоретической физике популярна теория «физического вакуума». Как говорил известный физик-теоретик Я. И. Померанчук, «вся физика – это физика вакуума», образно говоря, физический вакуум – это своеобразная «скрытая» форма материи, которая при определенных условиях способна рождать «вещественные» элементарные частицы.
Московский физик-теоретик Г. Шипов создал теорию физического вакуума, согласно которой торсионные поля непосредственно с ним связаны и могут распространяться в пространстве без потери интенсивности и со сверхсветовой скоростью.
И хотя торсионные волны не переносят энергии, их информационная емкость поразительно велика. В свете этих соображений, в частности, можно предположить, что высокоразвитые внеземные цивилизации, если они действительно существуют, используют для космической связи именно торсионные волны, которые в качестве носителей информации обладают целым рядом существенных преимуществ перед электромагнитными излучениями. И не исключено, что с развитием торсионных приемных устройств нам, наконец, удастся обнаружить искусственные сигналы других космических цивилизаций.
В настоящее время осуществляется завершающая стадия экспериментальных работ с заводскими образцами и лабораторными макетами аппаратуры торсионной связи. И не исключено, что уже в ближайшем будущем появится возможность приступить к их практическому внедрению.
Вероятно, одними из первых потребителей подобных устройств станут различные коммерческие структуры для обеспечения внутренних линий связи. Дело в том, что торсионные средства связи абсолютно недоступны для каких-либо проникновении извне и тем самым гарантируют стопроцентную надежность и конфиденциальность.
Необходимо отметить, что создавая средства торсионной связи, ученые стремились обеспечить в будущем плавный переход от существующей радиоаппаратуры к торсионной. Поэтому такая аппаратура совместима с действующей радиоаппаратурой.
Есть все основания предполагать, что XXI век станет веком торсионных коммуникаций и средств связи.
