Николай Кудрявец - Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Для уяснения физической сущности движения необходимо знать как природу массы, так и свойство пространства-времени, в котором осуществляется движение. Но современная физика достоверно не знает ни природу массы, ни природу пространства-времени.

Природа массы – одна из важнейших ещё не решённых задач физики. В квантовой теории масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны (электромагнитным, ядерным и другими). Однако количественная теория массы ещё не создана. Отсутствует и теория, объясняющая, почему массы элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющая определить этот спектр [4] Смородинский Я. А. Масса. – В кн.: Физический энциклопедический словарь, 1983. https://gufo.me/dict/physics/МАССА. .

Классическая теория, описывая гравитацию, использует геометрию непрерывного пространства-времени. Квантовое описание гравитационного поля требует дискретности как пространства, так и времени. Но все попытки представить пространство и время дискретными наталкиваются на непреодолимые трудности.

Сложность состоит в том, что классическая теория гравитации, в отличие от квантовых теорий, описывает не физические поля в пространстве-времени, а собственно пространство-время. В общей теории относительности (ОТО) пространство-время выступает как динамическая переменная, в то время как большинство квантовых теорий представляет пространство как внешний фиксированный фон. Из-за этого физический смысл квантования пространства становится совершенно непонятным.

В 60-х гг. американские физики-теоретики Ричард Фейнман и Брайс Девитт решили проквантовать гравитацию, используя уже известные приёмы, позволившие перенести электромагнетизм в квантовую электродинамику. В итоге при экстраполяции на высокие энергии теория выдавала бесконечное количество бесконечностей. Но так как гравитация относится к слабым взаимодействиям, то, в большинстве случаев, квантовая физика ею просто пренебрегает [5] Hossenfelder S. Why an Old Theory of Everything Is Gaining New Life, 08.01.2018. https://www.quantamagazine.org/why-an-old-theory-of-everything-is-gaining-new-life-20180108/. .

Основные направления на пути к построению квантовой гравитации – это теория струн и петлевая квантовая гравитация. В теории струн все элементарные частицы рождаются из вакуума при вибрации воображаемых струн, имеющих бесконечно малую толщину и протяжённостью порядка 10 –35метра.

Теория петлевой квантовой гравитации наделяет пространство и время дискретностью. Элементарные ячейки пространства определённым образом взаимосвязаны друг с другом, и это создаёт прерывистую структуру пространства. С увеличением масштабов она плавно переходит в привычное для нас непрерывное пространство-время.

Выполненный группой физиков из Франции, Италии и Испании анализ данных съёмки космического телескопа Integral не подтвердил существующую в современных теориях дискретность пространства (см. «Генетический Код Вселенной»).

Один из создателей петлевой квантовой теории гравитации Карло Ровелли в своей научно-популярной книге, посвящённой времени, утверждает, что мир состоит не из вещей, а из событий, для описания которых время не нужно. Физика, описывая события, в своих математических формулах может вообще обходиться без таких понятий, как время, утверждает Ровелли [6] Ровелли К. Срок времени: Пер. с итал. – М.: АСТ CORPUS, 2020. (Библиотека фонда «Траектория»). http://loveread.ec/view_global.php?id=84123. .

Такой вывод исходит из концепции, что законы физики не отражают внутренние изменения, происходящие в системе. Они описывают события, поэтому во всех уравнениях физики можно направлять время как в будущее, так и в прошлое. Такая особенность физических законов называется симметрией во времени ( Т -симметрией). Математические уравнения, описывающие наш реальный мир, применимы как для времени, движущегося в прошлое, так и для времени, направленного в будущее.

В 1967 г. два американских физика, Джон Уилер из Принстонского университета и Брайс Девитт из Университета Северной Каролины, разработали уравнение квантовой гравитации, в котором вообще отсутствует время. В соответствии с уравнением, четырёхмерный мир пространства-времени оказался в трёх измерениях. Время исчезло в теории квантовой гравитации, и четырёхмерная структура пространства-времени предстала в трёхмерной квантовой физике без времени [7] Каменщик А. Ю. Уилера – де Витта уравнение. – В кн.: Электронная «Физическая энциклопедия». http://femto.com.ua/articles/part_2/4202.html . .

Если классическая физика даже в мыслях не покушалась на универсальную переменную, изощрённый математический аппарат сумел избавиться от неудобного для учёных времени. Теоретическая физика, постоянно совершенствуя свой математический формализм, по своей сути, превратилась в математическую физику. Она всё больше и больше удаляется от реального и привычного для нас мира. Большинство выводов современных теорий «висят в воздухе» из-за невозможности их экспериментальной проверки даже в отдалённом будущем.

Но мы живём не в мире теоретической физики. И для нас время никуда не исчезло, а стрела времени не изменила своего движения из настоящего в будущее. Чтобы как-то сгладить противоречие между теоретической физикой и обыденной реальностью, учёные позаимствовали объяснение необратимости движения времени из классической физики.

Впервые в физику понятие времени ввела термодинамика. Но сделала она это в весьма своеобразной форме, сопоставив время с необратимым тепловым движением молекул. Как известно, тепло всегда и безвозвратно переходит от нагретых тел к более холодным. Такой процесс характеризуется возрастанием энтропии. Энтропия во многих случаях может объяснить стрелу времени. Она объясняет, почему осколки разбитого кувшина не собираются в целый кувшин или почему остывший чай самопроизвольно не нагревается. Но термодинамическая стрела времени не определяет для нас направление, которое мы воспринимаем как движение времени.

Рассматривая движение в квантовой механике, французский физик-теоретик Луи де Бройль выдвинул идею, согласно которой установленный для фотонов волновой характер распространения является универсальным. Согласно предположению де Бройля, волновые свойства частиц всегда проявляются при их движении (наличии ненулевого импульса).

Любой движущийся объект можно связать с волной λ , равной постоянной Планка ( h = 6,6·10 –34Дж·сек), делённой на импульс p . Если частица, обладающая массой покоя, движется со скоростью намного меньшей скорости света ( с ≈ 3·10 8м/сек), то её импульс р = mv и дебройлевская длина волны:

λ = h / mv .