Тайны квантового мира. О парадоксальности пространства и времени - Олег Фейгин

Какова же возможная природа виртуальных частиц? Тут есть несколько вариантов ответов. Можно предположить, что они являются новым видом физической реальности, открытым в квантовой теории поля, или же считать их некоторыми абстрактными объектами, не имеющими реальных аналогов и лишь приближенно моделирующими механизмы взаимодействия элементарных частиц.

А можно вообще перейти на самые общие категории пространства и времени, сопоставив виртуальные частицы и некую «потенциальную реальность пространственной локализации», существующую лишь в возможности выйти за границы времени жизни. Это время жизни виртуальной частицы, подобно энергии и пространству, будет уже не квантуемо, а хроноквантуемо, включая в себя целое количество элементарных «атомов времени» — хроноквантов. Тогда само по себе превращение виртуальных частиц в реальных опытах можно рассматривать как косвенное подтверждение «движения» виртуального объекта по шкале времени. Получается, что за гранью сверхмалого скрывается еще один тип бытия — реально-временное «там» и пространственно-потенциальное «здесь». Нечто подобное описывал при воображаемом путешествии в бездну провала застывшей звезды — коллапсара видный российский астрофизик и блестящий популяризатор науки академик Игорь Дмитриевич Новиков.

Мы еще встретимся с квантовой космологией мира Минковского, заключающего в себе «зерно» хроноквантовой реальности, а пока заметим, что еще Бор в своем принципе дополнительности предполагал, что любому процессу и явлению присущи взаимодополняющие противоположности — «возможность» и «действительность», переходящие друг в друга. Рассмотрим пример поступления абитуриента в университет. Действительно, возможность поступления в вуз определяется желанием, упорством и трудолюбием, а также конкурсом аттестатов и стажем трудовой деятельности по выбранной специальности, следовательно, она заложена в самой действительности развития ситуации.

Вообще говоря, в некоторых областях стандартных теорий и в большинстве неустоявшихся инноваций довольно часто встречаются не только «принципиально ненаблюдаемые» объекты в виде виртуальных частиц и тех же кварков, но и всяческие сингулярности, бесконечности, расходимости. В последнее время здесь появился еще целый класс «принципиально квантово нелокальных систем и объектов», причем эта квантовая нелокальность материальных тел распространяется даже не на Метагалактику, а на весь сущий мир, захватывая еще и иррациональную область индивидуального сознания. Тут необходимо отметить и серьезную проблему квантовой теории поля, связанную с возникновением при теоретических расчетах «духов» — состояний микрообъектов с отрицательной вероятностью. Вообще говоря, вероятность событий может быть любым числом от нуля до единицы. Для невозможного события вероятность равна нулю, а для полностью достоверного — единице («стопроцентная вероятность»). В чем же может состоять физический смысл отрицательной вероятности? Этот вопрос в немалой степени занимает внимание теоретиков.

В свое время Эйнштейн писал:

«Однако мы должны помнить, что та идеализация, которая состоит в утверждении, что в природе действительно существуют неизменяемые масштабы, может потом оказаться либо совсем неприменимой, либо оправдываемой только по отношению к некоторым определенным явлениям природы. Общая теория относительности уже доказала неприменимость этого понятия ко всем областям, размеры которых не могут считаться малыми с точки зрения астрономии. Быть может, теория квантов будет в состоянии показать неприменимость этого понятия на расстояниях порядка размеров атомов. И то и другое считал возможным Риман».

Мысли Эйнштейна дополняют рассуждения патриарха отечественной космологии Абрама Леонидовича Зельманова о том, что сверхбольшое и сверхмалое может смыкаться в своей природе. А поскольку сверхпространство, в котором, собственно говоря, и происходит расширение нашей Вселенной, вполне может быть неметрическим, то и в инфрамикромире планковских масштабов метрические отношения могут неузнаваемо измениться или даже совсем исчезнуть. Профессор Зельманов указывал, что существование эталонов длины и времени связано с миром атомов и молекул, где длина соизмерима с периодом кристаллической решетки, а длительность — с колебаниями молекул и атомов. Но переход к планковским масштабам аналогичен сравнению Метагалактики с атомом! Естественно, что при этом все метрические эталоны могут потерять свой смысл вместе с самими понятиями длины и времени. Собственно говоря, метрические отношения на данном уровне реальности могут иметь просто иной качественный характер, например содержать своеобразные атомы пространства — планкионы, или максимоны, и времени — хрононы, или хронокванты. Существуют ли они на самом деле? Пока мы еще очень далеки от исследования таких глубин материи, но принципиальная возможность здесь существует, и связана она с новыми поколениями ускорителей элементарных частиц. Однако и здесь потребуются иные экспериментальные методики, иначе для насыщения энергией подобных опытов не хватит всех планетарных ресурсов!

Еще в середине прошлого столетия создатель новой квантовой физики Бом писал: «Кванты, связывающие объект и окружающую его среду, образуют неисчезающее звено, которое в любой момент зависит в равной мере от обеих частей». Чем-то это перекликается с еще более давней позицией Гейзенберга, считавшего, что физическое пространство и время носят сугубо макроскопический характер и отсутствуют в «фундаменте» материи.

Ну а теперь вспомним, что, рассуждая о возможных проявлениях ячеистой структуры пространства-времени, мы забыли о самом главном событии в истории Мироздания — его рождении в пучинах Большого взрыва. Элементарная логика подсказывает, что если атомы пространства и времени существуют, то они должны были проявиться в самом начале эволюции Вселенной. Именно тогда и должна была возникнуть космологическая стрела времени, управляющая течением всех процессов и явлений нашего мира.

Чтобы представить себе течение квантового времени в нашем мире, давайте обратимся к давней традиции физики создавать сказочных существ, наделенных сверхъестественными способностями, таких, как демон Максвелла из школьной термодинамики. Однако у нас ситуация сложнее, и нам придется создать целый сонм потусторонних наблюдателей во главе с обер-демоном Баалом, разглядывающим строение нашего Мультимира из бесконечной глубины вселенского «ничто». Структура Мультиуниверсума предстанет перед всепроникающим взором демиурга наподобие «луковицы миров», где каждая из множественных Вселенных представляет собой замкнутую оболочку изолированного мира. Ну а в центре луковицы Мультимира демиург с любопытством зафиксирует призрачные сполохи главной вселенской тайны — космологической сингулярности Большого взрыва, о которой мы много уже говорили.

Впрочем, он тут же вспомнит полученный накануне свыше указ считать космологическую сингулярность обычным катастрофическим процессом во Вселенной, ну… разве что сопровождающимся не совсем понятным изменением размерности пространства. Довольно почесав кончиком хвоста за ухом и полистав пудовый фолиант формул с горящими литерами «М-теория суперструн», демиург решит, что в высших сферах наконец-то приняли дельное решение, ведь иметь дело с сингулярными бесконечными плотностями материи и энергии и нечистой силе не очень-то приятно… Ну а теперь, поскольку понятие главной сингулярности волевым решением аннулировано, можно и попристальнее вглядеться в феерический процесс рождения новых миров, с немыслимой хроноквантовой частотой возникающих в катаклизме квантовых флуктуаций колеблющегося марева инфлатона.