Чтобы создать нашу Вселенную, БОГ должен был указать точку в фазовом пространстве Вселенной, сотавляющую всего 1/10¹⁰¹²³

1. Введение

Одним из наиболее значимых событий XIX века была теория эволюции Дарвина. Теория имела глубокий смысл, требуя достаточно большого времени для развития нашего мира. Однако Кельвин, имевший в свое время высокий авторитет в физике, указал в соответствии с теорией, которую он и Гельмгольц развили, что Солнце не могло быть старее ста миллионов лет, объясняя излучаемую Солнцем энергию как преобразование гравитационной потенциальной энергии в высокую температуру путем сокращения диаметра светила. Заключение Кельвина было большим ударом по теории Дарвина, потому что было трудно предположить, что время в сто миллионов лет было бы достаточным для объяснения развития от бактерий до homo sapiens. Сегодня, конечно, мы знаем что излучение Солнца определяется энергией ядерного синтеза¹, который позволяет увеличить продолжительность жизни Солнечной системы приблизительно до 10 миллиардов лет, что достаточно для эволюции по теории Дарвина. Это - хороший пример того, как должен быть осторожен естествоиспытатель в описании картины таких далеких событий, какие были нарисованы Кельвином, и поскольку они рисуются и сегодня, при нашем, всё ещё, по-видимому, ограниченном знании физической Вселенной. Мы можем справедливо поставить обычный вопрос, почему мы и все звезды составлены из материи, которая составляет только 4 % материального содержания всей Вселенной, а 26 %, состоит из полностью неизвестных нам тяжелых частиц ("небарионной холодной материи"), и 70 % из неизвестной нам энергии ("квинтэссенции"), даже не состоящей из частиц?

В свое время Кельвин пробовал привести в порядок дом физики, чтобы согласовать не только пространственные масштабы, но и время для теории развития Дарвина. Он думал, что кроме нескольких "облачков", физика является почти законченной наукой. Этими облаками были: 1) нулевой результат эксперимента Майкельсона - Морли по обнаружению эфирного ветра и 2) неудача классической статистической термодинамики в объяснении определенно высокой температуры твердых тел при низких температурах. Однако, сегодня мы знаем, что устранение этих облаков привело к двум большим крупным достижениям физики ХХ века: теории относительности и квантовой механике. При добавлении сюда открытия ядерной энергии, не ожидаемой Кельвином, мы имеем уже три облака.

На рубеже ХХ и ХХI веков на горизонте снова маячат новые облака, не менее мистические, чем облака Кельвина. Очень маловероятно, что эти облака, нарисованные опытом Кельвина, могут быть удалены экстраполяцией из существующих теорий, подобно экстраполяции общей теории относительности в четырехмерное пространство-время, (измеренное в лабораторной системе), к более, чем четырем пространственно-временнным измерениям, и от нуль-мерных частиц типа точки до высокоразмерных частиц. Математически является очевидным, что с высокой степенью вероятности все эти экстраполяции являются физически несостоятельными. Мы должны искать довольно радикальные новые идеи, типа предложенной в соответствии с последним вопросом Эйнштейна: "Может ли квантовая механика быть получена из общей теории относительности?". Перефразируя Бора (в отношении неудавшегося объединения теории поля Гейзенберга), не то, чтобы на первый взгляд этот вопрос, кажется сумасшедшим, но является ли это сумасшествие достаточным, чтобы быть истинным.

2. Новые облака

На рубеже XXI столетия наиболее досаждающим облаком физики было и все еще остается нерешенная проблема квантовой гравитации. Как квантовать гравитационные полевые уравнения Эйнштейна?

В то время как из четырех фундаментальных сил природы: электромагнитных, слабых, сильных и гравитационных, только первые три могут быть математически последовательно квантованы. Это оказывается невозможным для гравитации. Проблема, казалось, была разрешима только путем таких диковинных догадок, как, например, предположением более, чем трех измерений для пространства, и точечно-подобной структуры элементарных частиц, (требуемой постулатами специальной теории относительности). Они должны быть заменены струнами или поверхностями (мембранами) высших размерностей.

В создании второй из этих двух догадок последователи этой линии умозрительных исследований, кажется, забывают, что точки, линии, и поверхности - только абстрактные элементы евклидовой геометрии, не имеющие физического смысла. Аргументом в пользу струн является то, что в них можно избежать бесконечностей в релятивистских квантово-механических вычислениях. Но из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга, чтобы измерить (и существовал) нулевой диаметр струны или толщины мембраны требует бесконечное количество энергии, то есть эти представления являются иллюзией. Для точечно-подобных частиц, квантование работает только для ренормализуемых теорий, подобно кванту в электродинамике, где вычитание двух бесконечностей принято равным наблюдаемой величине. Эта "уловка" не работает для квантовой гравитации.

В то время как для квантовой гравитации это проблема "математическая", для сверхсветовых квантовых корреляций (ЭПР-эксперимент, запутанные состояния) - эта проблема "физическая". Относительно данных проблем, то есть облаков физики написано бесчисленное количество статей и книг, сделаны все виды философских гипотез, включая самые диковинные типа "множественности миров". Именно поэтому я думаю, что причина неудачи всех этих авторов в том, что чтобы достигнуть разумного объяснения этих сверхсветовых связей, они поместили себя в "прокрустово ложе", которое может быть выражено формулой: Эйнштейн не мог ошибаться, и нет никаких сверхсветовых связей.

Однако прямые эксперименты ясно демонстрируют существование таких сверхсветовых связей. Самый легкий способ объяснить эти сверхсветовые связи - предположить, что имеется эфир, который в дополнение к передаче электромагнитных и гравитационных волн, разрешает передачу сигналов со сверхсветовой скоростью. Но если имеется эфир, то это может привести к решению проблемы квантовой гравитации, что является намного более вероятным, чем одно принятие существования измерений более высокого порядка. Так как еще до Эйнштейна, Лоренца и Пуанкаре показано, что специальная теория относительности может быть полностью и последовательно получена из факта существования эфира. И со сверхсветовыми квантовыми корреляциями, представляя их непосредственно в таком ясном виде, как в ЭПР-эксперименте Аспекта, должна иметься возможность обнаружить эфир экспериментально.

Еще два облака физики XXI столетия - небарионная холодная темная материя и темная энергия, составляющая 70 % физической вселенной, также указывают на существование эфира.

Мы, наконец, обращаемся к двум остающимся облакам, малой космологической постоянной и сверхмалой начальной энтропии Вселенной. Проясняется, что они могут быть связаны с друг другом. Поэтому я выдвигаю дискуссионную позицию, что оба этих облака предполагают скрытое существование кроме положительных и отрицательных масс. Принимая существование эфира, эти отрицательные массы должны быть необходимой частью этого эфира.

3. Последний вопрос Эйнштейна

В поиске ответа на последний вопрос Эйнштейна: "Может ли квантовая механика быть получена из общей теории относительности?" мы можем найти ключ к решению всех этих тайн, ликвидируя последние облака физики. На первый взгляд, вопрос Эйнштейна кажется абсурдным: "Каким образом квантовая механика может быть получена из классической полевой теории?" Однако, мы должны иметь в виду, что полевые уравнения Эйнштейна не только нелинейны, но и самодостаточны. Классическая гидродинамика также нелинейна, но не самодостаточна. Самодостаточность означает здесь, что гравитационное поле, имея энергию и следовательно массу, является источником своего собственного поля.

В этом случае необходимо поднять вопрос: действительно ли необходимо дополнение к вакуумному полевому уравнению Эйнштейна

геодезического уравнения движения для точечной особенности массы

В 1927 году Эйнштейн и Громмер [1] пробовали решить эту проблему, которую они обнаружили в пределе слабых полей. Оказалось, что в этом пределе они получили классическое ньютоновское уравнение движения точечной частицы, и ответ на вопрос Эйнштейна, казалось, был отрицательным. Однако, полученное заключение имело силу только благодаря ограничению, что эта сингулярность есть монополь. Это приводит к вопросу, может ли и в квантовой механике получено что-то, допускающее массовые мультиполи, содержащие отрицательные массы, в специфических массовых диполях, включая суперпозицию массового монополя с массовым диполем (полюсно-дипольная частица). Одна из характеристик квантовой механики - "Zitterbewegung" (дрожащее движение) частиц. Маттисоном [2] и фон Вейсенхоффом [3 было показано, что движение мультиполя большой массы поразительно походит на дрожащее движение элементарной частицы, сначала полученной Шрёдингером [4] в его известных статьях в "Zitterbewegung" для дираковской частицы. И также как квантовый потенциал, полученный из уравнения Шрёдингера, не повинуется принципу эквивалентности, не подчиняется этому и движение массового мультиполя. Это, конечно, не может объяснить всю квантовую механику, но это намек, что существование отрицательных масс может играть важную роль в фундаментальных законах природы.

Вторая важная характеристика квантовой механики - сверхсветовой коллапс волновой функции, а третья характеристика - запутанность волновой функции.

Запутанность фактически уже происходит в классической механике во взаимодействии связанных гармонических осцилляторов. Это означает, что ансамбль таких осцилляторов может быть расчленен на набор независимых осцилляторов (нормальных мод) ортогональным преобразованием. Поэтому, если как верил Шрёдингер, поведение отдельной частицы может быть описано волновым уравнением, для двух частиц это может быть описанным набором разных квазичастиц (нормальных мод), каждая из которых описывается волновой функцией, а не запутанной волновой функцией связанных квазичастиц. Это описание, однако, требует устранения корпускулярного подхода полностью, рассматривая частицы не больше чем нормальные моды эфира. Отказ от многочастичного взгляда и замены его набором нормальных мод в эфире означает, что частицы не могут быть локализованы, потому что они распространяются по пространству как волны. Свойства частицы проявляются только тогда, когда совершено измерение, которое разрушает волновую функцию в маленьком объеме пространства, давая рождение частицы, например в виде пятна на фотографической пластине. Тогла встает следующий вопрос: какова причина краха волновой функции? Я предлагаю следующую гипотезу в качестве ответа: Это своего рода гравитационный коллапс в масштабе времени гравитационной постоянной

где p - плотность колеблющегося эфира.

Если специальную теорию относительности рассматривать как динамическую теорию эфира, с электромагнитными и гравитационными волнами, перемещающимися со скоростью света через эфир, как в пред-эйнштейновской теории относительности Лоренца и Пуанкаре, то скорость света может быть превзойдена во время гравитационного коллапса, где в случае достижения горизонта материя, скрепляемая электромагнитными или аналогично действующими силами, становится неустойчивой и распадается на более фундаментальные частицы. Согласно моему представлению этими окончательными частицами могут быть только планковские массовые частицы. И в предположении, что имеются положительные и отрицательные массы, должны иметься положительные и отрицательные планковские массовые частицы. И для соответствия гипотезе Планка масштабы всей физики должны быть уменьшены до названых его именем единиц, пространственным масштабом планковских массовых частиц, должна быть длина Планка.

4. Гипотеза эфира Планка

Чтобы строить модель из вакуума, составленного из частиц Планка положительной и отрицательной масс, мы предполагаем, что вакуум заполнен равным их числом, каждая планковской длиною и, в среднем, занимающей объем одной массовой частицы Планка. Чтобы быть совместимыми с гипотезой Планка, эти планковские массовые частицы должны взаимодействовать на длине Планка с силой c⁴/G. При этом, мы должны выбрать знак силы таким способом, чтобы эфир, составленный из положительных и отрицательных планковских массовых частиц был устойчивым. Это требует, чтобы сила между планковскими массовыми частицами равного знака была отталкивающей, но между частицами противоположного знака - притягивающей.

В то время как закон сохранения энергии соблюдается во время столкновения положительной и отрицательной планковских частиц массой m_p, момент флюктуирует с размахом Ap = m_pc Такое поведение проиллюстрировано на обложке моей монографии и рис. H.3 (см. [5]) и воспроизведенное здесь.

Поэтому, принцип неопределенности Гейзенберга

где Ap = m_pc, and Aq = r_p (r_p - длина Планка), находится в эфире Планка, устанавливающем максимальный фундаментальный масштаб, планковский масштаб, исключительно из гипотезы существования отрицательных масс.

Колебание импульса, конечно, нарушает третью аксиому Ньютона: "actio = reactio." Кроме того третий закон Ньютона нарушен в квантовой механике, и также установлено, что волновая функция действует на частицу, но частица не воздействует на волновую функцию.

Рис. II.3. Диффузия планковской жидкости, состоящей из частиц положительной и отрицательной масс. Сплошные круги представляют положительные, а пунктирные - отрицательные планковские массовые частицы.

5. Квазичастичный спектр эфира Планка

По сравнению с обычной сверхтекучей жидкостью предложенный эфир Планка может быть сверхтекучей жидкостью с двумя массовыми компонентами, взаимодействующими путем флюктуаций импульса. В массе эта среда показывает спектр элементарных частиц, очень похожий на спектр частиц стандартной модели.

Позвольте мне сначала сделать сравнение со спектром состояния сверхтекучей жидкости, показанной на рис. III.6 (см. [5]). Предполагается, что спектр сверхтекучей жидкости является универсальным, с формой, принятой для размеров сверхтекучего гелия, где дебаевская длина заменена планковской длиной. В этом спектре фононы (дилатоны) связаны со скалярным гравитационным полем, и ротоны могут быть идентифицированы как частицами небарионной холодной темной материи. Ротоны с энергией несколько ниже планковской энергии m_PC², отделены от основного состояния энергетической щелью, а это находится в довольно хорошем согласии с наблюдениями, что 70 % энергии Вселенной состоит не из частиц, и что 26% состоит из небарионной холодной темной материи.

Теперь мы рассмотрим более высокие возбуждения эфира Планка. Как в сверхтекучей жидкости они следуют из квантованности вихрей. Имеется два таких возбуждения:
- то, в котором два сверхтекучих компонента вращаются в одну и ту же сторону,
- и то, где они противо-вращаются (см. Рис. III.4, [5]).

Происхождение зарядов объясняется действием поля виртуальных фотонов, имея их источником колебаний в нуль-точке массовых частиц Планка, связанных во фрагментах вихря, как показано на рис. Ill. 7 [5].

Без энергии, требуемой для возбуждения большого количества вихрей положительных и отрицательных масс, легко получить решетку вихревых колец, как показано на рис. IV 2a [5], с двумя видами волн, показанных на рис. IV 2b [5], - один моделирующий электромагнитные, а другой - гравитационные волны, оба распространяющиеся со скоростью света через эту вихревую решетку. Это уменьшает проблему квантовой гравитации (но также и квантовой электродинамики) до нерелятивистской многочастичной задачи.

Шрёдингер был тем, кто показал, что уравнение Дирака подразумевает существование отрицательных масс, которые через связанное состояние с положительными массами дают конфигурации "массового диполя - полюса", обладая световым "дрожанием". Вместо этого, можно получить уравнение Дирака, принимающее существование отрицательных масс. В предложенной Планком модели эфира, спиноры Дирака - это квазичастицы, составленные из вихрей положительной и отрицательной масс. И с двумя видами вихревых решений, синфазного и противофазного вращения, имея два семейства спиноров Дирака, также как и в стандартной модели. Поскольку взаимодействие между вихрями нелинейно, имеется не более, чем четыре таких решения квазичастиц, подобно четырем семействам стандартной модели.

Массы этих дираковских спиноров объясняются положительной гравитационной энергией взаимодействия между очень большой положительной и очень большой отрицательной массами. Большие положительные и отрицательные массы вихря квазичастиц, составляют дираковские спиноры. Полученные таким образом массы находятся в довольно хорошем соглашении с величинами эмпирических масс.

Эта модель воспроизводит все симметрии стандартной модели, заменяя струны в более высоких измерениях вихрями в трех пространственных измерениях, и интерпретируя лоренцеву инвариантность как динамическую симметрию для объектов, скрепляемых электромагнитной или аналогично действующей силой.

Рис. IV.2b. Деформация решетки вихрей электромагнитных и гравитационных волн.

6. Проблема малой космологической постоянной и малой начальной энтропии Вселенной

Предположение о существования скрытых отрицательных масс также проливает свет на две остающиеся тайны: малую космологическую постоянную и малую начальную энтропию. Из-за энергии нуль-точки вакуума космологическая постоянная должна быть огромна и порядка

Поэтому космологическая постоянная далека от того, что предсказывает теория примерно на 122 десятичных порядка. Однако, если имеется равное число положительных и отрицательных планковских масс, составляющих эфир Планка с их взаимным вкладом в "дрожательный" механизмом нулевой энергии нуль-точки вакуума, значение космологической постоянной должно фактически должно быть нулевым. Наблюдаемую малую положительную величину космологической постоянной тогда возможно объяснять динамическим нарушением симметрии почти "симметричного" положительно - отрицательного массового эфира.

Перспектива сделать вероятную малость космологической постоянной в предложенно положительно - отрицательной массовой двухкомпонентной модели эфира дает надежду сделать вероятной самую малую начальную энтропию Вселенной [6], без того, чтобы призывать на помощь Бога [5].

Здесь мы выдвинем следующую гипотезу: Если полная энергия собрания положительных и отрицательных масс равна нулю, то соответственно, температура и следовательно энтропия смеси должна приближаться к нулю. Эта гипотеза - единственно совместимая с теоремой Нернста, которая говорит, что при нулевой температуре энтропия должна быть равна нулю. Чтобы удовлетворить этой гипотезе, мы предположим, что отрицательные массы имеют отрицательную энтропию, потому что только тогда есть аналитическое продолжение энтропии от положительного до отрицательного значения возможных температур.

Для энтропии смеси положительных и отрицательных масс, чтобы стать нулем в ходе гравитационного коллапса требуется точная корреляция в хаосе положительных и отрицательных масс. Это конечно верно, если отрицательная масса равна отрицательной гравитационной полевой энергии положительной массы, потому что ньютоновское гравитационное поле каждой частицы, полностью до самого малого измерения точно коррелировано положению частицы. Энтропия материи положительной массы и энтропия отрицательной массы гравитационного поля могла бы поэтому называться дополнительной, подобно позитивному и негативному фотографическому изображению. Тогда, если при гравитационном коллапсе эти два изображения точно накладываются, энтропия должна стремиться к нулю. Для Вселенной, время, необходимое для возвращения к низкой энтропии есть время возврата по Пуанкаре. В то время как при нормальных условиях она сейчас огромна, то в плотной смеси положительных и отрицательных масс с расходящимся ускорением, она может стать весьма малой.

Применительно к Вселенной, это означает, что после ее гравитационного коллапса всё может начаться снова с низкой энтропии.

7. Как мы можем обнаружить эфир?

Все разговоры относительно существования гипотетического эфира должны остаться пустыми если мы не сможем найти путь для его обнаружения.

Я сосредоточусь здесь на двух возможностях:

1. Нарушении квантовых корреляций турбулентным эфиром.
2. Влиянии сильных гравитационных полей на корреляции.

К 1.

В терминах волновых чисел k, спектр квантово-механической энергии нуль-точки вакуума дается в следующем виде

в то время как спектр турбулентности выглядит как

Из этого следует, что для достаточно малых волновых чисел (больших длин волн) в колебаниях энергии нуль-точки появляется турбулентность, и не нетрудно догадаться, что при достижении этой длины, квантовые корреляции в экспериментах типа ЭПР начинают нарушаться. Узнать более точно длину волны можно по постоянный в (7), которая должна быть известна. Если это определено наблюдаемым дрейфом космического микроволнового фона с планковским распределением, то эта длина, оказывается порядка 100 км. Кроме того, если эта длина различна в разных направлениях (относительно звездной ИСО, движущейся в эфире), абсолютная ИСО эфира может быть установлена, потому что в отличие от (6), (7) - не Лоренцев инвариант.

К 2.

Вместе с коллапсом волновой функции предполагается некоторый гравитационный коллапс, мыслимый так, что сильные гравитационные поля могут влиять на коллапс, например при радиоактивном распаде, измеряемом в исследованиях, проведенных близко от Солнца. Большинство таких очень интересных экспериментов должно быть сделано в пустом пространстве, используя солнечную систему в качестве лаборатории. Это требует ядерной двигательной системы, которая позволит перемещать большие полезные грузы с высокими скоростями через свю Солнечную систему. Поэтому я привожу ссылки на интернет-страницы с некоторыми материалами NASA, где положительно отзываются о моей идее, которая могла бы быть осуществлена цепью взрывов, типа мини-атомных бомб. Я не мог придумать никакого лучшего пути для человечества избавиться от большого арсенала ядерного оружия, нежели таким способом.