Файл: Гагин. Системный синтез. Линия жизни.doc

Выступая в 1966 г. в Крыму, в Международной школе по теоретической физике, с докладом: «Элементарные частицы предельно больших масс (кварки, максимоны)», академик Марков сказал:

«Я не хотел бы утверждать, что внутри того или другого электрона, в настоящее время, тоже происходит семинар по симметриям теории элементарных частиц. Но, хочется подчеркнуть, что наши представления об элементарных частицах, на самом деле, могут быть очень далёкими от действительного содержания этих объектов, и что между «большим», космическим и «микромалым», может и не быть такой пропасти, как это кажется с первого взгляда».

Как, в связи с этим, не вспомнить Анаксагора, утверждавшего, что мир состоит из бесчисленного множества частиц-миров (а не из 4 первотел: земли, воздуха, воды и огня). У Анаксагора, каждая гомеомерия, содержала в себе все элементы мира. «Всё во всём»! - учил он. Каждая частица, как бы мала она ни была, оказывалась бесконечно сложной. Удивительное прозрение.

Вот ведь как, пишет Марков:

«Вселенная, в целом, может оказаться микро­скопической частицей. Микроскопическая частица может содержать в себе целую Вселенную! Сама возможность такого объединения противоположных свойств - ультрабольшого и ультрамакроскопического и ультрамикроскопического, представляется мне не менее удивительной, чем объединение в одном объекте свойств корпускулы и волны.» (Марков М.А. «О природе материи», Наука, 1976 г.)

_{Здесь мы близко подошли к понятию бесконечности. В каждом мире: мега-, макро-, микро-, квазимире, это понятие приобретает свою специфику. Но, через это вечное философское понятие, которое наш ограниченный ум не в состоянии представить реальностью, эти миры соприкасаются и сливаются в одну идеальную и гениальную конструкцию Творца. Сингулярность, время от времени, возникающая в расчётах физиков, является неотъемлемой частью Природы, характеристикой рит­мических и гармонических процессов, которыми управляет Энтелехия. Но, об этом ниже.}

Г л а в а V

«Быть может, эти электроны –

Миры, где пять материков,

Искусства, знанья, войны, троны,

И память сорока веков!

Ещё, быть может, каждый атом –

Вселенная, где сто планет;

Там - всё, что здесь, в объёме сжатом,

Но также то, чего здесь нет».

(Валерий Брюсов)

5.1. «Нижние миры» Природы и Системный Синтез

«Истина всегда рождается как ересь, а умирает как предрассудок».

( Ф. Гегель)

5.1.1. Микромир.

«Труднее всего понять, почему многие величины в микромире изменяются лишь вполне определёнными порциями, квантами. Понять это, вероятно, вообще нельзя: к квантовой природе микромира можно только привыкнуть. Ничего подобного в макромире не существует, нет поэтому наглядных примеров, и квантование придётся просто принять как факт»

(К. И. Щёлкин «Физика микромира»)

_{Открытием радиоактивности, в 1896 г., французом А. Беккерелем, была подорвана вера в постоянство и неизменность атомов. Оказалось, что самопроизвольно распадаются не только тяжёлые элементы типа урана или радия. На стабильность влияют процессы, происходящие в мире элементарных частиц.}

Их (элементарные частицы), можно разбить на 3 класса.

Первый - 1 частица, фотон - квант и переносчик света.

Второй - лептоны («мелкий», «узкий»). Их десятки: электрон, позитрон (античастица электрона), нейтрино, мюоны и т.д.

Третий - адроны («массивный», «крупный»). Их несколько сот (более 350). Пример - протон с нейтроном (размер – 10^-13см.). Они имеют сложную структуру и живут недолго. Дольше всего, – 10^-8сек., а в среднем,- 10^-23сек.

Из многих сотен элементарных частиц, долгоживущих немного. Это фотон, нейтрино, протон (единственный из адронов). Адрон нейтрон,в свободном состоянии неустойчив, и живёт 16 мин. Но, в составе стабильных атомных ядер, устойчив. Он распадается, не на 3 кварка, как ожидалось, а на протон, электрон и электронное антинейтрино. Время жизни протона 10³⁰лет. (А если считать возраст Вселенной - 10 млрд. лет, то это выразится, как 10¹⁰ _лет).

Чем дальше мы углубляемся в микромир, тем сложнее, представляется, его строение. Рассмотрим различные области микромира, которые, постепенно осва­ивает и изучает, физика.

10^-5- 10^-7 - это мир кристаллов, атомов. Возникла кинетическая теория материи.

10^-7– 10^-9 - атомные явления. Возникла квантовая механика.

10^-11 - рождение светом электронно-позитронных пар. Энергия превра­щается в вещество. Описывается рельявистской квантовой теорией.

10^-12 - /размер ядер/, возникла физика атомного ядра.

10^-13- 10^-14 - физика адронов, «странные частицы».

10^-17 - начинается изучение области слабых взаимодействий.

На уровне атомов, атомных ядер, понятие делимости более крупных частиц на более мелкие, ещё имело, привычный физический смысл. Но, при изучении протона и других элементарных частиц, привычная логика, начала давать сбой. Здесь, идея вульгарной механической делимости, уже неприменима.

Протон может состоять из протона и пи-мезона, который по размерам почти такой же. Пи-мезон может состоять из трёх таких же пи-мезонов.

Насколько же стабилен наш мир? На что ещё можно положиться, кроме протона и нейтрона, время жизни которых сопоставимо с жизнью Вселенной?

Во-первых, нашим миром, правят 4 силы. Соотношение их сил, примерно, таково. Если сильные взаимодействия - примем за 1, то электромагнитные составят ^{10-2, слабые ядерные – 10-5, гравитация – 10-39 единиц.}

Но, всё гораздо сложнее. Такое соотношение верно только для потенциальной энергии этих сил, на внутриядерном расстоянии 10^-14 см. Выяснилось также, что электромагнитные и слабые взаимодействия, связаны между собой (теория электрослабых сил, Ш. Глэшоу, С. Вайнберга и А. Салама, Нобелевская премия 1979 г.) На масштабе 10^-16см. они, похоже, объединяются. Предполагают что на масштабе 10^-30,

объединяются и электрослабые с сильными. Но, эксперименты на таком уровне, пока, невозможны.

А. Эйнштейн, предполагал и возможность объединения электромагнитных и гравитационных взаимодействий. Похоже на суперобъединение, сводящееся к одной силе, исходя из какого-то фундаментального принципа. И, похоже, что этот принцип геометрический, как и принцип общей теории относительности. Но, будем оперировать возможностями и масштабами нашего мира.

Итак, эти 4 силы, можно превратить в числа, если энергию каждого взаимодействия, разделить на энергию кванта света - фотона. Получим 4 числа.

Массу протона и нейтрона разделим на массу электрона - получим ещё 2 числа.

Размерность физического пространства - три. Это седьмая константа. Наш мир, таким образом, довольно неуверенно, держится на семи константах.

Будстрап.Какая же сила удерживает порядок в мире элементарных частиц? Физики ввели понятие «будстрап», что означает по-английски «зашнурован». Математически, это понятие, ещё не сформулировано, не определено.

Цель будстрапа - объяснить «взаимную поддержку» и «самосогласованность» в мире элементарных частиц. Все они, как будто, связаны одним шнурком, упакованы, зашнурованы.

Понятие будстрапа - это понятие «ядерной демократии», в отличие от понятия «ядерной аристократии», главную роль, в котором играют кварки.

Физики ожесточённо спорят – связано, или не связано, рождение Вселен­ной, с вакуумными флуктуациями. Проблема ещё в том, что гиперчастица может иметь свойства «чёрной дыры» и гравитационный радиус:

r_g =2γmи/с²= 2L

5.1.1.1. ЭЛЕКТРОН.

«Электрон (гр. electron – янтарь), устойчивая элементарная частица с массой равной 9,108.10^-28г., с отрицательным элементарным электрическим зарядом и спином ½…».

( Словарь иностранных слов)

Чтобы яснее представить себе мир элементарных частиц, остановимся подробнее, на электроне, принадлежащему к классу лептонов. Его открытием, в 1897 г. Джозефом Томсоном, завершилось построение здания классической физики.

По её представлениям, материя состоит из атомов, атомы из ядра и электронов, а вокруг - электромагнитное поле (особое состояние пространства), которое обеспечивает связь электронов в атомах. Электрический заряд его стабилен и электрон неучтожим. Вся Природа - это комбинации электронов и их взаимодействий.

Поскольку, электрон заряжен отрицательно, а атом нейтрален, то положительный заряд в нём, присутствует тоже.

Томсон в 1903 г., предложил модель атома, согласно которой, положительный заряд распределён по всему атому, как изюм в булке. Эрнст Резерфорд доказал, что эта модель неверна. Внутри атома есть ядро, которое в 10 раз меньше размера атома, несёт положительный заряд, и в нём сконцентрирована, почти вся, масса атома. Так родиласьпланетарная идея строения атома(подобно Солнечной системе).Но, электроны, вращаясь, должны излучать электромагнитные волны и терять энергию, а потому, постепенно приближаться к ядру. Падение на ядро, значит гибель атома. Но они стабильны. Почему?

Нильс Вор предположил, что в атоме, вокруг ядра, существуют, стационар­ные орбиты. Их особенность в том, что, находясь на них, электрон, не излучает энергию. Орбиты различаются между собой тем, что соответствуют различным уровням энергии. Электрон может поменять орбиту, но в этом случае, он потеряет или получит порцию энергии, равную разности энергии орбит.