Что было в самом начале? С чего началось всё? Наука в лице общей теории относительности отвечает на этот вопрос с непосредственностью ребёнка: в начале из точки сингулярности, то есть, из бесконечно малой, воображаемой (интересно кем?) точки в результате Большого Взрыва возникла Вселенная. Ничего не было, не было, не было… И вдруг: бабах! Сразу же (или вскоре) всё везде появилось. Удовлетворяет ли меня такой чрезвычайно "научный" ответ, для которого зачем-то понадобились тысячи лет вычислений и опытов? Нет.
С другой стороны, в Святом Писании сказано: "Вначале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог". Из чего следует, что мир был создан Словом, которое само по себе было Богом – Демиургом (Создателем Вселенной). Как это понимать? Что это за Слово такое? На каком языке? На первый взгляд, такой ответ, вроде бы, ничем не отличается от вышеупомянутого научного, кроме красивого лаконичного образа. Однако… Давайте, не будем спешить. Подумаем. Что такое слово, если у него нет никакого прикладного значения? Каким образом оно может состояться, если ни письменности, ни человечества, способного его понять, да и самой Вселенной ещё не существует?
…А слово существует. Как такое может быть? Слово – это речь. Речь – это звучание. Звучание – это вибрация воздуха (для нас - людей) или, в более широком смысле, вибрация пространства. Вибрация! Вначале была вибрация пространства!
Вот уже несколько столетий научный мир говорит о корпускулярно-волновом дуализме, как о важнейшем универсальном свойстве природы, заключающемся в том, что всем объектам микромира (электронам, бозонам, любым микрочастицам) присущи одновременно и волновые, и корпускулярные характеристики. Почему одновременно и то, и другое? Чем нужно быть, чтобы вести себя таким образом? Вибрацией. Всё вокруг нас и внутри нас состоит из вибраций. Именно они и создали Вселенную. Они и есть то самое Божественное Слово.
Отвлечёмся немного. Две с половиной тысячи лет назад жил-был учёный по имени Пифагор. Тот самый, которому приписывают открытие всемирно известной формулы. Теорема Пифагора утверждает, что в прямоугольном треугольнике, то есть в треугольнике, один из углов которого равен 90°, квадрат длины наибольшей из сторон (гипотенузы) равен сумме квадратов двух более коротких (катетов). Это весьма простое, но невероятно мощное утверждение столь же важно сегодня, как и 2500 лет назад, когда оно было сформулировано. Красота самой формулы заключается в элегантности столь простого утверждения, находящегося полном согласии с природой. Помимо ценности теоремы Пифагора самой по себе, не менее важным представляется и тот факт, что ее истинность была доказана, и это доказательство стало первым зафиксированным доказательством в математике.
По словам математика Э. Т. Белла: “До него геометрия была, скорее, собранием эмпирически установленных правил, без каких-либо ясных указаний на их взаимную связь, и без малейшего предположения, что эти правила можно логически вывести из сравнительно небольшого числа утверждений. Метод доказательства настолько пронизывает сейчас всю математику, что кажется подразумевающимся сам собой, и нам трудно представить себе время, когда этого метода еще не существовало”.
Так вот, гениальный Пифагор рассматривал Вселенную как громаднейший монохорд с одной струной, прикрепленной верхним концом к абсолютному духу, а нижним - к абсолютной материи. Пифагорейцы верили, что все, что существует, имеет голос… То есть, существует за счёт вибрации пространства! Кстати, при конструировании своих храмов древние жрецы демонстрировали высочайшее знание принципов, лежащих в основе феномена именно вибрации. Для Пифагора музыка была производной от божественной науки математики, и ее гармонии жестко контролировались математическими пропорциями. Работая с монохордом, однострунным инструментом (изобретение, состоящее из одной струны, натянутой между зажимами и снабженное подвижными ладами), Пифагор сумел создать свою теорию гармонии.
Утвердив музыку как точную науку, Пифагор смог эффективно применить найденные им законы гармонических отношений ко всем феноменам Природы, пойдя настолько далеко, что установил при этом гармонические отношения между планетами, созвездиями и элементами. Интересным примером современного подтверждения древнего философского учения является прогрессия элементов согласно их гармоническим отношениям. Если упорядочить перечень элементов по восходящей в зависимости от атомных весов, то, по А. Ньюленду, каждый восьмой элемент заметно повторяет свойства. Кстати, именно это открытие в современной химии известно под именем закона октавы.
Итак, 2500 назад Пифагор, изучая "музыку сфер" с помощью монохорда, установил, что весь мир состоит из вибраций! Древнему мыслителю приписывается следующее высказывание: "Изучайте монохорд, и вам откроются тайны мироздания". Одна-единственная струна дала человеку возможность постичь не только микрокосмический аспект феномена вибрации, но и макрокосмические законы Вселенной... Можно ли доверять Пифагору? А почему нет? И тогда, возможно, строчка из Евангелия от Иоанна откроет ещё один свой глубинный смысл: “В начале всего была вибрация, и эта вибрация – Создатель всего сущего”.
Кстати, звучит очень поэтично: Вселенную создала гармония вибрации – родоначальница музыки, родоначальница мира! Флуктуации, мерцания, вибрации... Всё сущее вибрирует. Не вибрирует только то, что не существует.
А как к этому утверждению отнесутся современные учёные? В своей книге “Теория струн и скрытые измерения Вселенной” всемирно известные учёные Шинтан Яу и Стив Надис пишут: “… все вещество, все силы и даже само пространство, является результатом вибраций крошечных струн в десяти измерениях”. То есть, прав был великий Пифагор. И право Евангелие: вначале было Слово, воспринимаемое, как вибрация! Чем больше мы узнаем о невероятных просторах космоса, структуре материи и силах, которые связывают ее, тем более удивительной и загадочной предстает перед нами Вселенная. Куда ни посмотри, везде прослеживаются важные совпадения в фундаментальных законах физики и химии, которые будто сговорились сделать Вселенную идеальной для существования жизни. А, следовательно, всякая попытка понять Вселенную должна принимать во внимание тот факт, что в ней появились люди.
В 2001 году НАСА запустило аппарат WMAP (Зонд микроволновой анизотропии имени Уилсона) для составления карты реликтового излучения, образовавшегося в результате якобы Большого взрыва, а точнее, вибрации, которая, по мнению многих, привела в бытие пространство и время. На основе анализа реликтового излучения ученые вычислили возраст Вселенной и изучили ее начальную структуру. Но в этом излучении обнаружилась огромная пустота диаметром 1 млрд световых лет, получившая название Реликтового холодного пятна. К такому открытию НАСА не было готово.
Еще более странным кажется согласованное движение скоплений галактик, обнаруженное космологом Сашей Кашлинским и его коллегами из Центра космических полетов имени Годдарда (штат Мэриленд, США), которое они назвали темным потоком. Эти скопления мчатся в одном направлении с неожиданно высокой скоростью, будто бы подгоняемые мистической силой. Любопытно, но даже курс зонда WMAP изменился под воздействием неизвестной аномальной силы. С тех пор как был сформулирован антропный принцип, астрономы предложили разные способы интерпретации свидетельств, объясняющих нашу Вселенную. Целый ряд физических постоянных имеет значения, которые оказываются как раз такими, какие нужны для благоприятного развития галактик, долгоживущих звезд и сложной жизни. Ещё 12 лет назад неоднократно высказывались предположения о том, что прогресс в этом направлении может быть связан с включением в общую картину антропного принципа: человек существует именно в такой Вселенной, в которой его существование возможно.
Конечно, есть и другие объяснения этих явлений, но новые открытия дают ученым все больше доказательств в пользу именно теории струн. Первые же исследования показали, что теория струн достигает значительных успехов в описании наблюдаемых явлений. Оказалось, что теория струн замечательно может свести все четыре фундаментальных взаимодействия Вселенной к одному — колебанию одномерной струны с соответствующим переносом энергии. Вспомним ещё раз о Пифагоре с его монохордом и гармонией музыки!
Теория струн основана на гипотезе о том, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10 в минус 35 степени метра. Картину Вселенной, предлагаемую этой теорией, однако, достаточно легко представить себе наглядно. В масштабах порядка 10 в минус 35 степени метра, то есть, на 20 порядков меньше диаметра того же протона, в состав которого входят три связанных кварка, структура материи отличается от привычной нам даже на уровне элементарных частиц. На столь малых расстояниях (и при столь высоких энергиях взаимодействий, что это и представить немыслимо) материя превращается в серию полевых стоячих волн, подобных тем, что возбуждаются в струнах музыкальных инструментов. Подобно гитарной струне, в такой струне могут возбуждаться, помимо основного тона, множество обертонов или гармоник. И каждой гармонике соответствует собственное энергетическое состояние.
Процедура квантования действия Полякова приводит к тому, что струна может вибрировать различными способами, и каждый способ её вибрации генерирует отдельную элементарную частицу. Масса частицы и характеристики её взаимодействия определяются способом вибрации струны, или своеобразной «нотой», которая извлекается из струны. Получающаяся таким образом гамма называется спектром масс теории струн.
Первоначальные модели теории струн включали как открытые струны, то есть нити, имеющие два свободных конца, так и замкнутые, то есть петли. Эти два типа струн ведут себя по-разному и генерируют два различных спектра. Не все современные теории струн используют оба типа, некоторые обходятся только замкнутыми струнами.
Некоторые качественные свойства квантовых струн можно понять на интуитивном уровне. Так, квантовые струны, как и обычные струны, обладают упругостью, которая считается фундаментальным параметром теории. Упругость квантовой струны тесно связана с её размером. Рассмотрим замкнутую струну, к которой не приложены никакие силы. Упругость струны будет стремиться стянуть её в более мелкую петлю вплоть до размера точки. Однако это нарушило бы один из фундаментальных принципов квантовой механики — принцип неопределённости Гейзенберга. Характерный размер струнной петли получится в результате балансирования между силой упругости, сокращающей струну, и эффектом неопределённости, растягивающим её.
В квантовой теории поля бесконечные значения амплитуд взаимодействия возникают в результате того, что две частицы могут сколь угодно близко подходить друг к другу. В теории струн это уже невозможно: слишком близко расположенные струны сливаются в струну!
Именно теория струн даёт первое фундаментальное обоснование давно открытого свойства чёрных дыр, невозможность объяснения которого многие годы тормозила исследования физиков, работавших с традиционными теориями…
Особенность теории струн состоит в том, что в ней, по-видимому, геометрия пространства-времени не фундаментальна, а появляется в теории на больших масштабах или при слабой связи
В частности, одним из следствий теории струн могут являться “Космические струны”."Космическая струна" является одновременно и астрономическим, и микроскопическим объектом.
Существование “космических струн” впервые было предсказано британским физиком Томасом Кибблом ещё в 1976 году, а к 1981 году эта гипотеза была развита в теорию советским астрофизиком Яковом Зельдовичем…
Диаметр космических струн значительно меньше размеров атомных ядер (порядка 10 в минус 29 степени сантиметра), длина — как минимум десятки парсек при удельной массе — порядка 10 в 22 степени грамм на сантиметр, то есть всего лишь километр струны имеет массу Земли, и это означает, что струны обладают чрезвычайно высокой плотностью.
Из теории следует, что “космические струны” возникли вскоре после первой вибрации и были либо замкнутыми, либо бесконечными. Струны изгибаются, перехлёстываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и их отдельные фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света…
Чем лично мне интересна такая тематика? Я – и писатель, и маркшейдер. Маркшейдерия, в общем смысле, необходима для задания направлений и измерения различных пространств как в недрах Земли, так и на её поверхности. Сдвижение части пространства относительно другой его части нередко происходит под земной поверхностью, например, во время землетрясений или в результате ведения горных работ ( сдвижение горных пород). Геометризация недр в некотором смысле изучает поведение подземного пространства-времени. Ну, а в целом, мне кажется, что подобная тема должна интересовать каждого из людей.
Ссылки на использованные материалы:
Евангелие от Иоанна Глава 1, стих 1, русский синодальный перевод,
Шинтан Яу, Стив Надис “Теория струн и скрытые измерения Вселенной”,
Менли П.Холл “Пифагорейская теория музыки и света”,
а также обширное количество статей Википедии и других популярных интернет-источников, связанных с упомянутыми темами и терминами…
http://lurkmore.to/Теория_струн
http://mir-znaniy.com
