Часть 1. Новые приоритеты в физике микромира.

2.Классификация и основные свойства частиц и взаимодействий.

7.1.Сколько типов вакуумных конденсатов существует в природе?

8.Что заставляет нас изучать структуру физического вакуума?

Часть 2. От локального эксперимента к познанию Мира в целом.

1.Возможно ли изучение Мира в целом? Проблемы экстраполяции.

3.1.Синтез теории тяготения Эйнштейна и микрофизики.

3.2.Изотропные космологические модели. Проблема фиксации топологии.

4.Основные космологические эффекты Стандартной Модели элементарных частиц.

4.1.Фазовые переходы в космологической плазме и физическом вакууме.

5.3.Эпоха генерации крупномасштабной структуры Вселенной.

7.Сверхранняя Вселенная. Глобальные проблемы и инфляция.

7.3.От сверхранней Вселенной к масштабам Стандартной Модели. Суперструны или преоны?

Часть 3. Физика и космология на границах познания.

1.Возможности современной квантовой теории как инструмента познания.

2.2. Математическая структура теории. “Исчезновение” времени”.

3.Квантовая геометродинамика и рождение Вселенной.

5.Гимн о сотворении Мира в терминологии квантовой геометродинамики.

"Каждый интеллигентный человек, даже неспециалист, может глубоко вникнуть в современные физические проблемы. Эта драма вызывает у жаждущего понимания читателя не менее напряженное внимание, чем увлекательный роман."

"… вещам невозможно из ничего возникать и, родившись, в ничто обращаться…"

В предлагаемой вниманию читателей книге мы сделали попытку изложить основные концепции современной фундаментальной физики и космологии без упрощения, искажающего их истинный смысл. При этом, однако, математический аппарат практически не используется. Это означает, что от читателя потребуются определенные усилия для восприятия и обдумывания этих концепций. Они не просты в том смысле, что используемые для их описания понятия далеки от имеющегося у каждого из нас чувственного опыта. Тем не менее, основанные на этих понятиях “физические теории стремятся образовать картину реальности и установить ее связь с обширным миром чувственных восприятий” (А.Эйнштейн). Необходимость и неизбежность формулировки понятий, задач и методов именно в предлагаемой форме, с использованием всего идеологического арсенала теоретической физики, как мы надеемся, окажутся вполне убедительными для тех, кто заинтересован в глубоком понимании природы Мира и Человека. Великий Лев Ландау говорил, что мы обязаны понимать даже то, что не можем себе представить. Эта обязанность относится не только к профессиональным ученым, но к каждому, кто осознает высокую степень согласованности его действий и принципов с внутренними законами мироздания. Способность глубоко размышлять не является прерогативой только представителей науки, и наша книга адресована каждому, кто хочет не только оценить направление и скорость движения цивилизации, но и по мере сил участвовать в нем.

На рубеже веков ситуация складывается так, что именно фундаментальные достижения физики играют ключевую роль в выборе научных приоритетов цивилизации будущего столетия, определяя в значительной мере темп и направление прогресса. Центральным пунктом исследований Природы и Человека, как двух неразрывных частей единой целостной системы Мира, должно будет стать изучение сложноструктурированного объекта – самоорганизующегося физического вакуума. Это утверждение опирается на результаты и концепции современной физики, а его принятие с необходимостью приводит к изменению направления стрелы научного познания. В течение всего периода эволюции человечества это направление определялось исходной посылкой гносеологии: наиболее сложной открытой системой в Мире является Человек, задача и цель его существования состоит в изучении прочих, менее сложных, структур, осуществляемом в процессе их разделения на составные части. Изменение основного предмета физических исследований и вызываемый этим фактом пересмотр принципов теории познания имеют принципиальное значение для будущего человечества. Нам хотелось бы, чтобы у читателя сложилось об этом мнение, основанное на знании и понимании подлинных научных, мировоззренческих и философских проблем.

Информацию о вакууме мы извлекаем из экспериментальной и теоретической физики элементарных частиц, а также из результатов теоретической и наблюдательной космологии. Сформированные в рамках этих наук, на рубеже ХХ и ХХI веков, принципиально новые концепции открывают для процесса познания ранее недоступные горизонты. Эти концепции основаны на представлениях о нетривиальной геометрии пространства-времени, эволюционирующей по квантовым законам, и подтверждаются результатами экспериментальных исследований микромира, полученными в последней четверти ХХ века.

Наиболее интригующим следствием этих исследований является вывод о том, что физический вакуум представляет собой не пустоту с некоторыми фиксированными неизменными свойствами, а сложную, целостную иерархическую систему, способную к динамической эволюции. Проведенные к настоящему времени исследования физической природы вакуумных подсистем показывают, что само их существование и внутренняя структура обусловлены спонтанными деформациями геометрических характеристик искривленного и расслоенного пространства-времени. Фундаментальная физическая теория, Стандартная Модель электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий кварков и лептонов, воплощающая новейшие представления о вакууме и элементарных частицах в строгой математической форме, является общепризнанным достижением естествознания ХХ века. Впервые в истории науки мы имеем теорию, объясняющую все известные экспериментальные факты в физике микромира, полученные на ускорителях элементарных частиц. Парадокс, однако, состоит в том, что внутренняя логика Стандартной Модели, сама неизбежно указывает на собственную неполноту, на существование еще более общей теории, основанной на еще более глубоких представлениях о вакууме, как о сложноструктурированной динамической системе.

Поиски законов динамической эволюции вакуума приводят, по нашему мнению, к формированию и становлению теоретических парадигм, имеющих не только общенаучный, но и ярко выраженный философский характер. Основаниями для этого прогноза являются многочисленные теоретические и экспериментальные указания на то, что физический вакуум, как сложная система, обладает, по крайней мере, свойством самоорганизации. Результаты современной физики и космологии показывают, что вакуум способен так реагировать на изменения условий во Вселенной, чтобы путем локальных изменений собственной структуры сохранять глобальную устойчивость в масштабах Вселенной и тем самым обеспечивать свою дальнейшую эволюцию путем образования новых структур как в нем самом, так и в веществе. Не исключено, что понятие самоорганизации, как характеристики эволюционного процесса, в действительности является недостаточным для описания сложнейших явлений, происходящих во Вселенной. Осмысление этой ситуации в книге позволяет сделать несколько нестандартных выводов.

Во-первых, очевидно различие между основными объектами исследований физики ХХ и ХХI веков. В ХХ веке задача состояла в изучении структуры вещества, существующего и эволюционирующего в пространстве-времени с фиксированной геометрией на фоне вакуума с простыми заданными свойствами. Приоритетом же фундаментальной физики XXI века является изучение динамических законов и структуры самого вакуума.

Во-вторых, даже имеющиеся знания о вакууме позволяют предположить, что как объект исследований вакуум по своей сложности и многообразию свойств может не уступать субъекту исследований – Человеку. Тем самым ситуацию, складывающуюся в фундаментальной физике и космологии в начале XXI века, можно охарактеризовать как интеллектуальный вызов Человеку, как проверку его способности адекватно познавать Мир и самого себя.

В-третьих, если Человек окажется способным принять этот вызов Природы и совершить интеллектуальный прорыв, то результатом его усилий станет новое понимание его места в Мире; осознание того, что существование Жизни и Разума теснейшим образом взаимосвязаны со свойствами физического вакуума, элементарных частиц и Вселенной в целом. Фундаментальная физика и космология близки к тому, чтобы начать исследования Человека и Вселенной как единой, целостной системы.

Несмотря на то, что изложение концепций и результатов физики и космологии проводится в книге достаточно полно и на современном научном языке, мы очень надеемся на то, что она будет понятна и полезна всем, кто всерьез интересуется перспективами фундаментальной науки XXI века. Один из важнейших лейтмотивов книги – выявление драматического характера процесса познания: впервые в истории науки перед Человеком возникают проблемы, к исследованию которых он обязан приступить без полной уверенности, что поиск решений находится в пределах его возможностей.

Цель создания этой книги и желание сделать ее доступной широкому кругу заинтересованных читателей обусловлены весьма серьезными причинами. Нам хотелось не только обсудить достижения и перспективы современной фундаментальной физики и космологии, но и изложить основы той новой концепции естествознания, которая вырастает из этого обсуждения. Сделанный нами вывод таков: дальнейший прогресс в исследовании системы Мира неизбежно приводит человечество к порогу новой культуры, ставя его перед необходимостью изучения структур, по меньшей мере, сравнимых по уровню сложности с наиболее сложной социо-биологической системой – Человеком. Следствием этого переосмысления связи между объектом и субъектом познания должна стать переоценка места Человека в Мире.

Коротко говоря, книга посвящена изложению базисных концепций физики и космологии, сложившихся к концу ХХ века, и сформированной на их основе программы фундаментальных исследований, проведение которых должно быть осуществлено в XXI веке.

Книга состоит из трех частей, содержание которых тесно связано друг с другом. В первой части обсуждается физика вакуума и элементарных частиц. Последовательно излагается концепция геометризации частиц и взаимодействий, основанная на представлениях о расслоенном пространстве-времени; описана экспериментально проверенная Стандартная Модель и четко сформулированы проблемы, вытекающие из ее внутренней логической и математической структуры. Одна из приоритетных проблем – исследование внутренней структуры и динамических свойств кварк-глюонного вакуума – описана как с позиций экспериментов, проведение которых планируется в ближайшее время, так и в аспекте поиска новых теоретических принципов квантовой динамики. Подробно обсуждаются два альтернативных пути развития существующей теории – суперструнная и преонная программы.

Вторая часть книги посвящена проблемам релятивистской космологии, синтезированной с физикой элементарных частиц. Обсуждаются идеи общей теории относительности Эйнштейна и основанные на ней космологические модели. На основе экспериментально проверенной теории элементарных частиц описана высокоэнергетическая физика фазовых переходов в вакууме и космологической плазме элементарных частиц, излагаются современные представления о возникновении барионной асимметрии Вселенной. Кратко анализируется и Стандартная Космологическая Модель, охватывающая низкоэнергетические стадии эволюции Вселенной. Внимание читателя, однако, фиксируется на том, что наблюдательные данные современной космологии, свидетельствующие о существовании так называемой «темной материи» и отличной от нуля плотности энергии вакуума, указывают на неполноту существующей фундаментальной теории. Обсуждаются возможности решения этих проблем в рамках суперструнной и преонной программ развития фундаментальной физики. Отдельный раздел книги посвящен антропному принципу космологии, который устанавливает связь Жизни и Разума с параметрами элементарных частиц. Впервые в литературе антропный принцип последовательно изучается с позиций физики вакуума.

В третьей части книги обсуждаются проблемы, решение которых находится на пределе или даже, возможно, за пределами современной науки. Речь идет о глобальной квантовой теории – квантовой геометродинамике, задача которой состоит в описании процесса рождения Вселенной как физического объекта и в разработке концепции множественности миров. Эти разделы теоретической физики, выходящие на границы возможностей человеческого познания, непосредственно смыкаются с проблемами фундаментальной философии.

В конце книги имеется список литературы, которая может быть рекомендована вдумчивому и заинтересованному читателю. Естественно, список этот далеко не полон и не однороден – наряду с достаточно простыми научно-популярными книгами и статьями в нем содержатся ссылки на серьезные и важные оригинальные научные работы. Не сомневаемся, что каждый, кто захочет продолжить изучение рассматриваемых ниже вопросов и проблем, сумеет заметно расширить этот список.

Приведенное в книге изложение и обсуждение основных концептуальных результатов фундаментальной физики и космологии естественно приводит к выводу о том, что Вселенная, важнейшей компонентой которой является сложноструктурированный вакуум, обладает не только свойством самоорганизации, но и, возможно, свойствами более высокого уровня, прежде приписываемыми только живым и разумным существам.

Может быть, именно эта парадигма позволит науке XXI века реализовать мечту Альберта Эйнштейна – выбрать то направление научных поисков, на котором Человек не только сумеет понять “ как устроена природа…, но и достичь цели утопической и дерзкой на вид – узнать, почему природа является именно такой…”.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: