ВЕЛИЧАЙШИЕ ТАЙНЫВСЕЛЕННОЙ.
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ.
Как-то раз в уже далёком 1970 году на целую учебную четверть попал я в больницу. "Пустяки, дело житейское"...
Но окружающее пространство для меня впервые сжалось до размера больничной палаты на целых два месяца.
Моим соседом по несчастью был старшекласник Герман. Нас поначалу в палате было двое. И мы могли разговаривать сколь угодно и о чём угодно. Мы говорили о других мирах и цивилизациях, об атомной бомбе, международной политике и... девчонках. Но самым потрясающим для меня оказалось вот какое открытие.
Говоря о Вселенной, мы невольно коснулись её размеров.
- Представь себе, - говорил Герман, - ты летишь на звездолёте со скоростью света. Летишь себе, летишь, и тут раз - кирпичная стенка!..
- Представить себе такое трудно, но попробую. Врезаюсь я со скоростью света в кирпичную стенку...
- Да, не в этом дело. Кирпичная стенка - тоже материальна! Разнёс ты её своим звездолётом на кирпичики и летишь дальше.
- А сколько лететь-то?
- Вечность!
- Сколько - сколько?
- Жизни не хватит.
- Так это что получается, Пространство - бесконечно?
- Верно.
- А Время... вечно?
- Это самое я и хотел тебе показать на примере.
- А когда началось Пространство и Время?
- Учёные считают, что около 15 миллиардов лет назад. Господь сказал: "Да, будет свет!". Но об этом тебе ещё рано.
- Бабушка меня крестила.
- Вот пусть бабушка тебе об этом и рассказывает.
- Её уже нет...
- Извини, тогда читай журнал "Наука и религия", а ещё "Наука и техника".
- А до Времени, что было?
- Никто не знает.
После того разговора прошло более сорока лет. Но вопросы остались...
Мудрый царь Соломон говорил: "Всему своё время". В конце жизни он стал поклоняться богу Ваалу. Ну, "такие были времена"... И выбор был. Либо Яхве, либо - Ваал. Если ума нет, то и сойти с него невозможно. Соломону на отсутствие ума жаловаться не приходилось. На отсутствие денег тоже. Он купался во власти, богатстве и роскоши. А в конце жизни сказал:
"Видал я всё это!"... "Бассейны, фонтаны, наложниц...", "Всё - суета сует". И стал поклоняться Ваалу. И уйдите, и не мешайте. "У меня есть мысль и я её думаю". Но это уже другой персонаж. И мудрости ему не занимать...
" Меня занимал вопрос: был ли у Господа Бога выбор, когда он создавал этот мир?".
Альберт Эйнштейн.
Что вы на это скажете? Но если мир возник сам по себе, что не менее странно, то по каким законам? Какова внутренняя основа Мироздания? Если Мир был кем-то создан, то как Это было сделано? И кто создал самого Создателя? И когда? И зачем? И кто создал того, кто создал?.. Так можно продолжать до бесконечности. Бесконечность... Это и есть Время?
А когда оно началось? Кто запустил гигантские часы Мироздания? И может ли Пространство и Время иметь отрицательное значение? Порой прихожу к выводу, что кто - то, назовём это Великий Интеллект, всё же знал тогда в бесконечном прошлом, что будет там, в бесконечном будущем. Иначе, получается, что Мир был создан "на дурака". И далее - "будь, что будет"!..
Но это не так. Мир развивается по довольно жёстким и определённым законам. "Законам божьим", если хотите. Ибо все законы, всех наук - Его законы.
"Почемучка, Почемучка, милый мой..."
Пела Валентина Толкунова.
"Детские вопросы" тревожат, беспокоят нас всю жизнь. Откуда мы и зачем? Для чего всё это? Для чего мы живём и умираем? Кому всё это нужно? Что отличает свободного человека от раба? Раба от господина? Впрочем, на эти, последние, вопросы мы уже попытались найти ответ в предыдущих очерках. И действительно, какова цель всего? Мы остаёмся рабами, пока не видим цели. Че Гевара, например, видел свою цель, свою звезду. И положил на её достижение жизнь. Отдал, не жалея. Звезда "Хосе Марти" у него на берете. Её он получил из рук Фиделя Кастро вместе со званием команданте.
Но вернёмся к другим звёздам...
На протяжении всей истории Человечества величайшие его умы пытались ответить на поставленные выше вопросы. Получается, что всё записано в некоей Книге Бытия? Но на каком языке? Есть все основания полагать, что на языке... математики. Да - да. Ещё Пифагор говорил, что всё сущее - есть числа. Число порождает геометрию, а геометрия порождает... физику. Странно? Но это осознали с появлением Теории относительности Эйнштейна. Величайшая теория!
Именно она напрямую связала геометрию пространства и его физические свойства. Сегодня наука ушла ещё дальше. А что такое наука? Мне думается, что учёные мужи подобны любопытным соседям, подглядывающим в замочную скважину.
"А что там творится у Создателя"?
Вот математик Перельман что-то открыл в математике. Объяснить, проверить его умозаключения смогли всего несколько человек на планете. "Странные люди"... эти математики. Но попытаемся и мы в наших очерках коснуться этих самых, математических, тайн. И не только.
Вспоминаю уроки математики в школе, нашу грозную Эльвиру Николаевну. Вот представьте Ивана Грозного, только в юбке. Ох, нашла коса на камень. Не взлюбил я тогда математику. Но формулу разложения "квадратного двучлена" помню назубок и поныне. "Квадратный двучлен" - звучит прямо скажем... странно. Оставим эту сторону вопроса Михаилу Задорнову.
Он эту "тему" раскрыл по полной!.. Но за смешки по этому поводу и не взлюбила меня грозная Эльвира Николаевна. Было это около сорока лет назад. Это были уроки алгебры в 6-м классе. Так вот - сами "алгебры" могут быть разными. Только тс-с-с... Как и числа в их основе... Да, Эльвира Николаевна за такое "инакомыслие" бы!.. Иван Грозный отдыхает.
Но вот "иные нынче времена". "Свобода попугаям!". "Ветер перемен" коснулся и математики. И даже раньше, чем, скажем, политики и экономики. Об этом мы тоже ещё, надеюсь поговорим. Что такое "МММ" или "Современная Денежная Механика".
Именно так и переводится название финансовой пирамиды с английского. Но весь финансовый мир на этой "пирамиде" держится... пока. Мавроди - лишь "мелкая сошка" в этой мировой игре. Деньги - это ещё и числа. Вернёмся, однако, к числам.
Повторю - алгебры могут быть разными. Как и числа в ИХ основе. В самом нашем понятии числа уже заложено человеческое мировосприятие. Человеческое. Наша теория целых чисел - это аддитивная теория. Теория сложения, вычитания, умножения, деления. От английского - "прибавить, сложить". Мы гнём, простите, загибаем пальцы: один, два, три... "Великий и могучий"!.. А представьте, что где-то во Вселенной, куда на нашем звездолёте не долететь, живут беспалые существа. Презжают такие на "разборки", а гнуть то и нечего... Зато размножаются они без проблем. Никакого "материнского капитала" не нужно! Они умеют считать. Только считают не аддитивно, а мульти-пульти... простите, мультипликативно. Научное слово.
На заре, нет не "перестройки"... на заре истории человечества, однако, но тоже мир казался простым. "Как прекрасен этот мир!.. " Человечеству не хватало... натуральных чисел. Натуральные продукты, вот, были. Одного мамонта на многих и надолго хватало. Как они его делили? Другой вопрос. Наверное по справедливости. Той самой первобытной. Затем мы стали умнеть и появились другие числа... Целые, рациональные, действительные. А затем и вовсе... комплексные. Комплексный обед. Приходишь голодный в пещеру, а тебе жена - корень, квадратный из минус одного мамонта!
Тут уж не до смеха. "Всемирная история" отдыхает. Появились, однако, комплексные тчисла сравнительно недавно. "На
заре авиации". Нужно было математически описать турбулентные процессы "под крылом самолёта". Вот такая песня...
c = a + bi
Где i - квадратный корень из (-1).
Комплексные числа, однако, дали возможность наглядно представить связь числа с геометрией пространства. Каждая точка пространства оказалась конкретно связана со своим числом. Только не засыпайте. Чистой математикой грузить не буду. Это не моя задача. Она несколько другая. Глобальная. Найти связь между... Пространством и Временем. Только и всего. Да царь Иван Грозный за такое!.. Не то, что Эльвира Николаевна... Тут замечанием в дневник о том, что смеялся на уроках математики было бы не отделаться. Ну, весело было на математике... Вот и "Капитал" Карла Маркса тоже читать весело. Но об этом позже.
Так вот пространство, как известно, имеет три измерения. С появлением теории относительности появилось и Четвёртое измерение - Время. Оно, конечно, не появилось с появлением теории относительности, оно было. Всегда.
Чуть позже широкое применение нашли и кватернионы, в которые квадратный корень из минус единицы входит уже трижды:
q=a+bi+cj+dk?,
где i=j=k - квадратные корни из (-1).
Однако, это частный случай чисел, которые называются гиперкомплексными. Каждому виду этих чисел соответствует своё пространство. Так в каком пространстве мы нынче живём в "свободной России"? И какие... числа лучше подходят для его описания? Боюсь, что и квадратный трёхчлен нам здесь не поможет. Вопрос этот далеко не простой. К тому же, "чтобы уменьшить технологический разрыв", как сказал Жорес Алфёров, "надо разобраться в фундаментальных вопросах". Пространство и Время, бесспорно, самые-самые из этих фундаментальных понятий.
Свойства геометрии пространства тесно связаны с его метрикой. В теории относительности Эйнштейна работает пространство - время с квадратной метрикой. Однако, теории относительности не удаётся описать некоторые космологичекие явления. Причиной этого является недостаточное знание о самом пространстве - времени и его свойствах.
Так скромно. "А мы ещё не очень изучили Создателя...". Когда-то "на заре туманной юности", находясь в "богоискательном процессе", через который многие проходили и проходят, я попытался, ни много, ни мало, вывести "формулу Бога". Вот так!
Это был, как помню, двойной интеграл по пространству и времени, в интервалах от минус до плюс бесконечности. В формулу главными составляющими входили Энергия и Интеллект. Бесконечно большая сумма бесконечно малых величин... Это не просто математика. Это - философия. Философия бытия. Мир пронизан мельчайшими частицами. Их изучают физики. Но как лирик, от души, скажу, что это не просто частички, достойные изучения. Это "частички Бога". Не через них ли Он знает все наши сокровенные мысли? Но, это моё, "личное", мнение. Добавлю, что иудеи носят головные уборы, чтобы эту "связь"... уменьшить. "Да слышу, слышу, только ленивый Тебя не слышит...". "Всемирная история", есть такой фильм. Комедия Мела Брукса. Рекомендую.
В поисках выхода из тупика, международная группа математиков и физиков пытается развить идею так называемых квадрочисел. Квадрочисла в чём-то даже более просты, чем комплексные или кватернионы. Например, знаки "минус" в таблице умножения у кватернионов исчезают у квадрочисел. В результате их произведение обладает теми же свойствами, что и произведение обычных чисел. Это связано с тем, что у квадрочисел все мнимые единицы - гиперболические. Модуль квадрочисла задаёт уже другую метрику пространства. Не эвклидову, как для кватернионов, а финслерову. Здесь уже не привычная физикам форма второй степени, а четвёртой. На возможность использования степеней больше двойки указывал ещё Римман полтора столетия назад. Но остановился он, правда, только на квадратичной форме. По этому же пути пошла и теория относительности. Помню, как на практических занятиях по... физике на первом курсе вуза мы выводили формулы
из теории относительности. Получалось, что при скорости объекта, выше скорости света, время течёт вспять. Математически. Нас учили это делать, на бумаге конечно, почти автоматически. "Сделать хотел грозу..."
Геометрию пространств четвёртой степени пытался исследовать Финслер, поэтому они и носят его имя. Каково же 4-х мерное пространство - время? "Квадратный трёхчлен" на это не ответит... Даже если его окончательно разложить. Чистая математика однозначного ответа не даёт. Вот так! Финслерово пространство - анизотропно. Мы же все в обычной жизни, идя на работу, в магазин, к тёще на блины, сталкиваемся с тем, что ни одно направление ничуть не лучше другого. Но есть и исключения. После блинов лучше домой... Баиньки. То есть наше пространство полностью, извиняюсь, изотропно. Из того же исходит и теория относительности. Из чего же ещё?.. Однако, есть в теории относительности одно ВЫДЕЛЕННОЕ направление. Это направление - ВРЕМЯ. Шёл к тёще на блины, а попал в участок. Не в то время, не в то место.
Мы, наблюдатели, не американские, погружены в это "ПРОСТРАНСТВО - ВРЕМЯ". Хотя и американские тоже. Поэтому видим его - изотропно. Для наглядности возьмём инерциальную систему отсчёта. Здесь во мне заговорил инженер - гироскопист. Инерциальная система отсчёта связана с телом, двигающемся с постоянной скоростью. Не нарушая правил дорожного движения. Впрочем нам это по барабану, ибо речь идёт о световых скоростях. Привет доблестным работникам ГАИ! Согласно постулату теории относительности, движение со скоростью более световой невозможно. Кое кто об этом говорит в два часа ночи на Рублёвке. Здесь можно спросить "гаишника", а видел ли он когда-нибудь световой фронт?
"Световой фронт" видал? Никто не видал! А вот если подняться над всей этой нашей суетой, над "пространством - временем", переместиться в дополнительное измерение... Однако, мы живые люди, на такое не способны. Может после...
Но не будем о грустном.
Теперь допустим, чтовсё то, что связано с пространством, под определёным углом зрения, является... временем. А всё, что является временем, под определённым углом зрения является пространством. Ну, вы,конечно, поняли, что я не имею в виду угол в 40 градусов... Здесь мы приходим к такой экзотической сущности, как многомерное время. Возвращается клиент утром... с работы. Еле на ногах стоит, бедняжка, от усталости. И жене: "Попал я в многомерное время. И крутило меня и колбасило!..".
Вот оно! Мы поймали за хвост. Нет не "озорного гуляку". Здесь всё куда интересней. Многомерное время. Это понятие может определить, объяснить, многое. В финслеровом пространстве ввести однозначным образом физические расстояния и скорости впрямую не возможно. Удобно объясняться с женой, с гаишниками. "Я из финслерова пространства!". В финслеровом пространстве физические расстояния и скорости размывают свои очертания и приобретают эффект квантовой неопределённости. Вот вам и "ёжик в тумане"! "Лошадка-а-а..." Не споткнитесь. Не упадите.
Гравитация - есть следствие геометрии окружающего нас мира. Хорошая мысль! Когда вы в луже лицом... Но есть и другие... фундаментальные взаимодействия. Атомный уровень, микромир. Этими проблемами и вопросами занимаются и в ПИЯФе. Помню, в бытность работы там, группа, с которой мы взаимодействовали по вопросам автоматизации эксперимента, занималась измерением некоей константы мезона с точностью до 5-го знака. Это фундаментальные исследования. В 1947 году некий американский учёный измерил эту константу с точность до 4-го знака. Экспериментальная база была слабовата. Компьютеры были не те. Спустя 40 лет, появилась возможность измерить эту самую константу с точностью на порядок выше! Вот он прогресс науки!.. Для описания сложного взаимодействия на всех этих атомных, квантовых уровнях требуется выход в 5, 7 или даже 11 измерений. А кто видел электрон? Правильно. Никто не видел. Его можно только описать... Математически. Однако, электричеством пользуемся. "Планетарная модель атома". Ещё интересней! Но как-то это всё со времён Резерфорда, у которого учился Капица - старший, работает. Кстати, попробуйте пересмотреть "Девять дней одного года". Всё близко. И далеко. "Как молоды мы были..." Остаётся добавить, что некоторые теории доходят до... 500 (!) измерений. "Ты откуда?". "Я? Из пятисотого измерения!..".
И далее уже совсем из области фантастики. Терминатор отдыхает! Можем попробовать, виртуально конечно, направить ось времени как в одну, так и в другую сторону. Слабо? Если говорить о "параллельных мирах", то в финслеровом пространстве они, скорее, перпендикулярные. Не оттого ли мы и ОНИ, так редко "пересекаемся"? Наблюдатель из одного мира ника не сможет войти в непосредственный контакт с наблюдателем из другого мира. Даже ход времени в обратном направлени не будет здесь чем-то странным и эзотерическим. Предтавим себе на минуту, что мы в некоей комнате с кривыми зеркалами. Только искривлено здесь и время и пространство. Они перетекают друг в друга и подмигивают нам.
И мы ужепотекли в совсем другом направлении... Так вкаком же всё-таки пространстве мы живём? Как экспериментально исследовать геометрию окружающего нас мира? Речь здесь идёт об интервалах, соизмеримых с размерами самой... Вселенной. Правда, по моему глубокому убеждению, Вселенная всё-же бесконечна. Хотя в это "верится с трудом".
Одним из объектов, обратившим на себя внимание учёных, является здесь "реликтовое излучение". В рамках Теории Большого взрыва ("Да, будет свет!") "реликтовое излучение" - это то излучение, которое отделилось от вещества в момент "Большого взрыва". Ставлю в кавычки, потому, что позволю себе усомниться в этом вопросе. Кстати, в этом вопросе учёные и религиозные деятели солидарны. "Да, будет свет!". "Большой взрыв". Что взорвалось, где взорвалось, кто тот "подрывник"? А с какой целью? А были ли ещё взрывы? Надо создать "следственную комиссию", провести "следственный эксперимент"... Да, вот тут андронный коллайдер... Ну, да оставим всё это на совести учёных. Они утверждают, что "реликтовое излучение" "остывает" с тех пор по мере расширения Вселенной. Согласно этой же теории "реликтовое излучение" должно быть изотропно. А на самом деле карта его излучения показывает явную анизотропию. Самые удалённые из известных нам объектов - квазары. Чем дальше космический объект от наблюдателя, тем больше скорость его удаления.
Этот факт связан с именем Хаббла. "О, хабл - бабл!..". Была такая песня. Популярная. С помощью телескопа "Хаббл" мы видим потрясающие картины Вселенной. Расстояние до квазаров оценивается в несколько миллиардов (!) световых лет.
Некоторые наблюдатели дают для квазаров даже сверхсветовые скорости. Есто такие наблюдения. Это необъяснимое нарушение одного из постулатов теории относительности. Для финслерова пространства - квазары не перемещаются настолько быстро. Просто так это видим мы. А может быть за одну секунду мы видим от квазаров столько света, сколько они излучают за час и даже более того. Этимможно объяснить необычную "светимость"квазаров.
Иллюзией оказывается и расширение Вселенной. А эффект Хаббла, не более чем зависимость измеряемых расстояний от скорости измеряющего сигнала. Мы живём в мире иллюзий. В само прямом смысле этих слов. Как пела легендарная рок-группа: "Всё только иллюзия". Включая и деньги, и власть. И вот "болтаемся мы между стрессом и тоской". Но вернёмся к нашей... Вселенной. Существам с другой физиологией наша Вселенная может представляться совсем крохотной. А эффект Хаббла будет проявляться для них на более близких расстояниях.
А гравитационный колапс возможен? Вроде бы нет. Но, ведь, возможны же Чёрные дыры. Процессы в них другие. Их не описать лишь теорией относительности. Картина до конца ещё не ясна. И наврядли она полностью когда-нибудь прояснится. Вся квантовая теория - наука догадок и предположений. Сначала предположили, потом получили экспериментальное подтверждение. Как-то всё это работает. Но, ни электрона, ни ядра атома никто никогда не видел и не увидит. Водородные бомбы взрываем. Человечество с водородной бомбой похоже на обезьяну с гранатой. А ещё -не убий!"...
Поговорим о Чёрных дырах. Не тех, что в нашем сознании. О космических. Для их описания требуется решение довольно непростых уравнений. Но уже можно высказать некоторые предположения. В частности для случаев, когда в поле притяжения Чёрной дыры попадает какой-либо материальный объект, например другая звезда. "Чёрная и Красная звезда.
Кто кого?" - название космического приключенческого романа. В рамках современной теории относительности вещество такой звезды начинает постепенно перетекать в Чёрную дыру. Ну, совсем, как деньги "Стабилизационного фонда" в американские банки. Но небольшая часть этой Красной звезды всё же может преодолеть гигантское притяжение Чёрной дыры. "Орлёнок, Орлёнок, взлети выше Солнца!.." И эта небольшая часть... эта квинтэссенция, выбрасывается из Чёрной дыры в Космос в виде жёских гамма - лучей! Такая вот Космическая драма.
Мы вышли из Божьего семени,
Любим, творим, мечтаем,
Не мы убиваем время,
Время нас убивает.
Финслерова модель допускает многократное путешествие между мирами с помощью... Чёрных дыр. Запрашиваете вызов...
Что интересно, "двойное гражданство" в космосе тоже есть. Теоретически возможен даже возврат в свой исходный физический мир. Даже детей вернут. Только не ясно в какую именно точку и в какое время. "Назад в будущее" отдыхает.
Но воспользоваться такой возможностью путешествия во времени, чтобы хоть что-то изменить в прошлом врядли удастся.
Как известно, свойства Вселенной вцелом связаны с устройством микромира. Возьмём квазичастицы в твёрдом теле.
Картина излучения квазаров чем-то напоминает кристалл. Вселенная как громадный Кристалл?.. Скопление галлактик внешне напоминает пористую губку. А кто видел? Но предположение есть. "С лёгким паром!". Во всяком случае, так учёные утверждают, Вселенная имеет кристаллическую структуру. Может кто-то и охотится за этим "Бриллиантом"? Суперфантастический роман "Бриллиант Вселенной"!
Но вернёмся к микромиру. Частица имеет не только энергию покоя, но и импульс покоя. А каково направление трёхмерного импульса? Но финслерова теория и не такое позволяет. Полный "джаз"! Дави на газ! А если нарушаются законы сохранения энергии импульса? И такое мы уже наблюдаем. Когда не хватает опытных знаний по распаду ядер, мы придумываем новые частицы. А потом мы их находим. Находим те определения, которые сами и вводим. Помните анекдот: "Что вы имеете ввиду?..". В конечном счёте мы наблюдаем то, что сначала описываем теоретически. Учёные - физики не дадут соврать.
Поговорим теперь о фрак..., не не о фракциях в Думе, о фракталах. Вы себе можете представить двумерный фрактал?
Хотя бы раз в квартал? А они нас окружают... и не только ночью в подворотнях. Они окружают нас везде! На каждом шагу подкарауливают. Спирали... галактик, напрмер. Солнечные протуберанцы. Эх, широко шагаем! "Падал прошлогодний снег"...
Снежинки! Да-да, снежинки, узоры на морозном стекле - тоже фракталы. Какая красота и бесконечная фантазия природы!
Кватернионы - не единственный вариант комплексных чисел. Есть потенциальная возможность построения фпактала на квадрочислах. Но их модели не такие красивые. Основной объект финслеровой геометрии имеет форму... пирамиды. Не финансовой, разумеется. Математика - наука точная. Там не обманешь. Так, как вы думаете, с пирамидой - это случайное или закономерное совпадение. Вопрос остаётся открытым. Но "всё случайное не случайно"...
Так теория относительности даёт нам знания как устроена Вселенная. А знали ли строители пирамид, тех древних, геометрию финслеровых пространств? А как развиваются галактики, как формируются квазары, что вообще творится и что происходит на границах Вселенной? И кто их охраняет? Оттуда струится некий "божественный свет". Говорято о Чёрной материи. Об этом тоже, надеюсь мы ещё поговорим.
Но если удастся доказать, что наиболее общей является финслерова геометрия, то легенда о знаниях устройства Вселенной, заключённая в пирамидах Гизы и Перу, будет не метафорой. Возможно, что эти пирамиды были построены задолго до фараонов, задолго до известных нам цивилизаций майя и инков. И цивилизации эти по уровню знаний и уровню своего развития намного превосходили современное человечество. Однако, это уже другой рассказ.