Универсальная симметрия и устойчивое равновесие

В. Ю. Кузнецов

Все большее значение в современных исследованиях приобретает идея или принцип симметрии. Уже законы классической физики формулировались инвариантно относительно пространственных и временных перемещений. Именно это обстоятельство, кстати, упростило воспроизводимости полученных результатов. Каждому виду симметрии преобразований уравнений движения, согласно теореме Нетер, соответствует определенный закон сохранения, например, однородность времени задает закон сохранения энергии, однородность пространства — закон сохранения импульса, изотропность пространства — закон сохранения момента импульса и т. д. Справедлива также СРТ-теорема, которая утверждает, что любая квантово-релятивистская теория должна быть инвариантна относительно комбинированной симметрии СРТ, где преобразование С обозначает замену частиц античастицами, Р замену физического явления его зеркальным отражением, а Т — замену направления движения (или направления времени).

Так называемая программа геометризации физики, предложенная Дж. Уилером, стремится установить непосредственную связь свойств пространственно-временного континуума и свойств всех физических процессов нашего мира. Как показывают исследования И. Л. Розенталя [1], допущение о существовании инерциальных систем отсчета и геометрические свойства пространства Евклида позволяют вывести уравнения движения Ньютона, а свойства пространства Минковского-уравнения специальной теории относительности.

Универсальность «стремления» всех природных процессов к состоянию устойчивости равновесия, их инертность зафиксированы принципом Ле Шателье — Брауна, который гласит, что при любом внешнем воздействии в системе возникают силы, препятствующие возможным изменениям; второе начало термодинамики утверждает аналогичную тенденцию необратимых процессов к состоянию наибольшей вероятности — состоянию наименьшей внутренней энергии, распределенной наиболее равномерно. Так называемый принцип наименьшего действия достаточно просто объясняется, как, впрочем, и вообще экстремальный характер «поведения» физических систем, исходя из принципов квантовой механики — вариация действия для траекторий истинного, реального пути равна нулю, т. е. действие стационарно, как показал Фейнман, волны вероятности всех остальных путей взаимно гасятся в точке прибытия.

Квантовая механика, базируясь на соотношении неопределенностей Гейзенберга, рассматривает все объекты как существенно нелокальные, т. е, утверждает по сути, что в принципе невозможно найти, установить четкие границы между разными явлениями и процессами, и в этом смысле, например, все источники фотонов во Вселенной представляют собой один источник с определенным пространственным распределением. В силу более общего принципа дополнительности Бора результаты -любых квантовомеханических экспериментов неизбежно являются результатами взаимодействия исследуемых объектов с измерительными приборами в данном ракурсе изучения.

Научное рассмотрение открытых систем, неравновесных и нелинейных процессов позволило установить некую парадоксальную на первый взгляд общность катастрофических, взрывных, лавинообразных событий, происходящих в самых различных областях природы или даже в человеческом обществе. Универсальная модель, описывающая подобные процессы, которая получила название «синергетика», выявила, более того, что и в неравновесных условиях возможны некоторые стационарные устойчивые состояния, а также могут возникать определенные достаточно сложные образования — диссипативные структуры, причем вся система в этом случае начинает вести себя как единое целое. «Возможно, что именно диссипативные структуры представляют собой один из простейших физических механизмов связи» [2].

Основные параметры, константы, характеризующие наш мир в целом, точнее, нашу Метагалактику, приобретают все большее значение для естествознания. Как показывают исследования И. Л. Розенталя, даже весьма незначительное изменение какой-либо из фундаментальных физических постоянных привело бы к невозможности существования основных устойчивых связанных образований — ядер, атомов, звезд и галактик З. Правда, пока отсутствуют достаточно убедительные теоретические интерпретации значений таких постоянных.

Интересная зависимость установлена между характерными свойствами какой-либо области Вселенной и возникновением жизни и разума в ней. В афористической форме этот антропный принцип был сформулирован Дж. Уилером: «Порядок рассуждений может быть не таким: вот Вселенная, каким должен быть человек, а таким: вот человек, какой должна быть Вселенная?»[3]. Действительно, человек ведь не может наблюдать такие процессы, которые делают невозможным его существование в качестве наблюдателя.

Современная космология, опирающаяся на фундаментальные физические закономерности, исследует строение и развитие всей Вселенной в целом, т. е. всего мира с точки зрения его физических свойств. Теория Большого Взрыва, ставшая уже общепринятой, утверждает единое происхождение всей наблюдаемой части Вселенной — нашей Метагалактики. Однако в рамках этой теории оказалось невозможным решить проблему изначального состояния материи — сингулярности, дать объяснение наблюдаемой крупномасштабной однородности и изотропии Метагалактики наряду с существованием таких немаловажных неоднородностей, как звезды и галактики.

Создание и развитие А. Гусом, А. Д. Линде и другими космологами в течение последнего десятилетия сценария раздувающейся Вселенной, который позволил дать единое и в концептуальном смысле простое решение проблем стандартной теории, привело также и к необходимости существенного пересмотра наших мировоззренческих представлений. Вселенная в соответствии с этим сценарием состоит из множества квазиавтономных экспоненциально больших областей, одной из которых является наша Метагалактика, причем свойства пространства-времени, а также характер взаимодействий элементарных частиц в каждой из этих областей могут быть самыми разнообразными [4].

Развитие современной космологии оказывается существенным образом взаимосвязано с развитием физики элементарных частиц. Свойства всей Вселенной, а также характер ее развития, как это ни парадоксально, непосредственно зависят от свойств частиц, как и от свойств вакуума, который представляет собой отнюдь не просто «пустое место», а некий сложный комплекс виртуальных частиц и резонансов. Поэтому, с одной стороны, невозможно изучать Вселенную, особенно ранние этапы ее эволюции, не опираясь на знание закономерностей взаимодействия частиц высоких энергий. С другой стороны, проверка согласованности космологических следствий из разнообразных теорий объединения фундаментальных физических взаимодействий с наблюдательными данными является пока практически единственным путем проверки таких теорий на эмпирическом материале, так как для проведения соответствующих экспериментов потребовалась бы энергия, значительно превышающая возможности современных ускорителей.

Оригинальные исследования Н. А. Козырева, вызывающие различные толкования, оценки и даже споры, представляются весьма важными, особенно в связи с наличием большого экспериментального материала, результатов независимых опытов и наблюдений.

Анализ возможных источников звездной энергии и построение теории внутреннего строения звезд привели Козырева к выводу, что данные астрономических наблюдений не могут быть адекватно объяснены в рамках общепринятых классических представлений. Он предположил, что звезды являются только преобразователями некоего универсального, связанного с причинно-следственными зависимостями энергетического потока, который назвал потоком времени. На основании этой гипотезы и был построен набросок причинной или несимметричной механики, а кроме того, с успехом были осуществлены несколько серий экспериментов, выявляющих активные свойства такого временного потока. Открытый эффект позволяет, в частности, регистрировать непосредственно не только видимое положение астрономических объектов, но также истинное их положение, без задержки, необходимой для светового сигнала.

Конечно, все эти результаты могут быть интерпретированы по-разному, но игнорировать их представляется нецелесообразным, было бы гораздо конструктивные взвешенно их проанализировать.

Литература:
1. Роpенталь И. Л. Механика как геометрия. М., 1990.
2. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986. С. 203
3. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. Т. 3. М., 1977. С, 487
4. Линде А. Д. Раздувающаяся Вселенная //УФН. Т. 144. Вып. 2.

Публикуется по изданию: Вестник Московского университета №6 1992, выпуск 7 Философия

Далее: Ноосфера - единство общества и природы

Главная   |  Научные исследования  |  Универсальная симметрия и устойчивое равновесие