Среди физиков-теоретиков разгораются дискуссии — в Интернете появились работы, подрывающие логические основы физики, точнее, предлагающие новое понимание существующих физических теорий: между квантовой механикой и теорией относительности обнаружена неожиданная логическая связь. Сегодня мы разговариваем с Павлом Полуяном, предложившим концепцию, именуемую "Нестандартный анализ неклассического движения", а две его статьи, которые вызвали интерес, называются "Числа в пространстве" и — совсем уж поэтично — "Падающее кольцо начинает вращаться".
— Павел, что это за кольцо вращающееся?
— Это теоретическая модель. Оказывается, некое материальное кольцо, падающее издалека в поле тяготения планеты вдоль оси притяжения, — начинает вращаться вокруг этой оси. Иначе не будет выполняться закон сохранения энергии.
— И что, — этот эффект раньше не наблюдался и теоретически не предсказывался?
— Мы обычно наблюдаем то, что хотим видеть. Классическая механика этот эффект предсказать не могла — он вне ее логики. А то, что легкие спутники при далеких путешествиях сходят с расчетных орбит, обычно объясняют ошибками в достаточно сложных расчетах.
— В чем же ошибка классической механики?
— В том, что вращение традиционно понимается как нечто вторичное — сводимое к поступательному движению точки по окружности. Угловая скорость — это скорость, определенная по отношению к покоящейся системе отсчета. На самом деле вращение надо определять только по отношению к вращению. То, что прямолинейное движение и движение вращательное равноправны и одинаково фундаментальны, это становится заметно только с точки зрения неклассической физики.
— И вы это можете доказать?
— Математически это делается довольно просто. Все, кто интересуется познанием окружающего мира, знают о 4-мерном пространстве-времени теории относительности. Я показываю, как это четырехмерное пространство-время превращается в четырехмерное кватернионное время-пространство.
— Что за зверь такой — кватернион?
— В школе мы изучаем так называемые комплексные числа, состоящие из двух "половин": вещественного числа и числа мнимого — умноженного на мнимую единицу. А кватернион — это четверка чисел, где на одно вещественное приходится три мнимых. Если в 4-х мерном пространстве-времени мнимой является ось времени, то в кватернионном время-пространстве на мнимые единицы умножаются пространственные координаты, а все координаты переводятся в единую меру времени с помощью специального коэффициента, аналогичного скорости света в пространстве-времени теории относительности. Говоря образно: оба эти пространства замыкаются друг на друга через бесконечность.
— Все это сложная математика…
— Вы правы, для большинства — это темный лес. Но для специалистов сказанного сейчас вполне достаточно, чтобы почувствовать новизну подхода. Это на самом деле очень драматический момент — сшибка различных теоретических моделей. Достаточно сказать, что Владимир Елисеев, автор теории пространственного комплексного переменного, имеющей прямое отношение к нашей теме, много лет уже безуспешно пытается доказать математикам и физикам правомерность своей концепции. Он нашел множество приложений теории, построил развитый формальный аппарат, но этих результатов никто не видит. Мешает стандартный подход к числам и пространству.
— А у вас, значит, "нестандартный анализ"?
— Позволю еще немного математики. Дело в том, что еще в 60-е годы прошлого века израильский математик Абрахам Робинсон создал так называемую нестандартную модель математического анализа с необычными гипердействительными числами. Ее математики тоже долго не хотели принимать всерьез, а в физике она до сих пор не использовалась. Зато французские теоретики для объяснения квантовой механики применяют так называемую алгебру Клиффорда, которая на самом деле хорошо определима для гипердействительных чисел.
— Ну, вот! Теперь еще и алгебра какая-то. Не проста современная наука.
— Понимаете, на самом деле ВСЕ ЭТО есть в глубине мышления каждого человека и выражается, порой, там, где мы и не ожидаем. Например, алгебру создавали арабские математики, что видно из самого названия этой науки, а сакральный символ полумесяца выражает гениальное открытие арабских математиков, научившихся сравнивать дуги окружностей с разным радиусом. Европейская математика, начавшаяся с диагонали квадрата Пифагора, с геометрии Евклида развивалась так, что алгебраический язык все время оставался подчиненным и служебным. Теперь настало время уравнять их в правах. Московский физик, доцент "Университета Дружбы народов" Владимир Кассандров написал работу "Алгебраическая структура пространства-времени и алгебродинамика", а его аспирантам из арабских стран теория русского физика не кажется искусственным построением.
В свою очередь, я постарался показать, как новое понимание кватернионного время-пространства связывает все вышеназванные концепции. Возможно, скоро это станет общепризнанным фактом, ведь теория пространственного комплексного переменного дает понимание того, что такое некоммутативные геометрии, которые уже применяются в физике элементарных частиц.
— Что ж, поживем — увидим.
— Хотелось бы, чтобы это случилось побыстрее. Ведь сейчас в физике высоких энергий идет массированное вторжение в фундамент материи, а настоящей теории до сих пор нет. Фактически мы действуем методом "научного тыка", а представьте, что было бы, если в свое время физики начали бы экспериментировать с атомной энергией не имея теории ядерного распада!
— Вы хотите сказать, что эксперименты с элементарными частицами могут вызвать глобальную катастрофу?
— Вероятность этого не равна нулю. Один мой знакомый, живущий в США, выразился так: "Скоро мы проковыряем дырку в вакууме и появится в Галактике новая звезда".
— А по вашей теории этот вариант возможен?
— Пока трудно сказать, но определенные опасения появляются. Дело вот в чем. В обычном пространстве-времени, как известно, основной константой является скорость света — скорость распространения электромагнитных волн, максимальная скорость прямолинейного перемещения. А в кватернионном время-пространстве вместо скорости — "метры в секунду" — появляется вращение, измеряемое по-новому в "секундах на метр", константой-пределом оказывается величина равная постоянной Планка, деленной на заряд электрона в квадрате. Создается впечатление, что из энергии элементарных вращений — в физике они именуются "спин" — может получиться энергия электромагнитных волн. Сейчас элементарные частицы атомов, составляющих мишени сверхмощных ускорителей, на которых физики экспериментируют, крутятся себе спокойненько "внутри самих себя". А мы по ним "стреляем" другими частицами с высокой энергией кинетического движения. Согласитесь, будет не очень приятно, если начнется цепная реакция превращения вращательной энергии частиц в энергию электромагнитного излучения. Если же учесть то, что ориентации вращений всех частиц Вселенной скоординированы, то масштабность такой цепной реакции поистине ужасающа. Оценить вероятность такого исхода можно только после тщательных расчетов на основе фундаментальной теории. Но таковой пока нет, мы пока только открыли подход, позволяющий ее построить.
— Как же так, столько лет ведутся исследования, а такого, как вы выразились, "довольно простого математического подхода" никто не замечал.
— Здесь есть одно объяснение не сложное, и есть другое — сложное и таинственное. С какого начать?
— Начнем с не сложного.
— Просто так получилось, ведь неклассическая физика развивается по-настоящему всего-то с полстолетия. Как говорится, Москва не сразу строилась.
— А какое же другое — таинственное — объяснение?
— В истории квантовой механики есть одна очень темная страница. Один из создателей этой науки, немецкий физик Вольфганг Паули в конце 1957 года, если судить по его работам, подошел вплотную к теории кватернионного время-пространства. Он писал своему другу Вернеру Гейзенбергу восторженные письма о том, какие перед ним открылись горизонты. Прочтите строки из его Рождественской открытки и новогоднего поздравления с наступающим 1958 годом:
"…Раздвоение и уменьшение симметрии — вот где зарыт фаустов пудель! Раздвоение — очень старый атрибут черта (недаром он всегда морочит нас раздвоенностью сомнений). Пока еще нельзя публиковать, но это будет нечто прекрасное. Нельзя пока даже и предвидеть, ЧТО тут может обнаружиться…"
Затем Паули уезжает в Америку читать лекции и вдруг в письме сообщает Гейзенбергу, что решил впредь не участвовать ни в разработке темы, ни в публикации и что он уже сообщил физикам, получившим текст готовящейся статьи, о своем теперешнем несогласии с ее содержанием. Паули возвращается из США в подавленном состоянии, а в конце 1958 года неожиданно умирает. Вернер Гейзенберг рассказывает об этом в книге "Часть и целое" (глава "Единая теория поля"), он объясняет поведение своего друга развитием болезни, но это очень странно — ведь в таком состоянии ученый обычно спешит поделиться с людьми всеми своими идеями, пусть и недостаточно оформленными. Мне кажется, причина здесь в другом. Можно предположить, что искомая единая теория уже была создана, о чем Паули и узнал от американских коллег. Однако выводы из теории были настолько пугающими, что возник некий заговор физиков, решивших сохранить в тайне новую концепцию. Такое решение вполне объяснимо: создание атомной бомбы уже показало, к чему на практике приводят теоретические открытия… И эта трагическая ситуация вынужденного молчания обессмыслила жизнь Вольфганга Паули.
— Значит, те концепции, о которых вы пишите — открытие уже открытого?
— Боюсь, что так.
— А как же быть с "заговором молчания"? Может быть, действительно, следовало бы держать кватернионное время-пространство в секрете?
— Я думал об этом. Но, во-первых, эксперименты "методом тыка" в физике высоких энергий, в самом деле, опасны. А, во-вторых, доходит информация о каких-то странных опытах и технологиях, что, на мой взгляд, свидетельствует о том, что "секретная теория" кое-кому известна и применяется на практике. В таком случае, возникает еще одна опасность — бесконтрольное использование научных достижений в неблаговидных целях.
— Надо же как все переплетается… Тут не только науке грозит переворот, а вся наша цивилизация выглядит уже по-иному. Падающее кольцо напоминает мне подброшенную монетку потенциального самоубийцы, решающего — нажимать на курок или нет?
— Я бы не стал делать столь драматические выводы. Полагаю, что человеческий разум сможет выбрать правильный путь. В конце концов, и предлагаемая нами теория пока еще в стадии оформления. Сейчас мои знакомые красноярские физики проверяют ее выводы, анализируя поведение космических аппаратов. Возможно, вращательные эффекты в космосе не очень значительны, да и элементарные частицы, возможно, достаточно устойчивы к нашим ударам.
— В самом деле, ведь это пока только теория, а мало ли что в математике можно смоделировать!
— Тут я не согласен. Вернер Гейзенберг как-то заметил, что уравнения знают больше, чем мы. Иногда смотришь на формулу и думаешь: "Это же не я придумал, это все ЕСТЬ!" Расскажу об одном чисто математическом следствии, которое волшебным образом изменяет мир. Пространство-время теории относительности и кватернионное время-пространство — это, математически говоря, нечто вроде переворачивания единицы 1/1, и так и так одно и то же. Кажется, что, выворачивая пространство, мы ничего нового не получаем. Но оказалось, что в реальном мире математически безразмерная единица раздваивается на две размерные константы — скорость света (метры в секунду) и константу S — обратную ей размерностью (секунды на метр). Мы с вами, образно говоря, живем внутри тоненькой единицы, грани которой для нас определяются константами микромасштабов и макромасштабов, а математически они сливаются в безразмерную единицу. Мы сами — это и есть самый настоящий "тонкий мир", только не мистически, а математически.
— Прямо по пословице: где тонко — там и рвется. К страшным вещам приводит математика… Наука нас в XX веке совсем запугала своими открытиями, и в новом веке продолжается та же история.
— Не надо ругать науку, она только описывает все как есть, а люди сами делают свой выбор. Знаете, может излишне патетически прозвучит, но мне кажется, что ученые — это вестники, которые читают письмена Бога и спешат передать людям то, что вычитывают в этой Вселенской книге, написанной математическими символами. Научное творчество предполагает безусловную покорность и преклонение перед ЭТОЙ сверхмудростью, которая ТАМ воплощена… Кроме гамлетовского "Быть или не быть?" есть ведь и типично русская пословица — "Будь, что будет…"