В печати появились сообщения об открытии новой частицы, которая может оказаться бозоном Хиггса. Считается, что бозон Хиггса отвечает за массы элементарных частиц. Его открытие должно завершить и подтвердить Стандартную модель, про которую говорят, что она представляет собой теорию строения элементарных частиц. Правда, есть горячие головы, которые полагают, что если бозон Хиггса не откроют, то Стандартную модель придется прикрыть и подумать о «новой физике».
Что такое новая физика, никто толком не знает. Но будет повод дать работу воображению теоретиков. Что касается меня, то современная теория элементарных частиц порождает у меня ассоциации с теорией строения химических элементов. В теории строения химических элементов можно усмотреть два этапа.
Первый этап: создание периодической системы химических элементов в 1870. Менделеев говорил, что он увидел ее во сне. (впрочем, это большого значения не имеет, хотя многое говорит об интуиции Менделеева). Периодическая система элементов связывает свойства элементов с их атомным весом и позволяет предсказывать новые элементы и их наиболее вероятные их реакции. Хотя периодическая система связывает свойства химических элементов с их атомным весом, но из нее нельзя узнать, как устроены химические элементы. Нельзя узнать, что у каждого атома есть ядро и электронная оболочка. Нельзя узнать, что свойства химического элемента связаны с электрическим зарядом ядра, а атомный вес тут совершенно не причем. Нельзя узнать, что у всех элементов имеются изотопы, имеющие одинаковые химические свойства, но разный атомный вес. Разумеется, из периодической системы элементов нельзя ничего узнать о радиоактивности и возможности перестройки атомного ядра. Одним словом, периодическая система химических элементов относится к науке, называемой химией, а к физике и строению атомных ядер она отношения не имеет, хотя систематизирует их свойства и очень полезна для классификации и описания химических реакций. Периодическая система элементов представляет собой аксиоматически-феноменологическую концепцию.
Второй этап в развитии теории строения химических элементов начался с открытия Резерфордом планетарной модели атома и развития квантовой механики, которая могла описывать эту модель. В результате периодическая система химических элементов была понята и объяснена, как феноменологическое описание свойств химических элементов, которое никак не связано с устройством атомов. Точнее, зная устройство атомов можно было объяснить периодическую систему, но зная только периодическую систему, объяснить устройство атомов было нельзя. Ассоциация между теорией элементарных частиц и первым этапом создания теории строения химических элементов пугающая. Современная теория элементарных частиц – это химия элементарных частиц. Это аксиоматически-феноменологическая концепция, в которой нет и намека на эксперимент, аналогичный эксперименту Резерфорда, который выводил на второй этап теории строения атомов.
Эксперимент Резерфорда был существенно сложнее, чем изучение химических реакций между элементами, на котором основывалась периодическая система.
Если сейчас взаимодействия элементарных частиц требуют для своего изучения колоссальных материальных средств и сложнейшей аппаратуры, то, что же должен представлять собой опыт, аналогичный опыту Резерфорда, но уже для элементарных частиц! Мое воображение не позволяет мне представить это!
Теория элементарных частиц находится в глубоком кризисе. Это утверждаю не только я, но и многие мыслящие физики. Как найти выход из кризиса, а главное, надо ли его искать?
История физики учит, что кризисы случались и раньше и причиной их были ошибки, допущенные научным сообществом. Выход из кризиса происходил в результате обнаружения и преодоления ошибок. Это всегда был трудный путь. В силу своей природы Homo sapiens предпочитает винить в своих трудностях и проблемах кого угодно, но только не себя. Homo sapiens способен воспринимать новую информацию и новые гипотезы при том непременном условии, что не нужно пересматривать уже ранее установленные закономерности и законы.
Например, переход от механики Аристотеля, где не было понятия инерции, к механике Ньютона, где было понятие инерции, был трудным и мучительным. Во многих книгах пытаются объяснить трудность перехода тем, что долго не могли разобраться с тем, крутится ли Солнце вокруг Земли или Земля крутится вокруг Солнца. Такая проблема была, но она была только следствием того, что люди не могли себе представить, что планеты движутся по инерции без помощи постороннего движителя. То, что имеется невидимый механизм, состоящий из колес (эпициклов), приводимый в движение Богом, - это было понятно и не вызывало возражений. Можно было обсуждать вопрос о том, двигает ли планеты сам Бог или кто-то еще. Но чтобы планеты двигались сами по себе без посторонней помощи – это было выше понимания! Тогдашние люди не могли представить себе, что физическое тело, например, экипаж может двигаться, если к нему не прилагается никаких усилий. Что такое возможно, мог думать только сумасшедший, да еще Галилей с Ньютоном. Предрассудок неприятия понятия инерции был неискореним. Видимо, не является случайностью, что Ньютон сформулировал первый закон механики, как закон инерции. Вообще-то, первый закон Ньютона является частным случаем второго закона. По-видимому, Ньютон знал это и выделил закон инерции в отдельный закон из-за исключительной важности понятия инерции, которое было новым во времена Ньютона, и не воспринималось тогдашними учеными.
В настоящее время мы имеем аналогичную проблему, но теперь уже на уровне геометрии, т.е. на существенно более глубоком уровне. В евклидовой геометрии отрезок прямой представляет одномерное множество. Иначе говоря, сечение отрезка прямой в любой его точке состоит из одной этой точки. Это свойство является специфическим свойством евклидовой геометрии, и оно, вообще говоря, не имеет места в других геометриях, в частности, в геометриях которые описывают пространство-время. Если евклидову геометрию изложить в терминах мировой функции, то отрезок прямой описывается одним уравнением в евклидовой геометрии любой размерности. Одно уравнение в n-мерной евклидовой геометрии описывает, вообще говоря, (n-1)-мерную поверхность. То, что уравнение отрезка прямой вырождается при этом в одномерную линию, является специфическим свойством мировой функции евклидовой геометрии. Согласно ОТО геометрия, описывающая пространство событий (пространство-время), зависит от распределения материи, и она может быть разной в разных областях пространства событий. В общем случае (неевклидовая) геометрия описывается мировой функцией и только мировой функцией. Способ описания геометрического объекта (например, отрезка прямой) один и тот же во всех геометриях. Это обстоятельство (монистический характер геометрии) не дает возможности фантазировать на тему о том, как выглядит отрезок прямой в других геометриях (что это одномерное или многомерное множество?). Формализм геометрии прямо предписывает вид отрезка прямой (или другого геометрического объекта), и не оставляет места для фантазий на эту тему.
Для описания реального пространства событий пригодна только физическая геометрия, т.е. геометрия, описываемая мировой функцией и только мировой функцией. Такая геометрия является монистической концепцией в том смысле, что все геометрические понятия и геометрические объекты строятся на основе мировой функции и только мировой функции. Это обеспечивает согласованность между всеми геометрическими понятиями и геометрическими объектами. Если мировая функция изменяется, то все геометрические понятия и геометрические объекты автоматически изменяются, и изменяются они согласованно. В плюралистической концепции геометрии, где имеется несколько независимых геометрических объектов, свойства, которых описываются независимыми аксиомами, достичь согласования практически невозможно. При переходе от одной геометрии к другой свойства геометрических объектов меняются. Но поскольку они независимы, то добиться согласованного их изменения практически невозможно.
Применительно к времениподобному отрезку прямой (простейшему геометрическому объекту) это означает, что в геометрии отличной от геометрии Минковского этот отрезок представляет собой трубку (трехмерную поверхность). Но какую именно, попробуй догадайся, если отрезок есть независимый геометрический объект! По этой причине считают, что отрезок прямой является одномерным множеством в любой геометрии. Между тем, именно дискретная геометрия пространства-времени, порождающая трубчатый характер времениподобного отрезка прямой оказывается ответственной за квантовые эффекты. Настаивание на одномерном характере отрезка прямой в любой геометрии представляет собой ассоциативную ошибку, когда свойства прямой в евклидовой геометрии некритически переносятся на любую геометрию. Или в более общем случае, считается, что свойства (физического или геометрического) объекта остаются в сложном случае такими же, как и в простом случае. Это ошибка, которую я называю ассоциативной, поскольку она основана на ассоциации. Подобные ассоциативные ошибки характерны для современной физики микромира. Мне удалось обнаружить четыре различных ассоциативных ошибки в основаниях физики. Надеюсь, что мне удалось обнаружить все ассоциативные ошибки, но уверенности в это естественно нет. Появление ассоциативной ошибки приводит к тому, что развитие теории идет в неправильном направлении.
Упомяну еще об одной ассоциативной ошибке http://rsfq1.physics.sunysb.edu/~rylov/tale2r.htm , когда энергия частицы отождествляется с ее гамильтонианом. Такое отождествление возможно в случае, когда нет рождения частиц. Но, когда рождаются пары частица - античастица, гамильтониан имеет разный знак для частицы и античастицы, в то время как энергия положительна в обоих случаях. Следствием такого ошибочного отождествления является нестационарность вакуума. В нерелятивистском случае вакуум стационарен и представляет собой просто пустоту. В релятивистском случае отождествление вакуума с пустотой оказывается невозможным из-за нестационарности вакуума (пустота не может быть нестационарной!). Приходится выкручиваться, вводя виртуальные частицы и прочие мифические сущности.
При попытке продвинуться в теории элементарных частиц разумно исправить сначала ассоциативные ошибки, порожденные преувеличенным мнением Homo sapiens о своих возможностях. Устранение ассоциативных ошибок и связанных с ними противоречий существенно упрощает теорию, придавая ей модельный характер и существенно упрощая ее. После этого теория элементарных частиц утрачивает аксиоматически-феноменологический, обусловленный многочисленными гипотезами, якобы проверенными на эксперименте. Возможно, что модельный характер возникающей теории как-то приблизит нас к пониманию того, как устроены элементарные частицы.