Вещество пустого пространства

«Наука учением своим о веществе вступает в чудную гармонию с Писанием. Она признаёт повсюду вещество, где есть пространство.» – стр. 335, «Слово о смерти», Святитель Игнатий (Брянчанинов), Москва, изд-во «Отчий дом», 2010

Гипотеза атомов вещества настолько укоренилась, что мы не мыслим уже себе простейших атомов неподобных модели атома водорода, а сложные случаи оставляем для будущего теоретического описания. Посмотрим внимательно на модель атома водорода. В ней рассматривается ядро, протон и электрон на некотором удалении от ядра. Квантовая механика ввела понятие плотности электронных состояний, и плотность электронных состояний не нулевая там, где есть вероятность электрону оказаться в какой-то момент времени. В атоме водорода плотность электронных состояний такова, что в положении ядра, протона она нулевая, т.е. вероятность появиться электрону в положении ядра мала, исчезающая при попытке её определить. Что бы значило практическое обнаружение совпадения положений электрона и протона? Ответ очень многое значит для современной науки о фундаментальных взаимодействиях.

Мы говорим, что между электроном и протоном в атоме водорода есть пространство. Чем оно заполнено?  Каким «веществом»? Полковник Чехмейстренко, заведующий военной кафедрой физического факультета МГУ, говорил на лекциях, что «между электронной оболочкой и ядром в атомах находится воздух», и он был недалёк от истины, несмотря на анекдотическую парадоксальность утверждения.

Что такое воздух? Это легко понять, переводя разговор из области атомной физики в науку об атмосфере Земли. Без воздуха невозможно дыхание, а значит жизнь многих видов живого на Земле. Интересуясь составом воздуха, давно выяснили, что в него входят газы. Наиболее лёгкие и тонкие из газов в воздухе называют фундаментальным эфиром. Это есть вещество пустого пространства. Значит, между электроном и протоном в атоме водорода должен быть фундаментальный эфир, который обеспечивает контактное взаимодействие электрона и протона через некую упругость, силу которой можно по аналогии с упругой силой Гука считать линейно зависящей от расстояния между частицами. Потенциал такой силы квадратично зависит от расстояния. А какова же константа упругости, которую требуется поставить в формуле для зависимости силы от расстояния, чтобы получить фундаментальную упругую силу? Ответ на последний вопрос почти в точности совпадает с вопросом о структуре суперструны, этого нового объекта природы, через который новая физика может объяснить без противоречий все взаимодействия в физическом мире.

В квантовой механике упругий потенциал известен давно и даёт решение для уравнения Шредингера, называемого квантовый осциллятор. У квантового осциллятора спектр состояний эквидистантный, т.е. всего одна частота колебаний определяет весь спектр состояний. В теории суперструн упругий потенциал обобщённый. Чтобы понять отличие, вспомним явление сверхпластичности в упругих телах. Это явление приводит к тому, что, при превышении расстояния между упруго взаимодействующими частицами некоторого значения, упругость переходит в новый режим с соответствующей новой константой упругости. При этом потенциал обобщается до включения нескольких мод сверхпластичности, и получается, что спектр колебаний перестаёт быть эквидистантным. Множество возможностей учесть режимы пластичности приводит к спектру суперструн, что необычно расширяет круг явлений описываемых теорией суперструн. Мы намерены принять структурный подход в теории суперструн, чтобы выйти на физику сверх-вселенной, о которой современная наука ещё мало что говорит, но уже знает из исследований, начинавшихся Александром Линде и Ли Смолиным независимо в альтернативных подходах.