К последней истине. Часть 2

Часть 2. Устройство вселенной.
Биолог:
- Предлагаю начать путешествие с живой клетки. При всём многообразии живых форм, клетка - наименьшая неделимая форма жизни. Масштаб их размеров 1-10 микрон. Это строительный элемент жизни – стабильная нестабильность, окружённая оболочкой.
Физик:
- Коллега, Вы меня удивляете. По-вашему,клетка — это центр мироздания? А, впрочем, извольте, пусть будет клетка. Начало отсчёта никак не повлияет на ход наших рассуждений. Что мы увидим, если уменьшим масштаб наблюдения на порядок?
Биолог:
- Мы увидим ядро клетки с молекулами ДНК и, конечно же, знаменитую двойную спираль, превратившую биологию в точную науку. Ах, какое это было замечательное время. Сколько надежд! Казалось мы на пороге фантастического прорыва к сокровенной тайне жизни. Почувствовать себя где-то рядом с самим создателем.
Физик:
- Да, это опасное чувство мне знакомо. Так вот, коллега, две молекулы ДНК в двойной спирали связаны водородной связью. Энергия водородной связи в пересчёте на одну связь порядка 0,1 электрон-вольта, длина связи 2-3 ангстрема. Это одна из самых слабых связей. Нетрудно догадаться, что разрыв произойдёт именно здесь.
Биолог:
- Уменьшаем масштаб наблюдения и видим, что молекула ДНК состоит из цепочки четырёх нуклеотидов в различных комбинациях.
Физик:
- Отлично, прекрасный приём достойный математика. Я восхищён автором. Зачем множить сущности, когда их можно комбинировать? Это же прекрасное решение природа использует не единожды. Напомните мне, коллега, когда мы доберёмся до белков.
Названные Вами нуклеотиды связаны ковалентной связью, образованной перекрывающимися электронными облаками. Сила связи нарастает, длина связи уменьшается. Это уже похоже на закономерность. Далее, электронные облака в атоме связаны с ядром наиболее сильным проявлением электромагнитных сил. И ещё далее в глубине атома мы увидим ядро. В нём нуклоны связаны огромными по сравнению со всеми предыдущими ядерными силами. Пора сделать выводы:

• Чем меньше длина связи, тем она прочнее;
• Каждое связанное состояние можно рассматривать как отдельную частицу, так как при нарастании внешнего воздействия вначале разрушаются внешние связи такой частицы, не она сама;
• Свойства связанного состояния отличны от свойств составляющих частиц.
• От одного связанного состояния до следующего происходит скачок размера и силы связи- связанные состояния частиц образуют дискретные уровни, иерархическую структуру.
• Чем выше уровень иерархии, тем выше разнообразие комбинаций;

Вот и первый принцип.
Принцип иерархии. Природа построена по иерархическому принципу. Переход на следующий уровень происходит, когда устойчивая комбинация как целое приобретает новые свойства. Сила связи понижается при увеличении уровня иерархии. С ростом уровня возрастает разнообразие элементов.


Историк:
- Замечательно, хотя новым этот принцип не назовёшь.Логика использует его как основу определения понятия.
Физик:
- Замечательно, коллега, что Вы обратили на это внимание. Принципы, по которым познаётся природа, в том числе при помощи логики, и принципы, по которым построена природа, должны быть тождественны. Фактически, познание восстанавливает последовательность создания. Построим ещё одну логическую цепочку:
• В растворе воды ионы окружены диполями молекул воды, стремящимися компенсировать локальный избыток заряда;
• Заряд, помещённый в диэлектрик, приводит к возникновению в диэлектрике диполей, стремящихся нивелировать, экранировать заряд;
• Мы можем взглянуть на протон с помощью разогнанных электронов. Окажется, что протон окружен облаком виртуальных пи-мезонов, экранирующих его энергию притяжения;
• Если разогнать электроны до энергии 1 Гэв (длины волны де Бройля 10-5 ангстрем), то протон предстанет как стабильная структура из 3-х кварков. Причём каждый кварк окажется окруженным непрерывно испускаемыми и поглощаемыми виртуальными глюонами;
• Более того, оказывается, что любая реальная частица, летящая с большой энергией, окружена облаком виртуальных частиц, парами частица-античастица. Чем больше энергия частицы, тем больше размеры окружающего её облака;
• Чем больше отклонение от равновесия, тем сильнее энергия экранирования.
Все эти оболочки, облака стремятся компенсировать нарушение однородности, возмущение,вызванное частицей – сгустком энергии. Вот вам и второй принцип:

Принцип экранирования. Экранирование - универсальный принцип для разных масштабов структуры мира. Экранирование – стремление к однородности, стремление к ослаблению любого проявления неоднородности. Экранирование-  причина понижения энергии связи строительных элементов при увеличении уровня иерархии - каждый следующий уровень экранирует предыдущий.

Биолог:
- Замечательно, мы видим связь с первым принципом. Возможно, принципы тоже образуют систему.
Физик:
- Принципы должны образовывать систему, тогда поведение системы будет полностью определяться этими принципами. Только в этом случае мы будем уверены, что открыли все основные принципы.Экранирование – это обобщение II начала термодинамики с его стремлением к тепловому равновесию. Экранирование – стремление к полному равновесию.
Для построения системы принципов нам не хватает принципа дополнительного к принципу экранирования. 
Историк:
- В историю уже включён принцип дополнительности Бора.Вот его формулировка: «Для полного описания квантово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих, дополняющих набора понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях». Это отличный указатель правильности направления.
Биолог:
- Если взглянуть на пространство знаний, то мы увидим пятнистую структуру, соответствующую разделам знаний. Не все разделы знаний пересекаются. В данном случае мы не идём по поверхности знаний. Мы пытаемся подняться на уровень максимального обобщения знаний – уровень основополагающих принципов. Поэтому, по дороге к общей истине мы обязаны встречать уже найденные подтверждения истинности.
Физик:
- Прекрасно. Мы расширим принцип дополнительности Бора до масштаба любой пары противоборствующих понятий. Принципом, дополнительным к экранированию, может стать принцип самоорганизации, нарушающий однородность. На каждом из рассмотренных уровней связанных состояний происходит запасание энергии, переход внешней энергии в энергию связи – энергию структуры. Эта работа совершается против сил равновесия.
Историк:
- Силы равновесия ничего не создают. Они, скорее, стремятся всё разрушить. Это физическое проявление сил зла. Для устойчивости мира должна быть и созидательные силы добра. Если раньше понятия добра и зла были субъективными, то теперь есть объективный критерий их разделения.

Биолог:
- Как ни назови эти силы, но для образования связанного состояния необходимо захватить и надёжно удерживать энергию. Как же происходит захват энергии?
Физик:
- Воспользуемся проверенным способом построения логических цепочек. По сути это реализация метода индукции: от частного к общему.
Захват структурой частиц уже существующей частицы обычное событие для микромира. Связанный электрон захватывает фотон и переходит на следующий энергетический уровень, электрон захватывается атомом, протоны –ядром.На начальных стадиях Большого взрыва кварки соединяются в протоны и пионы…
Вывод: захват существующей частицы не вызывает сомнения. Возможно ли рождение частиц захватом энергии?
Историк:
- Боюсь, что придётся уточнить: «В каком виде может существовать или передаваться энергия?»
Физик:
- Хорошо бы свести возможные состояния энергии к двум взаимно дополнительным: частице и волне. Соответственно, связанное состояние энергии и свободное (волна, частицы - переносчики взаимодействия, кинетическая энергия существующих частиц, потенциальная энергия поля).
Историк:
- Как же Вы разделяете истинные частицы и частицы-волны, передающие взаимодействие? Ведь это же две стороны одного целого.
Физик:
- Посудите сами, уважаемый историк. Все электроны тождественны, они имеют точный размер и массу. Они могут иметь разную скорость, но это внешняя характеристика. А фотоны, к примеру? Они имеют огромное разнообразие длин волн и энергий.И эта энергия есть внутреннее свойство. Но, в общем, всё это частицы-волны - сгустки энергии.
Рассмотрим известные примеры рождение частиц:
• рождение пары частица-античастица, имеющих противоположно направленные импульсы;
• аннигиляция частицы и её античастицы с образованием двух противоположно направленных фотонов. Заметим на будущее, если частица и античастица разного типа, они могут образовывать устойчивые связи без аннигиляции;
• конденсат цветового стекла (особое состояние кварк-глюонной плазмы) экспериментально получаемый при лобовом столкновении частиц одного вида(например, двух протонов). В этот момент вместо двух частиц образуют подобие связанного состояния в виде кварк-глюонной плазмы;
• глюон распадается на пару глюонов меньшей энергии и пару фотонов;
• Возможно образование одного (более массивного) глюона при лобовом столкновении двух менее массивных глюонов.

Пока можно утверждать следующее: захват энергии и рождение новой частицы связан с наличием как минимум двух противоположно направленных сгустков энергии.
Далее, помимо энергии покоя, любая частица обладает спином. Эта загадочная характеристика, неизбежно наталкивает на аналогию с вращением. Есть выделенное направление, есть значение проекции момента вращения на это направление. Момент вращения возникает только если траектории встречных частиц не лежат строго на одной оси, а несколько смещены. Это необходимое условие, ведь любую вращающуюся систему можно представить, как пару связанных частиц, двигающихся перпендикулярно линии связи в противоположных направлениях. Поступательная энергия захваченных частиц переходит во вращательную - замкнутое тело вращения. Причём энергия вращения одна и та же в любой инерциальной системе отсчёта. Фактически это энергия покоя, внутренняя энергия, энергия связи.
Захват одновременно двух частиц менее вероятен, но возрастает с увеличением концентрации. В условиях кварк-глюонной плазмы возможно образование частиц, из трёх (протон) и более кварков.

Вот и третий принцип:
Принцип самоорганизации. Если в локальной области энергия превышает пороговое значение, существуют условия, при которых энергия захватывается в указанной области.Экранирование защищает этот сгусток энергии оболочкой.

Историк:
- Полученные три принципа, невольно ассоциируются с тремя китами, на которых когда-то держалась Земля.
Физик:
- Эти три принципа образуют систему. На каждом уровне иерархии свои силы, свой масштаб самоорганизации и экранирования. Это три кита, на которых держится Вселенная.
Биолог:
- Если принцип экранирования по сути обобщение II
начала термодинамики, то принцип самоорганизации должен противостоять «всеобщей тепловой смерти».
Физик:
- Внутри стабильных связанных состояний энтропия не меняется, она сохраняется.  Энтропия может уменьшаться в локальной системе при образовании связанных состояний, но такая система будет незамкнутой. Если рассматривать Вселенную, как замкнутую систему, то её энтропия не может уменьшаться. Казалось бы, разлетающаяся вселенная увеличивает энтропию, и вселенная не сможет снова собраться в точку (большой Отскок), так как при этом энтропию необходимо уменьшать. Вывод только один: пульсирующая Вселенная должна иметь неизменную энтропию, а значит никакого хаоса. Вселенная в любой момент связана в единое целое. Рассмотрим систему: Земля и подброшенный вверх камень при помощи распрямившейся идеальной пружины. Перемещение камня, вектор его скорости в точках траектории определяются начальными условиями. При возвращении камня в исходную точку пружина вновь сожмётся, и система вернётся в состояние тождественное исходному. Следовательно, энтропия системы всё это время оставалась неизменной.
Попробуем предложить механизм пульсирующей Вселенной,основываясь на полученных принципах.При уменьшении масштаба растёт энергия связи, растёт концентрация экранирующих частиц. До масштабов кварков большая часть энергии составной частицы складывается из энергии покоя составляющих частиц. Но у протона сумма энергий трёх кварков (u+u+d)составляет 1% энергии покоя протона.Остальные части это:
кварковый конденсат («море») виртуальных пар кварк-антикварк(напомним, что знак массы частицы и античастицы одинаковый) – 8%,
кинетическая энергия кварков – 32%,
энергия поля глюонов –32%,
аномальный вклад, связанный с наличием более тяжёлых виртуальных кварков – 23%.
Важно то, что «море» движущихся виртуальных кварков, сопровождаемых полем глюонов, являются постоянной частью исключительно стабильной частицы – протона. Протона - основы вещества Вселенной. Исходя из наших принципов, море кварков и поле глюонов обусловлены экранированием. Это оболочки реальных (валентных) кварков, составляющих с ними единое целое.При уменьшении размера частицы энергия экранирования нарастает, сливаясь с ней в одно целое.

Первое следствие мы можем сформулировать так: бесконечному уменьшению размера частицы препятствует нарастание энергии экранирования. Должен существовать предельный размер частицы, имеющей массу.
Тогда неизбежно второе следствие: Наименьшие частицы, имеющая массу должна состоять из пары частиц, не имеющих массу, иначе разорвать бесконечную цепочку вложенности не удастся. Следовательно, существуют первичные частицы (первочастицы), которые в одиночестве не имеют ни спина, ни массы, но пары которых формируют частицу, имеющую массу. И эти частицы не составные, иначе они бы обладали массой.

Вот третье следствие: Связанные состояния могут иметь большой размер и малую энергию связи. При этом энергия экранирования также будет малой. Тем не менее, это будут связанные состояния, в том числе и в масштабах Вселенной.
Историк:
- Значит кварки, имеющие массу, составные. Да и как иначе объяснить, в частности заряды 1/3 и 2/3 у кварков. А,у электрона заряд и вовсе 3/3. Он не может не быть составным. Система не выглядит завершённой.Но можем мы сейчас, по крайней мере, ответить на вопрос, о количестве разновидностей первочастиц?
Физик:
- Вопрос не простой, но я попробую ответить. Масса определяет силу гравитационного взаимодействия. Масса связанна со скоростью света. Скорость света связана с электрической и магнитной проницаемостью. Следовательно, гравитационное взаимодействие связано с электромагнитным. Скорость света и скорость гравитационной волны не различают.
Далее, известно, что, как бы мы не сжимали газ, скорость его истечении из отверстия остаётся неизменной, равной скорости звука при данных условиях. Казалось бы, странно, но объяснение простое. Максимальную скорость, которую мы сможем получить этим методом – это средняя скорость частиц газа при данных условиях. Конечно звуковые волны продольные в отличие от поперечных электромагнитных. Но важен принцип для волны, распространяющейся в среде. Скорость волн в среде определяются свойствами среды. Вне среды движение волн невозможно. Если предполагаемые первочастицы заполняют (образуют) пространство и находятся в свободном состоянии (подобно газу), то скорость любых видов волн не может превышать их среднюю скорость. Если газ состоит из двух различных первочастиц, то даже в равновесии будут частицы с двумя различными скоростями. Тогда возникнут проблемы с размытием волнового фронта и проявлением второй скорости волн в виде дисперсии (размытии скорости в зависимости от соотношения концентраций). Нам известно, об одном единственном значении скорости света без каких-либо признаков дисперсии. Так что все первочастицы тождественны.

А теперь рассмотрим вселенную как систему, как связанное состояние одного из высших уровней иерархии.
Посмотрим какие состояния вселенной известны.
1. Нынешнее состояние вселенной со следующими параметрами:
Система расширяется.
Присутствует полный набор частиц стандартной модели.

2. Предполагаемые состояния начала Большого взрыва.
Ступенчатое образование частиц (иерархия уровней), начиная с частиц с самой сильной связью и, по мере охлаждения вселенной образуются, частицы с меньшей энергией связи:
          протоны,
          ядра,
          атомы,
          молекулы.

3. Предполагаемое состояние лептонной пустыни:
Расширение завершается.
Всё вещество распалось (адроны).Остаются стабильные лептоны (электроны, мюоны, …),фотоны пронизывающие пространство.

4. Предполагаемые безнадёжные состояния блуждающих чёрных дыр или объединённой чёрной дыры.Набор частиц ограничен истинно элементарными частицами.
Есть вращение (предположительно сравнимое со скоростью света) и есть заряд (предположительно небольшой).Вся чёрная дыра – одна частица, имеющая энергию покоя (массу), спин и заряд.

Осторожно скажем так, в самом простом состоянии мы видим одну Большую чёрную дыру. Она представляет собой одно связанной состояние, с характеристиками одной частицы: энергия покоя (масса), спин (обусловленный скоростью вращения) и,возможно, заряд.

При сжатии вещества в чёрной дыре разрушаются все созданные при расширении связи, начиная с наименее слабых. Энергия высвобождается ступенчато (по уровням иерархии) при достижении соответствующих пороговых значений температур. При бесконечном сжатии неизбежно возникают условия распада до уровня первочастиц. Но, у первочастиц нет массы. При достижении порогового сжатия (пороговой температуры) масса одновременно, единомоментно исчезает. Гравитация теряет всю свою власть над собранными частицами. Высвобождается вся запасённая ранее энергия. Чёрная дыра теряет контроль над некогда поглощённой массой. Происходит взрыв.
Разбежавшееся от центра Большого взрыва (центра масс) вещество слабой, но неумолимой удавкой силы гравитации рано или поздно возвращается к центру, к состоянию исходной чёрной дыры.  Гравитация автоматически настроит процесс сжатия на центр тяжести.
Биолог:
- Есть ли какие-либо подтверждения возможности взрыва чётной дыры?
Физик:
- Есть важное событие во Вселенной до сих пор не получившее общепризнанного объяснения. Возраст Вселенной оценивается в 13.8 миллиардов лет. В 2015 году зафиксированы вспышки излучения в нескольких диапазонах электромагнитных частот из скопления галактик Змееносца. Расстояние до этого скопления – 290 миллионов световых лет. Считается, что во Вселенной это самый мощный взрыв (серия взрывов) - невиданной силы выброс вещества, заметьте не излучения, из недр сверхмассивной чёрной дыры.
Вернёмся к пульсирующей вселенной. Её масса не обязательно должна строго равняться критической величине, необходимой для взрыва черной дыры. Если масса больше этой величины – взрыв произойдёт до полного сжатия.
Историк:
- Насколько я понял, уважаемый физик, исходя только из трёх принципов Вы предложили механизм циклической вселенной?
Физик:
- Разумеется, мы не имеем надёжных доказательств, но предложенный механизм соответствует системе исходных принципов. Безмассовые первочастицы выполняют две важнейшие функции: формируют конечное физическое пространство и служат материалом для создания массы в пределах этого пространства.
Биолог:
- У меня тоже вопрос. Все сгустки энергии, согласно этим принципам имеют оболочку, обусловленную экранированием. Какова же оболочка вселенной?
Физик:
- Первочастицы, не имеющие массы не нарушают однородности пространства, они не являются результатом захвата энергии и, следовательно, не нуждаются в экранировании. Они сами и есть пространство. Частицы пространства могут двигаться в абсолютной пустоте. Пространство образуется скоплением таких частиц. За пределы пространства волны не проникают. Вещество за пределами пространства распадается.  Доступное нам пространство конечно.
Частицы пространства образуют связанные состояния той или иной силы связи. При этом возникает масса.  Масса притягивает частицы пространства, экранируется ими. Искривление пространства – нарушение однородности плотности частиц пространства. Экранировать массу первочастицы могут только вращением. Напрашивается аналогия пространства и отдельной частицы – замкнутое тело вращения, замкнутый вихрь. Граница пространства – граница вихря Вселенной.
Биолог:
- Начав с клетки, мы добрались до конечных первочастиц и неделимой пустоты между ними. И вот теперь, приблизились к пугающим границам вселенной, мы заглянули в абсолютный мрак пустоты.Также обнаружено подобие Вселенной и живой клетки. Вся вселенная – одна самоорганизующаяся система. Так же, как и для живых систем, согласно всеобщему закону биологии, она никогда не должна пребывать в состоянии равновесия.
Физик:
- Вы правы, никакой стационарной Вселенной.
Историк:
- Парадоксы бесконечно большого и бесконечно малого, много лет преследовали человечество. По сути, это были вечные спутники бесконечных споров.
• фотометрический парадокс - засветка вселенной,
• гравитационный парадокс - бесконечная сила тяжести,
• парадоксы Зенона: Ахилл и черепаха, Стрела и Стадий.
О них тоже можно забыть?
Физик:
- Парадоксы бесконечностей исчезают вместе с самими бесконечностями как тени вместе со своими хозяевами. Но забывать их не стоит, парадоксы вполне можно упомянуть в исторической перспективе. Они своё дело сделали. Парадоксы – это живительная среда для открытий.Но, на дороге к истине не должно оставаться нерешённых парадоксов. Это ещё один указатель истинности пути.

Биолог:
- Но где же ответ на поставленный вопрос о связи души и тела? Он остался открытым. Правда теперь у нас есть три универсальных проверенных принципа.
Также ясно, что ответ не лежит вблизи границ бывших бесконечностей. Очевидно, что искать его надо в более узком диапазоне измерений собственно там, где и обитают живые существа.
Физик:
- Блестяще! По крайней мере, нам удалось сузить диапазон измерений для поиска ответа. В данном случае важен не результат, а ход рассуждений, приведший к правильному результату. Возможно, он же приведёт к следующему правильному результату.
Биолог:
- Мне нравятся мастера своего дела со своей философией, с пониманием сути вещей, понятным наглядным представлением. За ними будущее любой профессии. Однако, путешествие продолжается.
Историк:
- Одну минуту. Не хватает одной чёрточки, одного штриха, одной картины, одного символа на память.
Биолог:
- Но где найти такие инструменты, такие краски, чтобы в одной картине представить бесконечно большое и бесконечно малое? Как одним мазком прочертить трассирующий путь миллиардов лет?
Историк:
- «Постойте, постойте», тут Историк вспомнил слова Поэта:
И вихрем стал застывший мир,
И знаний жаждущий, ответов,
В туннелях мрачных черных дыр
Рождая кварки, кванты света…
Вихрь везде и всегда. Это и частица вещества, и галактика, и вселенная.  Вихрь в вихре — вот символ бесконечного, вечного, вот основа настоящего.
Биолог:
- Прекрасно, теперь мы можем вернуться к живой клетке. Мне кажется, нас ждут новые удивительные открытия, разумеется не противоречащие основным принципам.