О движении, симметрии, асимметрии

   Надо же так случиться, когда только закончил написание этого опуса о движении, симметрии и асимметрии (21.06.2021 г.), мой товарищ по переписке по темам науки прислал мне видео лекции Леонарда Сасскинда «Что такое бозон Хиггса?». Лекция читана в Стэнфорде (США) 30 июля 2012 года, давно. Откликнулся таким небольшим комментарием: «Ёлки-палки, наконец-то понял, что мне  удалось открыть в ноябре 1983 года! Раньше я называл эту вакуумную динамику – радиальными осцилляциями плотности. Позднее (в 2000 году) назвал «дыханием вакуума». И всё это оказалось динамикой бозона Хиггса… Невероятно! Понять суть своего открытия через 38 лет – это фантастично! Прежде слышал не раз о бозоне Хиггса, но как-то общо, невнятно, размыто. А вот лекция Л. Сасскинда расставила все точки над i. Спасибо». Вот такие случаются сюрпризы! Это видео и пришлось сделать видеозаставкой нового опуса. Может быть, кому-то будет тоже интересно послушать. К слову, в лекции Л. Сасскинда поминается и теория П. Дирака.   

   Итак, о движении, симметрии, асимметрии. О симметрии мне пришлось немало говорить в своём опусе «Теорема Нётер. Сто лет спустя». Также о симметрии не раз поминается в других опусах. Тема как бы достаточно освещена. Но обстоятельство заставило вернуться к теме вновь и поговорить о ней отдельно. Недавно встретил в сети уникальное видео 1982 года, в котором в первый и в последний раз великий математик и физик Поль Дирак дал интервью. В беседе чаще всего произносилось слово «симметрия». Как показал Дирак в своих работах по квантовой теории поля 1927 - 1933 годов, в основе динамики физического мира лежит колебательная динамика квантового вакуума, гармонические осцилляции поля, флуктуации квантовой среды. Они – в основе вещества, частиц вещества. Квазичастица электрон никогда не рождается в одиночку, а всегда – симметрично, на пару с квазичастицей позитрон. До создания квантовой теории поля мы смотрели на природу пространства и движения слишком упрощённо, ограниченно. На подобном примитивном взгляде на движение утвердилась Специальная теория относительности А. Эйнштейна. СТО началась с поисков симметрии движения (пространство-время) инерциальных систем отсчёта (любые тела) в зеркальном отображении постоянства скорости света. Постоянство скорости света и независимость его движения от движения источника высветили феномен относительности пространства, времени, массы (релятивизм). При приближении скорости тела к скорости света, тело  «сжимается», часы его замедляют ход, масса тела стремится к бесконечности. Но, чтобы разогнать тело до такой скорости, – нужна совершенно невероятная энергия. Так что теории и практике пришлось ограничиться только скоростями элементарных частиц, для разгона которых в ускорителях требуется не так много энергии. Да, инерционная масса разогнанной частицы вырастает заметно, и время жизни частицы как бы удлиняется. Но эти логичные математические спекуляции СТО не раскрывали природу движения тел и частиц, исток движения, причину. Движение тел, движение инерциальных систем отсчёта давалось как данность, взятая ниоткуда.   

   Основа всех живых организмов – клетка. Богатство растительного и животного мира на Земле произошло в результате долгой эволюции живого от первых простейших многоклеточных организмов. Эволюция – это изменчивость под действием тех или иных причин. Надо думать, у простейших организмов молекулярное строение их белков было не таким сложным, достаточно симметричным, правильным. Но внешние влияния вносили изменения; структура молекул менялась, усложнялась. Появлялись асимметричные элементы в строении белковых молекул. И так длилось много миллионов лет. Позднее появились первые растения; позже – первые беспозвоночные; а 525 миллионов лет назад – первые позвоночные существа. В живом мире ничто не возникает сразу, вдруг. Всему предшествует эволюция, развитие. Как ни странно это звучит, но в мире физики, в мире движения и энергии, происходило нечто похожее. Те движения тел в космическом пространстве, все виды движений на Земле, начиная от собственного вращения планеты вокруг своей оси, кончая трепетанием листвы деревьев на ветру, – всё это появилось тоже в результате долгой эволюции форм движения во вселенной. Как и первая клетка, есть первичная форма динамики в единой материальной среде. И понятно, что если динамика устойчивая во времени, то форма её – колебательная, цикличная. Движение   и энергия связаны неразрывно: есть движение – есть энергия, есть энергия – есть движение. Одно без   другого немыслимо. Колебательное движение, как основа и исток динамики во вселенной, по форме своей симметрично. Но оно так бы и оставалось симметричным колебанием без изменений на вечные времена, если бы и тут внешние причины не внесли в форму движения некую асимметрию. По существу, эволюция материи во вселенной есть эволюция форм движения материи, от простейших до сложных и сверхсложных форм. Апофеоз эволюции – мыслящий мозг человека. И все эти перемены в ходе эволюции обязаны игре симметрии и асимметрии.               

   Две самые известные физические теории двадцатого века (Специальная и Общая теории относительности А. Эйнштейна) как бы не ставили себе целью – объяснение природы и истоки движения во вселенной. Они брали готовое общее знание и использовали его по-своему. Старые классические теории статики, кинематики, динамики – рафинированные, очищенные теории, мало имеющие общего с реальной физикой движения. Их основа – законы Ньютона. Но в природе нет беспричинных движений, движений самих по себе, тем более – равномерных и прямолинейных, неограниченных во времени (первый закон Ньютона). Все движения тел и частиц происходят в силовых полях и имеют силовую первопричину (давление). Все движения замкнуты в круг или в эллипс; все устойчивые периодические движения  симметричны (колебание, орбитальное вращение, собственное вращение). Чтобы придти к таким формам движения, как говорил выше, – вещество должно было пройти свой путь эволюции, от гармонических осцилляций в среде квантового физического вакуума к вихревым формам движения, к образованию устойчивых ядерных систем, далее к первичным массам, центрам концентрации вещества. Беспричинное, примитивное относительное движение инерциальных систем отсчёта в Специальной теории относительности Эйнштейна было использовано, как костыли, для объяснения связи пространства, времени и массы. Теперь же костыли не нужны, они только мешают видеть истину и идти вперёд.
 
  Повторю, Специальная теория относительности началась с поисков симметрии движения (пространство-время) инерциальных систем отсчёта в зеркальном отображении постоянства скорости света, что привело к выводу формулы эквивалентности массы и энергии. Эйнштейна не интересовала природа всех прочих движений, кроме скорости света. Это было главное, здесь виделся исток всех других форм движения. Интуиция его не обманула. Потому что квантовые колебания физического вакуума происходят со световой скоростью, а частица протон – симметричная колебательная динамика дыхания вакуума. Динамика, данная как бы изначально, природой. Однако задолго до Эйнштейна симметрию массы и энергии (движения) через квадрат скорости света видели и другие учёные (Г. Шрамм, Н. Умов). Но видели по-своему, в форме симметричных потоков энергии в телах и средах: сумма входящей лучистой энергии в единицу объёма равна сумме исходящей (во имя законов сохранения энергии и массы). Пусть эти представления кажутся сегодня слишком общими и несколько наивными, но учёные были на верном пути. Симметричная динамика дыхания вакуума есть то начало, которое открывает путь эволюции форм движения, эволюции материи. Конечно, и здесь не обошлось без момента асимметрии, когда симметрия дыхания вакуума оказалась нарушенной вмешательством силы извне. Динамика, оставаясь строго симметричной, если можно так сказать, непродуктивна, не обещает изменений, эволюции. Сколь велико значение симметрии и асимметрии движений частиц в мире атомов, мог бы напомнить свою давнюю идею причины атомной (ядерной) периодичности. Периодическое изменение  свойств химических элементов целиком обусловлено симметрией движения ядерных частиц и нарушением симметрии. Химические реакции и установление связей различных элементов – всё это поиски симметрии, энергетической минимизации.         
 
  Общая теория относительности, теория гравитации – это тоже поиск симметрии. Только здесь Эйнштейн взял не беспричинные относительные движения инерциальных систем отсчёта с произвольными скоростями, а лишь ускоренную систему отсчёта. Взял, не особо заботясь о том, что для любого ускорения тел и частиц нужна сила, дополнительная энергия. Без силы не бывает никакого ускорения. Силу у Эйнштейна заменила кривизна пространства-времени. Масса тела как бы искривляет, деформирует пространство-время, и лёгкие тела с ускорением «скатываются» к тяжелому, без всякого действия силы. Но как ни изобретательна фантазия учёного – природу обмануть нельзя. На самом деле мы имеем дело с реальной силой – силой вакуумного гравитационного давления! Да, массивное тело изменяет вокруг себя состояние среды, создаёт градиент плотности и давления, создаёт их разность, уменьшает. Планеты вращаются вокруг Солнца на своих орбитах, где сила инерционного орбитального движения уравнена с силой вакуумного гравитационного давления. Имеет место равенство сил, симметрия. Потому система в целом устойчива и существует миллиарды лет. Любое вращательное орбитальное движение тела есть аналог гармонического колебания. Это легко доказать. Гипотетически просверлив Землю насквозь по диаметру, бросим в этот длинный туннель тяжелое тело. Тело с ускорением полетит к центру планеты, но по инерции проскочит центр и вылетит из другой стороны туннеля на некоторую высоту, и снова полетит вниз. Возникнет затухающее колебательное движение. Рано или поздно тело остановится в центре Земли, где градиент плотности и давления квантового вакуума равен нулю, невесомость. Все тела на орбите держаться на чутком балансе, на симметрии инерционного ускоренного движения и давления среды. Стоит только балансу нарушиться (например, телу уменьшить скорость), и тело по спирали начнёт приближаться к планете и упадёт на неё. Повторяю, для ускорения тела нужна реальная сила, реальная энергия, а не фиктивная. Пассивная кривизна пространства-времени не может быть источником силы. Но если под «кривизной пространства-времени» понимать движение, изменяющуюся динамику среды, градиент, то всё встаёт на свои места. В среде, в градиенте есть энергия, изменение энергии, и это изменение оказывает силовое действие на любое тело.         
 
  Все уравнения математической физики – симметрии или поиски симметрии. Поль Дирак более всего ценил красоту математических выражений, их симметричность, гармонию. Даже Максвелл ввёл представление о токе смещения лишь из соображений полноты и симметрии уравнений. Но ведь уравнения – всего лишь условное отражение в значках и в символах реальных законов природы, физического мира! Эйнштейн в своё время отказался от эфира. Дирак вернул эфир под новым именем – квантовый физический вакуум. Дирак «открыл» антиматерию, иначе, показал, что динамика квантового вакуума симметрична, может двигаться как в прямом, так и в обратном направлении, ей свойственна колебательная симметрия. Среда квантового вакуума диалектически сочетает в себе свойства дискретности и непрерывности, иначе не было бы динамики и взаимодействия её элементов. В 1983 году, когда Дирак был ещё жив, так получилось, но мне удалось найти новую форму колебательной динамики квантового вакуума. Позднее она получит имя – дыхание вакуума. Симметричное, энергоёмкое колебательное образование в среде, где имеет место прямое и обратное движение с суммарной энергией движения, равной нулю. Колебательная динамика эта происходит со световой скорость, и возбуждает вокруг себя волны такой же природы. Но фокус и сложности начинаются тогда, когда частица «дыхания вакуума» (протон) начинает двигаться, как целое. Волновая функция квантовой механики появляется именно здесь, когда частица в своём волновом поле совершает круговое орбитальное движение, замыкаясь в тор, в кольцо. Скорость обращения протона зависит тут от радиуса орбиты. Но это тема отдельного разговора.