От бозона Хиггса к дыханию вакуума

   Начну, как и предыдущий опус о движении, симметрии и асимметрии, с видеолекции Леонарда Сасскинда 2012 года «Что такое бозон Хиггса?». Шума вокруг открытия бозона Хиггса в 2012 году было много. Эта тема до сих пор на слуху, о ней продолжают говорить, спорить. И лишь с лекции Сасскинда я оценил значение этого открытия. Оценил, потому что открытие коснулось лично меня, вернее, моих давних идей о динамике дыхания вакуума. Оказалось так, что динамика дыхания вакуума, открытая мной в ноябре 1983 года, и динамика бозона Хиггса – тождественны. Но Хиггс предсказал существование новой динамики нового бозона аж в 1964 году! Почему же так получилось, что два разных человека, независимо, с разной научной подготовкой, в разных исторических условиях, сделали одно и то же открытие. И что важно отметить – шли совершенно разными путями.      

   Британский физик Питер Хиггс занимался квантовой теорией поля и искал механизм обретения калибровочными бозонами массы. Квазичастицы бозоны – переносчики электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий. Тогда проблема массы калибровочных бозонов слабого взаимодействия  встала во весь рост, возопила о себе во весь голос. Однако, масса – очень непростое понятие. Основная характеристика массы – инертность, т. е. способность сохранять своё состояние, состояние покоя или равномерного, прямолинейного движения. Масса как бы сопротивляется изменению своего состояния. Нужно приложить дополнительную силу давления, чтобы изменить состояние массы (поясню: сила – всегда сила давления). По второму закону Ньютона, величина массы прямо пропорциональна силе давления и обратно пропорциональна величине ускорения. Для объяснения массы калибровочных бозонов без нарушения законов природы используется понятие «спонтанное нарушение симметрии». Механизм  Хиггса  описывает нарушение не общей, а локальной симметрии. Если рассматривать возникновение массы в парадигме квантовой теории поля в дираковском математическом формализме, то квантовая колебательная динамика элементов поля должна содержать силовую функцию упругой деформации, как в прямом, так и в обратном направлении, иначе, сжатие элементов периодически переходит в расширение. Нечто вроде продольного колебания частицы в пределах потенциальной ямы, что соответствует колебанию частицы в цепочке связанных осцилляторов. Должны быть продольные степени свободы для поляризации калибровочных полей, без кручения, без вращения, что чрезвычайно важно. Это и прозрел Питер Хиггс в 1964 году. Кроме него, независимо, примерно в это же время, к такому выводу пришло несколько других учёных. Раньше частицы наделялись массами механизмом перенормировки, что выглядело очень искусственно и неубедительно. Перенормировку критиковали, проклинали, но иного пути пока не было. Перенормировка позволяла избегать «ультрафиолетовой катастрофы», проблемы бесконечности, помогала уходить от «застывших» сингулярностей. Механизм Хиггса с продольной степенью свободы дал возможность отчасти избавиться от искусственного механизма перенормировки, и ввести массу частицы как колебательный динамический эффект квантового поля. Подобный шаг стал большим достижением.            

   До этого наши представления о физике движений в микромире ограничивались в основном вращательными формами: орбитальными и вокруг своей оси. Орбитальное движение частицы в потенциальном поле энергии обозначает электрический заряд. Вращение частицы вокруг своей оси – спин. С таким набором представлений о формах движения развивать квантовую теорию поля, квантовую механику было сложно. Требовалось дополнить теорию новыми формами динамики. Вращательные формы динамики пришли из классической механики, они являлись основными видами движения, как для небесной механики, так и для первых теорий атома. И лишь с созданием первых вариантов квантовой механики стали больше уделять внимания теории колебаний и волн. И всё равно по инерции скатывались к вращениям, к суперпозиции вращений. Потому что в основе природы электрического заряда, как твёрдо считали, лежала динамика вращения, и от неё, как телёнка от вымени коровы, трудно было оторвать. Нежданный прорыв произошел в теории П. Дирака (1930 г.), который обогатил теорию новым взглядом на физический вакуум и на его странную динамику. Вакуум способен поляризоваться! Физический вакуум может иметь нулевой уровень энергии; и если внести достаточно энергии, то в вакууме могут рождаться реальные частицы и античастицы, симметрично. Как ни убегали от колебательной динамики, но она настойчиво стучится в дверь. Но даже и после работ Дирака учёные неохотно принимали иные модели динамики, и тянулись к старым, проверенных временем и опытом. Как ни крути, но любая колебательная динамика среды поступательно-возвратного механизма неизбежно приводила к сингулярностям, а значит к дальнейшему использованию механизма перенормировок. Дирак за два года до ухода (1984 г.) проблему перенормировок назвал самой серьёзной в квантовой теории поля. А в 2012 году учёные на Большом адронном коллайдере всё же обнаружили продольную динамику бозона Хиггса. Оказалось, что всё квантовое поле есть конденсат хиггсовской динамики. И все частицы, имеющие массу, обретают её благодаря движению в этом конденсате. Происходят постоянные обменные процессы между частицей и конденсатом. У волновых фотонов света нет массы, потому что нет обменных взаимодействий с конденсатом, и потому фотоны движутся в квантовом поле с постоянной скоростью, скоростью света.

   Открытие продольной динамики бозона Хиггса явилось большим достижением, но с другой стороны – усложнило понимание природы самого протона. Получается так, что хиггсовский конденсат первичен по отношению к  частице протон, чего на самом деле как бы быть не должно. Частица протон не вечна, когда-нибудь и её энергия иссякнет. Но во вселенной есть точки генерации новых протонов, где они тут же соединяются в сверхмассивные ядра, давая старт новой волне эволюции движения во вселенной. Вселенная структурна, имеет стройную систему эволюции динамик по своему радиусу. В ней нет хаоса динамик. Если так судить, то хиггсовский конденсат квантового вакуума есть постоянная энергия вакуума, но начало которой – в центре вселенной, в истоке, где и место генерации протонов. Сама частица протон – трёхмерное продольное колебание квантового поля со световой скоростью; сама частица протон есть воплощение хиггсовской продольной динамики; прямые и обратные движения по радиусу условной сферы с суммарной энергией, равной нулю. Трёхмерное продольное колебание элементов поля – колебание в системе связанных осцилляторов, длительное, энергоёмкое. Величина энергии (масса) протона – есть величина амплитуды колебания. Движение такого колебания в среде, как целостной частицы, не может происходить со скоростью света, т. к. это колебание связано именно обменными силами с полем. А ведь это и есть инертная масса частицы. Здесь позволю себе о динамике бозона Хиггса изложение закончить. Тема обрисована достаточно.       

   Теперь предельно кратко изложу мой путь к динамике дыхания вакуума. Целиком, обстоятельно тема освещена в книге «Дыхание вакуума». Все материалы выложены в сети, желающие могут найти. В самом начале 1983 года, занявшись темой природы частицы протон, определил для себя чёткий принцип: в основе частицы протон должна лежать именно колебательная динамика. Подобное следовало из всего того, что я успел до этого времени прочесть, освоить, продумать. А это годы занятий и размышлений. Многообразие частиц и полей говорило за то, что все они есть различные формы динамик единой среды. Колебательная динамика протона должна быть невероятно устойчивой, энергоёмкой. Следовало искать именно такую форму динамики, но не искусственную, придуманную, нарочитую, а естественную, физически простую и обоснованную, живую. Искал не на пустом месте. Наступление велось широким фронтом, по всем разделам физики, чтобы не  войти в острое противоречие с тем ценным в науке, что было наработано. Много, очень много читал специальной литературы, журнальные публикации по темам физики частиц. Ну и конечно, много размышлял, анализировал, сопоставлял подходы и идеи. Упор делался на ключевые моменты квантовой механики и теории частиц. Например, на принцип неопределённости В. Гейзенберга: невозможность одновременного определения величины импульса и координаты частицы. Такой простой пример: качающийся маятник в абсолютно тёмной комнате. Но можно на долю секунды включать свет. В каком положении будет груз маятника при первом включении – зависит от случая. И лишь частые включения и выключения света с секундомером в руке выявят частоту колебания, и дадут возможность предсказывать – в каком положении будет маятник в следующий момент времени. Картина будет меняться, усложняться – если есть ещё кто-то, тайно меняющий длину подвеса маятника, что изменяет частоту колебания. Здесь можно получить бесконечный спектр значений амплитуд (масс). Хороший пример принципа неопределённости. Квантовая механика имеет дело с периодической динамикой, с периодическими формами движения, колебаниями, с циклическими замкнутыми движениями, остановить которые невозможно. И следовало найти такую динамику в среде квантового вакуума.

   За зиму, весну, лето и осень 1983 года прошел три, условно говоря, «пространственных» этапа: одномерных колебаний, двухмерных и трёхмерных. Конечно, в своём пути я не мог избежать двух наиболее нашумевших творений в теоретической физике двадцатого века: Специальной и Общей теории относительности А. Эйнштейна. Самое существенное в них – постоянство скорости света и среда распространения. Материальную среду эфира Эйнштейн в 1905 году как бы убрал. Но к середине двадцатого века среда вновь вернулась в физику под именем физический вакуум. Летом 1983 года, будучи в Москве, купил две книги, два сборника: «Астрофизика, кванты и теория относительности», «Проблемы физики: классика и современность» (изд. Мир, 1982 г.). Книги совершенно замечательные, последнее слово в физике. Книги помогли встать на верную дорогу и определили скорый успех. После создания в 1916 году геометрической теории гравитации (ОТО), Эйнштейн и его последователи попытались распространить геометрические подходы на электродинамику, позднее – на квантовую механику. Появилась парадигма геометродинамики. Вот тут к ноябрю 1983 года и сошлись лучи моего внимания. Я обратился к истокам, к математику девятнадцатого века Вильяму Клиффорду. В книге Клиффорда встретил интересные комментарии Карла Пирсона, который утверждал, что нельзя представить кривизну пространства, в котором сам находишься. Однако я не согласился и попробовал представить кривизну трёхмерного пространства по аналогии с кривизной одномерного и двухмерного. Если взять одномерное пространство в виде бесконечной цепочки массивных шариков, соединённых пружинками, прогнуть его в каком-нибудь месте, то кривизна его будет подобна изменению положения шариков. Если деформирующую силу убрать, то шарики начнут продольно колебаться относительно друг друга в виде волны плотности. По аналогии кривизну двухмерного и трёхмерного пространства тоже можно представить как продольные волны колебаний плотности. То есть, продольными волнами колебаний плотности я «убил кривизну» пространства, и нашел, тем самым, устойчивую, энергоёмкую динамику квантового вакуума в трёхмерном пространстве, то, что отвечало идеям П. Дирака, идеям де Бройля, Э. Шрёдингера, Вижье  и  многих  других.  Это  случилось 22 ноября 1983 года. Частица протон – такое трёхмерное продольное колебание среды квантового вакуума в сверхмалом объёме. Сжатие и расширение по радиусу в пределах условной сферы, без застревания в сингулярности, с суммарной энергией колебания, равной нулю. Позднее эту динамику назвал дыханием вакуума.

   Успех был обеспечен тем, что начальные посылы оказались верны. Как опытный пограничник, встал на верный след нарушителя границы. Вскоре после открытия динамики дыхания вакуума, на базе этой находки, мне удалось найти причину атомной (ядерной) периодичности и понять истинную природу гравитации. Подобные открытия лишь подтвердили правоту найденной динамики. Делал всё возможное, чтобы привлечь внимание учёных к открытию динамики дыхания вакуума, но безрезультатно. И только теперь, с открытием продольной колебательной динамики бозона Хиггса, стала ясна верность пути. Инертная масса частицы протон обусловлена обменными взаимодействиями с квантовым полем, с полем связанных осцилляторов. Чтобы разогнать протон до больших скоростей – нужна большая энергия. Задолго до знакомства с лекцией Л. Сасскинда, я называл динамику дыхания вакуума – Божественной динамикой, никак не связывая это определение с тем, как кто-то назвал динамику бозона Хиггса – частицей Бога. А теперь вижу, что мы говорили об одном и том же.