Интеллектуальный космос. часть 7. 3

В каком мире мы живем?
Вопрос простой, но ответить на него сложно.
И все потому, что в текущей повседневности мы над ним не задумываемся. Да и нужно ли это нам?
Но если вдруг и задумаемся однажды, то навряд ли он будет каким-либо образом связан с Космосом, скорее всего он будет связан с Землей, потому что Земля – это и есть наш мир.
Однако если иметь в виду Космос, то все мы живем в четырехмерном мире, состоящем из длины, высоты, глубины и времени. Причем, данное восприятие мира оставалось стабильным и непоколебимым довольно длительное время, до тех пор, пока мы-люди ни почувствовали себя одинокими на Земле и ни задались мыслью об освоении Космоса.

                ***
 
Сегодня нам мало четырех измерений.
Сегодня мы пытаемся представить себе, осмыслить и вообразить, что возможно есть еще и пятое измерение. Теоретически оно выглядит как плоскость пространства-времени (длина, высота, глубина и время), которая настолько сильно искривлена, что всё измерение представляет собой петлю достаточно малого размера, то есть по величине эта петля меньше атома и потому выглядит как элементарная частица.
При этом следует заметить, что настоящих доказательств существования пятого измерения в природе Космоса нет! Но если вдруг эксперименты, проводимые на Большом адронном коллайдере, окажутся удачными, то есть существование пятого измерения будет доказано, то никаких сомнений в том, что гравитационные частицы – это не миф, что они существуют и исчезают в пятом измерении, не останется.
Иными словами, в физике пятое измерение представляет собой микроразмерность пространства, которое в теоретических моделях Вселенной играет немаловажную роль. Одной из таких теорий является Теория струн. И задумана она была для математического объединения гравитации и электромагнетизма в единую силу.
Что такое гравитация?
В простонародье известно, что это сила притяжения, которая действует между всеми объектами с массой. Чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное притяжение. Особенной популярностью в описании гравитации пользуются известные со школьной программы примеры – падение яблока с дерева, вращение Земли вокруг Солнца и движение галактик в Космосе.
Однако в физике гравитация — это универсальное фундаментальное гравитационное взаимодействие между материальными телами, обладающими массой. В исследовании малых скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона. В общем случае – общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом диапазоне – квантовой теорией гравитации, которую еще только предстоит придумать.

                ***

В 1915 году Эйнштейн в пределах своей общей теории относительности и гравитации предположил, что сила гравитации является результатом искривления четвертого пространства (длины, высоты, глубины и времени) массивными объектами, такими как Земля или Солнце.
А в 1920 году ученые - французский физик Теодор Калуца (1885- 1954) и шведский физик Оскар Клейн (1894 – 1977) выдвинули еще одно предположение о том, что электромагнитная сила также является результатом искривления пространства. Назвали это пространство 5 измерением.
У нового измерения выявились недостатки:
Во-первых, по причине чрезмерной искривлённости, оно было слишком мало - меньше атома. Во-вторых, его было невозможно увидеть и в-третьих, оно оказалось неспособно взаимодействовать с массивными объектами.
Но как говорится – нет худа без добра.
И тут выяснилось, что пятое измерение оказалось способным не только влиять на субатомные частицы – на те самые элементарные и составные, что меньше атомов, к которым относятся – электроны, мюоны, протоны, нейтроны и некоторые другие, но и создавать электромагнитные поля.
Но никаких неожиданностей в этом и быть не могло, потому что создаются электромагнитные поля электрически заряженными частицами, такими как отрицательно заряженный электрон, положительно заряженный протон и ион – одноатомной или многоатомной, который имеет положительный или отрицательный заряд.

                ***

И что в итоге?
В итоге получалась очень даже обнадёживающая картина.
И Калуца и Клейн по началу ничуть не сомневались в том, что поскольку обе силы возникли в результате искривления пространственных измерений – четвертого и пятого, то объединение таких фундаментальных сил, какими являются электромагнетизм и гравитация, вполне могли с полным успехом способствовать созданию Теории всего.
Однако все надежды физиков рухнули в один миг, когда в 1930 году учеными было открыто сразу два взаимодействия – сильное и слабое.
Сильное взаимодействие.
Как известно, еще из курса школьной программы, ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов. Их общее название – нуклоны. Но в 1930 году, когда ученые этот союз обнаружили, они поняли, что ни электромагнитные, ни гравитационные взаимодействия не могут объяснить главное, а именно – что удерживает нуклоны в ядре. Это неизвестное взаимодействие и было названо сильным.
Слабое взаимодействие.
Но, как со временем выяснилось, порой сильного взаимодействия оказывается маловато для того, чтобы объяснить некоторые явления в микромире. Например, почему в свободном, не связанном состоянии, то есть вне пределов ядра, нейтрон распадается. И оказалось, что происходит это из-за разницы масс. Нейтрон тяжелее протона. Стабилен нейтрон только в связанном состоянии, то есть, когда находится в ядре.
И хоть теория Калуцы и Клейна была опровергнута, но она послужила толчком к появлению других «теорий всего».

                ***
Прошло немало лет и в 1967 году учеными Абдус Саламом (1926-1996) – пакистанским физиком-теоретиком и американским физиком Стивеном Вайнбергом (1933-2021) была создана «теория электрослабого взаимодействия», объединившая электромагнитное взаимодействие со слабым.
Само по себе это событие выглядело исключительным явлением. Абдус Салам был первым пакистанцем и первым ученым из исламской страны, получившим Нобелевскую премию
А спустя шесть лет в 1973 году этими же авторами миру была предложена еще одна теория – «теория сильного взаимодействия», известная как квантовая хромодинамика.
Чем эта «квантовая хромодинамика» занимается? Все тем же!
Она объясняет всем, кто этим интересуется, благодаря каким силам кварки – нейтроны и протоны держатся в ядре атома вместе. Причем эти силы значительно превосходят электромагнитное взаимодействие, которое приложило бы немало усилий, чтобы наоборот разобщить эти частицы.
Однако, хоть и та и другая теории взаимодействия полей, созданию «теории общего поля» никак не содействовали, но свой вклад в физику элементарных частиц внесли. Они послужили основой для создания Стандартной модели взаимодействия элементарных частиц, описывающей электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия, плюс электрослабое взаимодействие, в которое входят два из четырех фундаментальных взаимодействий – слабое и электромагнитное.
Но как бы Стандартная модель ни была красива, стройна и совершенная, она все-таки состояла на службе у микромира субатомных частиц, оставляя в стороне самую известную силу макромира – гравитацию. 

                ***

В итоге по совокупности всех вышеизложенных теорий на свет появилось сразу несколько других своеобразных теорий, претендующих в свою очередь на «теорию единого поля» или, что тоже самое, «теорию всего.
Однако, в отличие от первых, технически продуманных теорий, имеющих некий запас вероятности, все последующие, будучи в значительной степени отдалены от реальности, несли на себе некий фантастический налет.
Так в «теории струн» квантовые частицы заменены на бесконечно малые вибрирующие «струны». Эта метафора придает «теории струн» особенную изысканную красоту, но сбивает с толку, потому как на самом деле речь идет не о струнах, как таковых, а о вибрирующих нитях энергии. 
Причем, эти «струны» невероятно малы и одновременно невероятно эластичны. То есть способны сжиматься, растягиваться, извиваться и колебаться без проблем. Таким образом теоретическая физика допускает, что эти «струны» создают все, что мы видим вокруг – материю, энергию или разнообразные частицы.
И все-таки, не вдаваясь в подробности описания данной теории, следует прямо сказать, что она содержала слишком много проблем. И самая серьезная из них требовала участия в проекте 10 (десяти) измерений. То есть в дополнение к четырем фундаментальным необходимо было добавить еще шесть.  В последствии, упорствуя и развивая данную теорию, число измерений увеличилось до 26. 
Но суть проблемы оставалась прежней. 
Задача никак не решалась. И мало того, что соединить воедино квантовую механику с гравитаций не удалось, так никто из сторонников «теории струн» даже не мог сказать, какая же из множества представленных версий действительно описывает нашу Вселенную!

                ***

Космос – это великий океан свободы.
Таинственный и не познаваемый мир. 
Мир без границ,
Космос – это Большая книга жизни ВСЕГО.
Космологическая модель, которая описывает ранние стадии развития Вселенной, ничего не доказывает, а только предполагает, что началом ВСЕГО была некая абстрактная точка – точка единичного события или сингулярность. И вот однажды эта точка начала расширяться.
Само по себе событие сказочное, волшебное…
Однако, если представить себе чистый лист бумаги с черной точкой посредине, то даже, если человеческий мозг слишком ленив и недостаточно развит, то он все равно способен озадачится простым вопросом – кто нанес эту точку на чистый лист, или какими силами эта точка была сотворена.
Сегодня наука, взаимодействуя только с материальными объектами, избегает прямых ответов на подобные вопросы. Но, сколько бы современное человечество ни прятало голову в песок, ничего не может изменить того факта, что создателем современной науки был и остается человек с христианским мировоззрением, известный всему миру Галилео Галилей (1581-1642).
Научные открытия Галилея потрясают воображение.
В 1609 году он самостоятельно сконструировал первый в мире телескоп. И только с одной его помощью сделал целый ряд неожиданных открытий.
Им открыты:
- горы, кратеры и возвышенности на Луне,
- четыре спутника Юпитера,
- увидел пятна на Солнце, пришел к выводу, что Солнце вращается вокруг своей оси,
- доказал, что Млечный Путь – это вытянутая полоса со множеством звезд,
- сформулировал закон инерции,
- ввел метод эксперимента и математического анализа для изучения природы.
Это было время чистого, первородного Космоса.
Сегодня у Космоса нет более опасного врага, чем человек.
Содержащиеся на борту искусственных космических объектов опасные ядерные и токсичные материалы отравляют Космос, а отслужившие свой срок, не исправные космические аппараты или их обломки, засоряют его и представляют реальную угрозу для Земли. Как правило такие угрозы случаются при неконтролируемом сходе космического мусора с орбиты или при его неполном сгорании.
Но хоть проблема космического мусора и существует, причем уже давно – с первых запусков искусственных спутников, начавшихся в конце 1950-х годов, но она практически никак не решается. Более того предполагается, что после 2055 года процесс загрязнения Космоса, как результат человеческой деятельности, станет серьезной проблемой.
И что дальше?
А дальше вопрос: не окажется ли Земля – «голубая планета», единственный в Космосе объект, на котором зародилась биологическая жизнь, неудавшимся экспериментом, который движется к своему завершению?