Часть 8.

На эти вопросы сейчас наиболее естественным кажется следующий ответ. Первоначалом мира является физический вакуум, который абсолютно не имеет ничего общего с пустотой, кроме названия.

Физический вакуум - это особое состояние вещества и его существование доказано в высшей степени прецезионными и тонкими исследованиями взаимодействий заряженных элементарных частиц. Вакуум проявляет себя во время подобных взаимодействий, но сам по себе в обычных условиях никак себя не обнаруживает. Теоретические исследования свойств вакуума продемонстрировали его нестабильность. Он все время, как бы пенится; в вакууме непрерывно появляются и исчезают пузырьки, которые лишь в чрезвычайно редких случаях трансформируются во вселенные. В процессе таких образований и фиксируются фундаментальные постоянные, численные знания которых и определяют лик Вселенной.

Можно допустить, что вечно существующий и флуктуирующий вакуум и есть первооснова Мира. Следует подчеркнуть, что рождение в вакууме такого объекта, как Вселенная, сопровождается гигантской перестройкой этой необычной формой вещества. Сейчас развиты модели этой перестройки (фазовые переходы). Однако их анализ выходит за рамки статьи.

Нарисованная здесь картина возникновения Вселенной подводит лаконичный итог исследований последних лет и, на наш взгляд, является превосходной иллюстрацией новой формы мышления. Фундаментальные проблемы анализируются на основе гипотез, вытекающих из огромной совокупности экспериментальных фактов и теоретических построений. Однако решающий эксперимент (моделирование рождения Вселенных), подтверждающий правильность этих гипотез, отсутствует и не видно путей подхода к нему. Накопление новых экспериментальных данных и усовершенствование теории укрепит нашу веру в нарисованную картину образования вселенной, и уточнит детали картины. Но едва ли, эта картина будет когда-либо завершена.

2. Проблемы теории элементарных частиц

Неустойчивость структуры Вселенной к численному значению фундаментальных постоянных отражает некий принцип, названный нами принципом целесообразности: законы физики, действующие во Вселенной не только достаточны, но и необходимы для образования и существования в ней основных ее элементов: электронов, нуклонов, атомов, звезд и галактик. Хотя этот принцип и является модификацией антропного принципа [1], однако на наш взгляд принцип целесообразности имеет сравнительно с первым - одно существенное преимущество. В его основе лежат представления об относительно хорошо изученных физических объектах, а не возникновение или существование жизни (или тем более разума) объекта весьма далекого, по крайней мере, на нынешнем этапе развития науки, от физики. Именно это обстоятельство и является, на наш взгляд, причиной относительно слабой связи антропного принципа с теорией элементарных частиц, а, следовательно, и тесно связанной с ней - космологией.

Здесь мы кратко изложим приложение принципа целесообразности к решению проблем физики элементарных частиц и сделаем одно важное, на наш взгляд, предсказание, основанное на принципе целесообразности.

Изложение этого принципа, а также его приложение к решению некоторых проблем физики элементарных частиц см. в работах [2-4]. Здесь мы ограничимся перечислением проблем физики элементарных частиц, весьма краткими комментариями и указанием на метод их решения на основе принципа целесообразности. Во многих оригинальных статьях и обзорах указывается на многие проблемы в теории элементарных частиц [5-8].

Перечислим основные проблемы физики элементарных частиц.

1. Иерархия масс элементарных частиц.

2. Существование трех поколений лептонов.

3. Относительная малость безразмерных констант электромагнитного, слабого и гравитационного взаимодействия, сравнительно с единицей.

4. Выбор Природой калибровочной группы SU(3) х SU(2) x U(1), лежащей в основе объединенного взаимодействия.

5. Малое (а, может быть, и нулевое) значение энергии вакуума.

6. Размерность N физического макроскопического пространства. Представим, далее, кратко решение некоторых из перечисленных здесь проблем.

Вопрос об иерархии, сводится к вопросу: почему масса Х-бозона, определяющего большое объединение столь велика сравнительно с массой mp протона. На основе принципа целесообразности предлагается следующее решение проблемы. Время жизни tp протона с логарифмической точностью определяется следующим соотношением: tp ( mx4 ( знак пропорциональности).

Следовательно, если, например, масса Х-бозона была бы на несколько порядков меньше, чем в нашей Вселенной, то его время жизни было бы меньше времени существования Вселенной и все протоны (а, следовательно, и атомы) распались бы* . Важнейшей проблемой является существование трех, и именно трех, поколений лептонов (электрон, мюон и t-лептон). Однако, в рамках современной теории именно существование трех (или более) поколений лептонов необходимо для существования нарушения комбинированной четности (СР-нарушение). Однако, после известной работы А.Д. Сахарова [9] стало общепризнанным, что СР-нарушение необходимо для возникновения во Вселенной барионной асимметрии, т.е. существования протонов. Если бы число поколений было бы меньше трех, то число протонов и антипротонов было бы одинаковым, что привело бы к их аннигиляции.

Очень давно (в 1917 г.) П. Эренфест отметил, что в эвклидовых пространствах с размерностью N > 3 не могут существовать устойчивые аналоги атомов и планетных систем. Поскольку при N < 3 не могут возникнуть сложные структуры, то N = 3 является единственной размерностью, при которой реализуются основные устойчивые элементы Вселенной.

Аналогично, на основе принципа целесообразности, решаются и другие сформулированные выше проблемы физики элементарных частиц.

Таким образом, мы должны заключить: с высокой степенью вероятности существуют другие Вселенные с иными значениями фундаментальных постоянных (см. также часть 1).

Заключение

Если последнее заключение правильно, то любая истинная объединенная теория элементарных частиц должна учитывать возможное изменение фундаментальных постоянных в момент возникновения вселенных. Современные теории (суперсимметрия, супергравитация, суперструны и т.д.) не учитывают этого обстоятельства и поэтому едва ли могут решить основную задачу: построение непротиворечивой, замкнутой, объединенной теории. Некоторым подтверждением данного заключения является отсутствие cущественного прогресса в построении объединенной теории, основанной на „суперидеях”. Будущая теория должна обязательно учитывать возможное изменение фундаментальных постоянных в момент возникновения вселенных. Теория этого процесса тесно связана с теорией элементарных частиц.

Литература

1. Barrow J.D., Tipler F.J. The Anthropic Cosmological Principle, Oxford. 1986.

2. Розенталь И.Л. Физические закономерности и численные значения фундаментальных постоянных. Успехи физических наук, 1980. Т. 131. С. 239-256.

3. Розенталь И.Л. Элементарные частицы и структура Вселенной. Наука. М., 1984.

4. Розенталь И.Л. Геометрия, динамика, Вселенная. Наука. М., 1987.

5. Высоцкий М.И. Суперсимметричные модели элементарных частиц - физика для ускорителей нового поколения. Успехи физических наук. 1985. Т. 148. С. 591-636.

6. Арефьева И.Я., Волович И.В. Суперсимметрия: теория Калуцы-Клейна, аномалии, суперструны. Там же. С. 655-682.

7. Вайнштейн А.И., Захаров В.И., Шифман М.А. Инстантоны против суперсимметрии. Там же. С. 683-708.

8. Гелл-Манн М. От перенормируемости к вычислительности. Успехи физических наук. 1987. Т. 151. С. 683-698.

9. Сахаров А.Д. Нарушение СР-инвариантности. С-асимметрия и барионная асимметрия Вселенной. Письма ЖЭТФ. 1967. Т. 5. С. 32-35.

А.В. Нестерук

Финалистский антропный принцип, его философско-этический смысл

Вот уже более полутора десятков лет в космологии наблюдается „антропологический поворот” - включение факторов бытия человека и его деятельности в предмет самой космологии. Предпосылки этого „поворота” нетривиальны: человек технологически развитой цивилизации стал не только геологической силой (В.И. Вернадский), но и силой космической (“космиургом” - Н.А. Бердяев). Поскольку созидательный потенциал человека сопровождается такими негативными последствиями, как экологический кризис и угроза ядерной войны, то экстраполяция проблемы созидание-разрушение в рамках Земли на космологические масштабы приводит к неявному изменению ценностных ориентаций в самой космологии. С некоторых пор стало возможным мыслить Землю и Вселенную без человека. Наука может решать теперь вопрос, быть человеку или не быть. Где же тот критерий, мера, граница, которая отделяет возможность бытия человека от небытия? Оказывается, что она всюду, на всех уровнях бытия: в структуре микрочастиц, в структуре атмосферы, в свойствах звезд и всей Вселенной. Например, если удалось бы изменить константу электромагнитного взаимодействия на десять процентов, то человек как биологическое существо, не смог бы существовать в такой Вселенной (не смогли бы существовать и такие „кирпичики” мироздания, как атомы, молекулы и др.). Сила и мощь человека привели к осознанию того , что физический мир, в котором он живет, удивительно согласован с самим фактом возможности его жизни. Архетип единства природы и человека через земные проблемы (и как „следствие определенной симметрии в истории идей” [1, p. 31]) проник в современную космологию в виде новой парадигмы-антропного принципа (АП), концепция которого состоит из четырех версий: 1) актуалистической - слабый АП, 2) глобально-эволюционистической - сильный АП, 3) эволюционно-исторической - АП участия (АПУ), 4) эсхатологической - финалистский или финальный АП (ФАП). Если первые три версии стремятся ответить на вопрос: почему современная Вселенная такова, как она есть, какова принципиальная роль наблюдателя для определенности ее бытия, то ФАП касается проблем: а) какова физическая структура будущей Вселенной с точки зрения возможности неограниченного продолжения процесса разумной жизни в ней;