- •Вакуум, элементарные частицы и вселенная.
- •Часть 1. Новые приоритеты в физике микромира.
- •Часть 2. От локального эксперимента к познанию Мира в целом.
- •Часть 3. Физика и космология на границах познания.
- •Предисловие
- •Часть 1. Новые приоритеты в физике микромира.
- •1. Поиски новых концепций на рубежах веков
- •2. Классификация и основные свойства частиц и взаимодействий
- •3. Стандартная Модель и ее проблемы
- •4. Структура кхд вакуума
- •5. Брукхейвенский эксперимент
- •6. Суперструнная программа
- •6.1.Концепция суперсимметрии.
- •6.2.Объединение физических взаимодействий.
- •6.3.Многомерное пространство.
- •6.4.Суперструны.
- •7. Преонная альтернатива.
- •7.1.Сколько типов вакуумных конденсатов существует в природе?
- •7.2.Основные идеи теории преонов.
- •7.3.Возможные сюрпризы преонной гипотезы.
- •8. Что заставляет нас изучать структуру физического вакуума?
- •Часть 2. От локального эксперимента к познанию Мира в целом.
- •1. Возможно ли изучение Мира в целом? Проблемы экстраполяции.
- •2. Идеи теории Эйнштейна.
- •2.1.Структура физических законов.
- •2.2. Геометризация тяготения и общий принцип относительности.
- •3.Принципы теоретической космологии.
- •3.1.Синтез теории тяготения Эйнштейна и микрофизики.
- •3.2.Изотропные космологические модели. Проблема фиксации топологии.
- •4.Основные космологические эффекты Стандартной Модели элементарных частиц.
- •4.1.Фазовые переходы в космологической плазме и физическом вакууме.
- •4.2. Барионная асимметрия Вселенной.
- •1) В фундаментальной физической теории должен существовать элементарный процесс на уровне частиц и вакуума, в котором не сохранялся бы барионный заряд частиц;
- •5.Стандартная Космологическая Модель.
- •5.1.Синтез легких элементов.
- •5.3.Эпоха генерации крупномасштабной структуры Вселенной.
- •6. Проблемы физики современной Вселенной.
- •6.1.Темная материя.
- •6.2.Вакуум как носитель энергии Вселенной.
- •7.Сверхранняя Вселенная. Глобальные проблемы и инфляция.
- •7.1 Концептуальные проблемы космологии.
- •7.2. Неравновесность и инфляция.
- •7.3. От сверхранней Вселенной к масштабам Стандартной Модели. Суперструны или преоны?
- •8. Физика вакуума и антропный принцип.
- •Часть 3. Физика и космология на границах познания.
- •1. Возможности современной квантовой теории как инструмента познания.
- •2.Квантовая версия ото и космологии.
- •2.1. Физический аспект проблемы квантования.
- •2.2. Математическая структура теории. «Исчезновение» времени.
- •3.Квантовая геометродинамика и рождение Вселенной.
- •3.1. Проблемы познания.
- •3.2. Наблюдатель в квантовой Вселенной.
- •3.4. Гравитационный вакуумный конденсат.
- •4.Концепция множественности миров.
- •5. Гимн о сотворении Мира в терминологии квантовой геометродинамики.
- •Гимн о сотворении Мира. Ригведа, х, 129.
- •6.Драма идей в познании природы.
6.3.Многомерное пространство.
Сначала при поиске геометрий искривленно-расслоенного пространства намеренно игнорировался вопрос о природе расслоений, имелась иллюзия, что построение единой теории поля возможно и без решения этого вопроса. Иллюзия оказалась беспочвенной, стало ясно, что понять природу расслоения совершенно необходимо. Следует отдать должное этим формальным поискам, они все же позволили теоретически обнаружить очень примечательный эффект – предельно расширенную N=8 супергравитацию математически возможно построить двумя способами. Первый способ состоял в поиске наиболее емкой по составу полей геометрии ИРС. Второй же путь, с точки зрения так называемого «здравого смысла», поначалу представляется совсем фантастическим. Оказалось возможным вообще отказаться от понятия расслоения и рассматривать только суперискривления, но не в 4-мерном, а в 10- или 11-мерном пространстве-времени. Количество же полей, характеризующих как будто совершенно различные геометрии (4-мерную искривленно-расслоенную и 11-мерную – только искривленную), оказалось одинаковым! Напомним, что искривление пространства-времени есть мера гравитационного поля. Остается лишь представить себе ситуацию, когда гравитационное поле 11-мерной Вселенной резко анизотропно, напряженность его вдоль семи дополнительных измерений настолько велика, что для выхода в эти измерения не хватает энергетических возможностей. Образно говоря, мы всего лишь ползаем по 4-мерной гиперповерхности 11-мерного пространства-времени.
Для выхода в дополнительные измерения необходим огромный энергетический ресурс. Например, человек может выйти в третье измерение лишь на несколько метров – подпрыгнуть, пользуясь собственным запасом энергии. Для выхода на большие масштабы, например, для полета в космос, требуется уже значительный расход энергии. Маленький жук вообще выходит в третье измерение лишь на несколько миллиметров, практически он живет на плоскости, в 2-мерном пространстве.
Вселенная с сильной анизотропией гравитационного поля по семи измерениям называется Вселенной с компактифицированным пространством-временем. Число физических полей в таком пространстве-времени то же, что и в исходном 11-мерном многообразии, только их динамика развивается на 4-мерной гиперповерхности. Поэтому все эти поля искусственно разделяются на поля, характеризующие небольшую кривизну 4-мерной гиперповерхности (4-мерная супергравитация), и поля, которые в действительности определяют искривление дополнительных измерений. Нами же эти поля воспринимаются как проекции многомерных полей на 4-мерную гиперповерхность, обладающие формальными свойствами полей суперрасслоений. Таким образом, СУСИ предлагает конкретную интерпретацию расслоений, правда, ценой отказа от 4-мерного пространства-времени, привлечения дополнительных измерений и гипотезы об их компактификации («свертке» дополнительных измерений).
Очевидна необходимость изучения всех возможностей, предоставляемых многомерными геометриями, с целью выбора среди них того варианта, который был бы адекватен наблюдаемой реальности. В этой области исследований произошел еще один идеологический прорыв. Начнем с того, что со времен Эйнштейна мы рассматривали поле (или суперполе), состоящее из конечного числа компонент, Это относилось и к единому суперполю для 4-мерного искривленно-расслоенного пространства, и к единому супергравитационному полю, описывающему искривление 11-мерного пространства. Казалось, что цель единой теории поля буквально соответствует ее названию – найти единственное (хотя и многокомпонентное) поле, соответствующее геометрии. Как теперь ясно, формально математически построить модели такого поля можно, но согласовать их предсказания со свойствами наблюдаемого мира не удается. А можно ли вообще описать реальный мир в терминах единого геометризованного суперполя? Достаточно ли для этого одного суперполя? Должен ли поиск ответа на эти вопросы идти путем последовательного количественного усложнения теории – два, три и более суперполей? Мышление теоретиков на этом этапе совершило беспрецедентно мощный скачок – вместо введения дополнительных суперполей, в рассмотрение вводится сразу бесконечное число суперполей, но с тщательно согласованными свойствами. Такая бесконечно-счетная система полей с согласованными свойствами получила название суперструны.