15.4 Диалектика отношений симметрия-асимметрия

Симметрия и асимметрия – две органически связанные между собой противоположности объективного мира. Они предполагают и взаимоохватывают друг друга. Наличию симметрии сопутствует асимметрия: так симметрия кристаллов порождает анизотропию физических свойств. Симметрия выступает как форма, скрывающая асимметрию и наоборот.

Асимметрия выполняет в живом структурообразующую, созидающую функцию. Одновременно асимметрия в живом является носителем скрытых высших форм симметрии. Универсальность симметрии тесно взаимосвязана с универсальностью асимметрии. Единство симметрия - асимметрия определяет сущность логики развития природы.

Симметрия обладает такой всеобщностью, что какую бы сферу природы мы ни взяли, она сразу же становится осязаемой. Поэтому тема симметрии при детальном рассмотрении оказывается неисчерпаемой.

В неисчерпаемости симметрии – нашли отражение материальное единство мира и его многообразие, всеобщность взаимосвязей всего сущего, их вечности, устойчивости и одновременно движения, эволюции, изменчивости. В симметрии отразились все грани сложного мира и именно поэтому симметрия в естествознании лежит в основе современной феноменологии.

15. Современная единая физическая картина мира

16.1 Модель единого физического поля и многомерность пространства—времени

Перед рассмотрением единого описания всех физических явлений следует вкратце упомянуть о попытках создания моделей единого физического поля (ЕФП). Такие попытки неоднократно предпринимались, начиная с Эйнштейна. Хотя до настоящего времени ЕФП не разработана, можно отметить, что С. Вайнберг, Ш. Глэшоу и Э. Салам в 1967 г. показали, что слабое и электромагнитное взаимодействия есть одно и то же электрослабое взаимодействие, проявляющееся при энергиях свыше 100 ГэВ. При меньших энергиях спонтанно нарушается симметрия между ними и в обычных условиях мы наблюдаем их как разные поля и взаимодействия. Ш. Глэшоу и Г. Джордан в 1979 г. предположили, что при энергии свыше 10¹⁴ ГэВ слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия также объединяются. Это так называемая первая теория Великого объединения (ТВО). По этой теории, лептоны могут переходить в кварки и наоборот.

Однако, как мы помним, кварки имеют барионный заряд, не равный нулю, а у лептонов В = 0. Следовательно, здесь уже при таких превращениях нарушается закон сохранения барионного заряда. Кроме того, возникает вопрос, насколько стабилен протон, время жизни которого около 10³⁰—10³² лет. По сравнению со временем существования Вселенной (более 10¹⁰ лет) это время жизни протона значительно больше, чем возраст нашей Вселенной.

Если это действительно так, то возникает гипотеза, что вещество во Вселенной может быть не стабильно. Кроме того, ТВО «разрешает» существование в свободном состоянии кварков и тогда они действительно являются фундаментальными частицами. При энергиях свыше 10¹⁹ ГэВ возможно включение в общую схему объединения взаимодействий и гравитационных полей. Это и есть модель (или теория) супергравитации, или суперсимметрии, ведущая к объединению симметрии ОТО. Частицами-переносчиками должны быть безмассовые частицы со спином S = 2, называемые гравитонами, о которых мы упоминали. Физический вакуум порождает виртуальные (возможные) частицы, которые своей массой создают дополнительное поле тяготения. Согласно ОТО в этом же месте и в тот же момент времени изменяются геометрические свойства пространства—времени, т.е. оно флуктуирует. Согласно такой модели гравитон — это квант флуктуирующего пространства—времени, объединяющий в себе и элементарную частицу, и волну искривления, распространяющуюся по четырехмерному миру. Эффекты, связанные с этим, должны проявляться на так называемых планковских расстоянии и времени:

и

и соответствующей массе

.

Отсюда делается вывод, что в ранние моменты существования Вселенной пространство—время было дискретным, квантованным, как это следует из физического смысла постоянной Планка.

I Волну искривления пространства связывают в теории супергравитации с моделью суперструн. В этой модели в качестве элементарной основы мира служат уже не фундаментальные частицы, а элементарные процессы — колебания бесконечно длинных струн с очень малым размером поперечного диаметра струны. Пο оценкам теоретиков толщина струны 10^-29 см и погонная мacca 10²² г/см, т.е. такие бесконечно протяженные объекты являются очень тонкими и очень тяжелыми. При этом могут возникать резонансы колебаний разных струн, вихри в пространстве, которые можно связать с ритмикой Космоса, циклическими процессами во Вселенной, оказывающими влияние на все процессы на Земле.