Вселенная материальна, то есть состоит из материи, но из чего состоит сама материя? Этот вопрос долгое время озадачивал всех, кто всерьёз размышлял на данную тему, - особенно физиков. Учитывая последние тенденции в фундаментальной науке, мы с моим коллегой Джеффри Эйшеном описали более современный способ видения материи. Мы предлагаем считать её состоящей не из частиц или волн, как думали на протяжении многих лет, а - в более фундаментальном ключе - из фрагментов энергии.
ОТ ПЯТИ К ОДНОМУ
Древние греки были убеждены, что материальный мир построен из пяти базовых элементов, подчинённых вертикальной иерархии. Снизу вверх: земля, вода, воздух, огонь и эфир. Эфир заполнял небеса и вызывал вращение звёзд, видимое с Земли. На протяжении двух тысячелетий концепция мироздания не претерпела серьёзных изменений.
Древние философы считали, что Вселенная состоит из пяти элементов
Затем, около трёхсот лет назад, сэр Исаак Ньютон выдвинул идею, что вся материя составлена из фрагментов, называемых частицами. Спустя полтора столетия Джеймс Максвелл предложил концепцию электромагнитных волн, объясняющую происхождение магнетизма, электричества и света. Частицы рассматривались как «кирпичики» физических тел, а волны - как проявление электромагнетизма. Таким образом широко распространилось представление о том, что вся материя состоит из частиц и волн.
По сравнению с пятью элементами древних греков это было большое достижение, но и новая теория не была лишена недостатков. В известной серии экспериментов с двухщелевой дифракцией свет в одних случаях ведёт себя как частица, а в других - как волна. Поскольку математический аппарат и волновой, и корпускулярной теории дал учёным возможность весьма точно предсказывать поведение материи, они стали описывать макроскопический и микроскопический миры разными законами.
Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности предложил средство от такого разделения. Пользуясь математическим аппаратом, доступным в то время, Эйнштейн смог лучше объяснить некоторые физические явления и разрешить существовавший долгое время парадокс, связанный с инерцией и гравитацией. Но вместо того чтобы усовершенствовать корпускулярную или волновую теории, он ушёл от них в сторону, создав концепцию искривления пространства-времени.
Используя более современный математический аппарат, мы с коллегой предложили новую теорию, способную точнее описать строение Вселенной. Вместо ввода искусственных конструкций типа искривления пространства-времени мы допустили, что существуют более фундаментальные «кирпичики» мироздания, нежели частицы и волны.
Учёные понимают, что частицы и волны - это экзистенциальные противоположности: частица находится в определённой точке, тогда как волна существует везде, кроме точки, из которой она вышла. Мы с коллегой решили, что по логике между ними должна существовать связь.
ПОТОК И ФРАГМЕНТЫ ЭНЕРГИИ
Наша теория начинается с новой фундаментальной идеи - что энергия постоянно протекает через пространство и время. Представьте себе, что энергия течёт по линиям, которые заполняют пространственно-временную структуру Вселенной, никогда не начинаясь, нигде не заканчиваясь и не пересекаясь друг с другом.
Отталкиваясь от идеи Вселенной, сотканной из подобных энергетических волокон, мы стали искать базовый «кирпичик» протекающей энергии. Мы надеялись, что, обнаружив и определив его, сможем его использовать для точных предсказаний поведения объектов во Вселенной в макро- и микроскопическом масштабах.
Математически выбор подобных «кирпичиков» довольно велик, но нам был нужен такой, который имел бы свойства как частицы, так и волны, то есть был бы не только собран в одном месте в виде частицы, но и распределён в пространстве-времени как волна. И нашли ответ: это «кирпичик», который выглядит как сконцентрированная энергия - как в звезде, где плотность достигает максимального значения в центре и убывает к периферии.
К большому удивлению мы обнаружили, что число способов описать концентрацию протекающей энергии весьма ограничено. Из них мы нашли лишь один, работающий в соответствии с нашим математическим выражением энергетического потока, назвав его фрагментом энергии. Для любителей формул запишем его так: A = - ? / r , где ? - интенсивность, а r - функция расстояния.
Используя фрагмент энергии как «кирпичик» материи, мы сконструировали математический аппарат, необходимый для исследователей. Последним этапом было его тестирование.
ПО СТОПАМ ЭЙНШТЕЙНА
Общая теория относительности Эйнштейна оказалась первой теоретической конструкцией, которая позволила точно рассчитать небольшое смещение орбиты Меркурия, а с ней - и смещение перигелия (ближайшей к Солнцу точки орбиты). Эллипс, по которому Меркурий движется вокруг Солнца, медленно поворачивается.
Смещение орбиты Меркурия во времени
Более ста лет назад Эйнштейн для проверки общей теории относительности обратился к эффекту аномальной прецессии орбиты Меркурия и небольшому искривлению пути света, проходящего мимо Солнца. Ни волновая, ни корпускулярная теории не могли их объяснить, но Эйнштейну удалось это сделать с помощью общей теории относительности. Показатели сдвига орбиты Меркурия и искривления света, рассчитанные согласно принятым в ней гипотезам об искривлении пространства-времени, с большой точностью согласовывались с данными астрономических наблюдений.
Если наша новая теория, заменяя понятия частицы и волны предположительно более фундаментальным элементом, поможет решить и эти задачи, она получит солидное подтверждение.
Для описания прецессии орбиты Меркурия мы смоделировали Солнце как колоссальный стационарный фрагмент энергии, а Меркурий - как меньший фрагмент энергии, но тоже огромный и медленно движущийся. При описании эффекта искривления света Солнце моделировалось аналогичным образом, а фотон - как микроскопический фрагмент энергии, который движется со скоростью света. В обоих случаях мы рассчитывали траектории движущихся фрагментов и получили те же результаты, что даёт общая теория относительности. Мы просто остолбенели!
Уже на начальном этапе работы мы смогли показать, что новый «кирпичик» материи способен точно моделировать поведение тел - от громадных до микроскопических. Там, где пасуют частицы и волны, отлично работает понятие фрагмента энергии. Таким образом, для физиков-теоретиков и практиков энергия может стать единственным универсальным «кирпичиком», позволяющим математически моделировать реальность и дать людям новое представление о том, как Вселенная устроена на глубинном уровне.
Об авторе: Ларри Сильверберг - профессор Университета штата Северная Каролина.
Источник: https://zen.yandex.ru/media/energovector/v-okeane-energii-60348759084cc3452467f6d2
