Анатолий Бич - Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени
Иными словами, частицы в условиях космического вакуума испытывают наименьшее гравитационное воздействие как от собственного поля тяготения, так и от внешних масс среди всех субъектов Вселенной. С другой стороны, субъекты микромира (от субчастиц до ядер атомов и атомов) обладают высокой внутренней энергией. Насколько огромна внутренняя энергия, заключенная внутри ядра, стало более понятно в 60-х годах, когда была предложена кварковая модель ядра.
Можно сделать вывод, что субъекты микромира, обладая определенной внутренней энергией при почти нулевом гравитационном воздействии, обладают максимальным темпом собственного времени.
Таким образом, с определенной долей уверенности можно утверждать, что максимальным темпом времени обладают локальности межгалактического вакуума и, может быть, объемы пространства, в которых происходит взрывоподобное превращение энергии вещества в энергию излучения.
…И сразу же появляется искушение установить, каков же минимально возможный темп времени во Вселенной?
Впрочем, сколь ни велико это искушение, необходимо задержаться, чтобы дать некоторые пояснения. Во время одного из обсуждений первой книги {2} мне был задан вопрос: на каком основании я говорю о том, что внутренней энергией обладают все элементарные частицы. Я ответил, что внутренней энергией с неизбежностью должны обладать все частицы, имеющие внутреннюю структуру. После этого мне не без удовольствия напомнили, что, как известно из учебников, электрон — это точка, имеющая электрический заряд. Сегодня мне предоставляется возможность сообщить следующее: вряд ли правильно рассматривать элементарные частицы без учета их взаимодействий, более того, есть хотя и экстравагантное, но достаточно серьезное мнение о том, что изолированные частицы (по крайней мере, некоторые) вообще не могут быть обнаружены, т. е. их как бы и нет, без взаимодействий. Взаимодействия настолько жестко связаны с самими частицами, что частицы правильнее рассматривать как относительно изолированные комплексные системы: частица плюс микрочастица или частица плюс поле. При таком подходе сомнения в том, что частицы обладают внутренней энергией, должны отпасть. Что касается электрона, то кроме того, что, «известно из учебников», есть серьезные работы в области квантовой электродинамики, в соответствии с которыми движущийся электрон — это сгусток заряженной материи, неотделимой от его собственного поля… {34, 35}
А вот точка зрения О. Зайцева: «Микрочастица не имеет четко очерченных границ, ее нельзя представить в виде крошечного шарика, окруженного виртуальным облаком частиц — переносчиков взаимодействий. Любая микрочастица — это определенным образом организованное скопление фотонов. Пространственной границей покоящейся микрочастицы может считаться поверхность объемной фигуры (не всегда правильной геометрической формы), вне которой оказываются нулевыми все поля частицы, за исключением гравитационного»{45}. Что касается самого фотона, то проблема наличия у него внутренней энергии будет оставаться дискуссионной до тех пор, пока не будет окончательно решен вопрос о том, что это вообще такое. В настоящее время понятие внутренней энергии фотона, вероятно, может быть увязано с его взаимодействиями и с энергией вихревого вращения фотона.
Так какой же у Вселенной может быть минимальный темп времени?
Интуиция и все тот же здравый смысл подсказывают, что субъекты, обладающие самым замедленным темпом времени, должны быть среди небесных тел, испытавших коллапс, например среди нейтронных звезд — объектов, обладающих огромной плотностью и гигантскими силами притяжения.
Здравый смысл говорит также, что очень незначительной внутренней энергией должны обладать «мертвые» космические тела, которые охладились до температуры, близкой к абсолютному нулю (-273 °C). Казалось бы, сочетание огромной плотности и сверхнизкой температуры у тел, переживших коллапс, делает их явными лидерами среди претендующих на роль субъектов с минимальным темпом времени. Но не все так просто. Даже при такой немыслимо низкой температуре внутренняя энергия в этих телах не равна нулю. И это, на первый взгляд, удивительно, ведь все движения внутри таких тел должны были бы замереть (тепловое движение равно нулю). Но даже в этих телах электроны совершают некие движения… Нет ли тут противоречия с теорией? Нет. «Оказывается, частицы определенного типа (например электроны, протоны и нейтроны) обладают тем свойством, что в ограниченном объеме в низшем энергетическом состоянии может находиться лишь строго определенное количество частиц. Если это число превышено, то даже при абсолютном нуле температуры в системе будут присутствовать и частицы с более высокой энергией…» Это явление было открыто Вольфгангом Паули. (Принцип исключения Паули гласит: «Две одинаковые частицы со спином 1/2 не могут (в пределах, которые даются принципом неопределенности) обладать одновременно и одинаковыми положениями в пространстве, и равными скоростями».) Вот почему давление в системе, пребывающей в космическом холоде, и, соответственно, внутренняя энергия всегда отличны от нуля.
Эта закономерность проявляется и при коллапсе космических объектов. При увеличении плотности тела в определенном его объеме находится все меньше частиц с малой энергией. Напротив — растет число электронов с высокой кинетической энергией. Даже у черных дыр, несмотря на чудовищно огромное собственное поле тяготения, их внутренняя энергия не может быть равной нулю. Учитывая ранее изложенное, а также то, что достоверность существования черных дыр все еще под вопросом, мне представляется, что наиболее подходящими кандидатами на роль объектов, обладающих наименьшим темпом собственного времени, могут считаться как космические тела, пережившие коллапс, так и тела, исчерпавшие ресурсы ядерных процессов, — «умершие» звезды, охладившиеся до абсолютного нуля, но не сжавшиеся, например «черные карлики».
Давление в охладившемся, но не сжавшемся объекте не должно разрушать атомы железа в кристалле, а это соблюдается примерно до давления 105 Н/мм2, при этом в каждом объеме минимальное число электронов будет переходить в состояние с более высоким уровнем энергии.
Вышеназванным условиям отвечают объекты с активной гравитационной массой, равной или меньшей, чем две массы Солнца. Согласно эйнштейновской теории гравитации такие объекты будут обладать статическим устойчивым состоянием, т. е. сжиматься не будут.
Таким образом, можно считать, что минимальным темпом собственного времени обладают «сгоревшие» холодные космические тела с массой не более двух солнечных масс, а также, возможно, сколлапсировавшие объекты типа нейтронных звезд.
Такие объекты, обладая минимальным темпом времени, расположатся на противоположном конце гигантской шкалы, вторую крайнюю точку которой уже заняла частица (или локальность) в межгалактическом вакууме.
Внутри этой удивительной шкалы находятся (каждый со своим собственным временем) и планеты, и материальные поля, и звезды: обычные и белые карлики, и красные гиганты, и электроны, и квазары, и мы с вами, уважаемый читатель.
Возникает, конечно, серьезный вопрос: как сравнивать собственное время у столь различных материальных систем. Можно задачу несколько упростить — рассматривать собственное время всевозможных космических тел без учета внешнего гравитационного воздействия на них (когда оно незначительно); можно также считать, что они находятся в состоянии покоя, т. е. рассматривать их относительно систем отсчета, совмещенных с ними. Собственное время этих тел будет зависеть только от их внутренней энергии и от собственного гравитационного притяжения. Это собственное время можно считать внутренним собственным временем.
Но как сопоставить эти «времена»? Ведь во Вселенной нет какой-либо особой привилегированной (неподвижной) системы отсчета и, рассматривая наши тела относительно различных систем, мы с неизбежностью вносим путаницу и не сможем сравнить темпы времени различных тел. Может быть, сравнивать ход времени у различных субъектов относительно Земли? (По крайней мере, до тех пор, пока мы не знаем других разумных обитателей Вселенной.) Можно, но неудобно, явно неудобно для тел, расположенных недалеко.
К счастью, идеи есть, и мне они представляются удачными и потому перспективными. Я имею в виду, например, работу А. Ефимова и А. Шпитальной. Авторы использовали 128 астрометрических квазаров, взятых из каталога внегалактических источников, составленного лабораторией реактивного движения Калифорнийского института.
«Квазарная система координат будет практически неподвижной… в течение нескольких тысяч лет, т. к. весь массив квазаров находится от Солнечной системы на расстоянии более 700 млн. световых лет. Такая система координат даст возможность, к примеру, изучать движение Солнечной системы в одной и той же неподвижной (выделено мною. — А.Б.) системе координат…» {46}
