Задание письменной контрольной работы стр. 18 Примерные вопросы зачета стр. 68 Введение. Цели, задачи и место концепций современного естествознания в учебном процессе. Цель icon

Задание письменной контрольной работы стр. 18 Примерные вопросы зачета стр. 68 Введение. Цели, задачи и место концепций современного естествознания в учебном процессе. Цель



Смотрите также:
1   2   3   4
Тема 2. Содержание и основания современной физики, биологии и космологии.

Хван М.П. Неистовая вселенная: от большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн.-М,:ЛЕНАНД, 2006.-406 с.

Хван М.П. Доктор философских наук, профессор Российского университета дружбы народов. Автор книг по проблемам симметрии в физике частиц, астрофизике и космологии, в том числе монографий. «Философия и симметрия», «Разум в поисках симметрии ,законов и кварков» и др. В предлагаемой книге автор на основе принципов и законов нелинейной динамики выявляет общенаучный смысл достижений современной физики частиц, астрофизике и космологии, в частности исследует финальные стадии эволюции звезд- белых карликов, нейтронных звезд, черных дыр. В предлагаемом фрагменте книги речь идет об эффекте открытом Хокингом (английский физик и астроном, установил, что черные дыры могут «испаряться», т. е. терять энергию и вещество).

Пока нам известны следующие финальные стадии эволюции звезды:

1) белые карлики, плотность вещества которых составляет 1 000 тонн в одном кубическом сантиметре, с размером 104км;

2) нейтронные звезды, с радиусом 10 км, т. е. в тысячу раз меньше размера белых карликов; но зато плотность нейтронного вещества, находящегося в жидкой сфере в центре нейтронной звезды, в миллиард раз больше плотности белых карликов.

Нейтронная звезда — область физической реальности, постигнутая нами с помощью наблюдения и теоретических представлений современной астрофизики, физики элементарных частиц и космологии. Нейтронная звезда, таким образом, — физическая реальность, о которой мы имеем разумное представление: она является наблюдаемой в эксперименте физической реальностью и теоретически нами объяснимой, понимаемой вещью.

Что касается черных дыр, то большинство специалистов по астрофизике, космологии и физике частиц убеждены в физической реальности их существования. Все наблюдаемые данные косвенно подтверждают их существование, но о непосредственном их наблюдении пока не может идти речи: они существуют, но пока они непосредственно не наблюдаемы в силу их малого размера. Поэтому специалисты-ученые пишут о кандидатах в черные дыры.

И все же, спрашивается, почему у научной (не только) общественности они вызывают такой повышенный интеллектуальный интерес? Нам представляется, этот всеобщий духовный (не только интеллектуальный) интерес вызывается слишком радикальной необычностью и неожиданностью появления на небосводе нашей Вселенной черных дыр как феноменов, существование которых абсолютно несовместимо не только с нашим привычным, обыденным представлением о феноменах в нашем обитаемом мироздании, но их существование несовместимо с идеями, законами, принципами современной астрофизики, космологии и физики частиц: природа настолько глубока и необычна, что наш ум не способен предугадать ее сущность.

Считают, что все совершенное, прекрасное, гармоничное, все красивое в нашем мироздании — необычно и неожиданно: черные дыры также необычны и неожиданны. Они парадоксальны (doxa — мнение, а para — сверх, по-гречески). Черные дыры противоречат как мнению, так и эпистеме как научному разумному знанию. А в философском аспекте черные дыры ломают все наши традиционные философские представления о мироздании — триединстве материи, пространства и времени в точке сингулярности.

Если говорить о философии Вселенной, то черные дыры представляют собой осевую и стержневую проблему ее: они требуют от нас совершенно иных представлений о материи, пространстве и времени, об их триединстве в сингулярности как точке бесконечной плотности материи и искривленного пространства-времени, где пространство R = 0 и время t = 0.

Поэтому для правильного понимания и философского решения проблемы сингулярности в черных дырах необходимо, во-первых, признание многомерности пространства (исчезает трехмерность пространства, но оно как многомерное остается), а во-вторых, признание множесвенности мульти-вселенных в Мега-Вселенной.

И все же нам хочется особо подчеркнуть, что изучение и исследование черных дыр показывает, насколько были правы и прозорливы А. Эйнштейн, К. Шварцшильд и Риман как основоположник неевклидовой геометрии и замкнутого мира.

…вся история человеческой мысли (мифологической, религиозной, философской, научной и т. д.) показывает: поиск первоначала (первосущности) всегда и везде находился в центре пристального внимания всех мыслителей всех эпох — мифологических, религиозных, философских, научных и т. д.

И только во второй половине ушедшего (XX) века, в муках и страданиях человеческих судеб, приходит просветление в великих умах человечества о сингулярности как начале Большого взрыва. Оно, т. е. просветление, было достигнуто талантом, усилиями целой плеяды замечательных мыслителей — астрофизиков, космологов и физиков частиц, ученых самых разных континентов: советских — Л. Д. Ландау, С. С. Шкловский, Я. Б. Зельдович, И. Д. Новиков, А. Д. Дорошкевич, А. А. Старобинский и др.; английских — С. Хокинг, Р. Пенроуз и др.; американских — Дж. Уилер, Ч. Мизнер, К. Торн и др.

И все же, почему стало возможным это просветление блестящей и экстравагантной идеи сингулярности в черных дырах? Непосредственным источником просветления идеи сингулярности является открытие странного и загадочного объекта — квазаров. В 1963 г. Г. Шмидтом, а затем в 70-е гг. лавинообразное открытие пульсаров как нейтронных звезд, предсказанных нашим великим советским физиком Л. Ландау. Именно в 70-е гг., в связи с исследованием и изучением квазаров, ядрами которых могут быть черные дыры, главный гравитационист современности Джон Уилер высказал свою глубокую озабоченность, утверждая, что теоретическая физика вступила в глубокий кризис: сингулярность в черных дырах ввергла теоретическую физику (т. е. совокупность современных астрофизики, космологии и физики частиц) в невиданный до сих пор глубокий кризис, затронувший и расшатавший саму философскую основу современной теоретической физики — триаду материи, пространства и времени: сингулярность — точка бесконечной плотности материи и бесконечного искривления пространства-времени, равного нулю.

Поэтому глубокая и тревожная озабоченность главного гравитациониста Дж. Уилера, нам представляется, заключается в философском кризисе триады материи, пространства и времени. Этот научный и философский кризис — точка бифуркации как точка неустойчивости: она является поворотным пунктом появления нового взгляда на мир. И развитие науки и научного познания подчиняется законам бифуркации и катастрофы: новое рождается через эти законы бифуркации и катастрофы.

В этом философском ракурсе особая заслуга в поиске выхода из кризисного состояния современной теоретической физики принадлежит двум английским ученым физикам-теоретикам Стивеггу Хокингу и Роджеру Пенроузу, которые в своих работах внесли значительный вклад в теоретическое упорядочение и обоснование проблемы черных дыр и сингулярности, несмотря на то, что их взгляды даже в принципиальных вопросах не всегда совпадают. Я не имею права не отметить тот большой вклад, который был внесен в решение проблемы черных дыр нашими советско-российскими учеными во главе с академиком-маэстро Б. Я. Зельдовичем, его учениками и сотрудниками — И. Д. Новиковым, А. Д. Дорошкевичем, А. А. Старобинским и многими другими: Стивен Хокинг в своих книгах «Краткая история времени» и «Черные дыры и молодые Вселенные» отмечает, что он дважды посетил Советский Союз в начале 70-х и 80-х гг., и в своих беседах с академиком Б. Я. Зельдовичем много интересного почерпнул о черных дырах и об истечении из черных дыр частиц.

Истина всегда рождается в диалогах и муках: она никогда не является сразу в завершенном виде. Она является нам в виде заблуждения.

Если посмотреть в ретроспективе в философском ракурсе на развитие космологии как науки о Вселенной в целом ее структурной организации и эволюции, то совершенно очевидно, что выработка понятия сингулярности как начала всех начал невозможна была, да в этом и не было необходимости, в стационарной Вселенной Эйнштейна. Только нестационарная модель Вселенной А. Фридмана предполагает необходимость первоначала. Это — первое. А второе — Большой взрыв горячей Вселенной Г. Гамова — является непосредственной предпосылкой поиска сингулярности как первоначала всех начал: сингулярность катастрофически взрывается, и рождается наша Вселенная.

Главная цель эффекта С. Хокинга в философском аспекте состоит в превращении черной дыры в белую дыру: белая дыра — черная дыра, излучающая частицы, в том числе суперсимметричные суперпартнеры и их трансмутации с известными нам частицами. В черную дыру заходит одна материя, а через белую дыру выходит другая материя: точно так же в черную дыру заходит одно пространство-время, а выходит через белую другое пространство-время. В черную дыру заходит макроскопическое, а через белую дыру выходит микроскопическое: макроскопическое и микроскопическое взаимообратимы.

Исследование эффекта Стивеном Хокингом основывается на особенностях квантовой механики (неопределенности Гейзенберга, случайность, вероятность, стохастичность, хаос, квантовые флуктуации, дуализм волны и частицы, виртуальные частицы и античастицы и т. д.).

При этом С. Хокинг считает, что виртуальность, как рой частиц и античастиц, является основным источником истечения черной дырой частиц:

1) пара частица - античастица падает в черную дыру и исчезает в ней;

2) один член виртуальной пары частица — античастица падает в черную дыру, а другой — вылетает из черной дыры и улетает в бесконечность;

3) частица и античастица обе аннигилируют.

Квантовая механика позволяет вырваться частице из черной дыры, чего не позволяет классическая механика. Однако в ядерной физике и атомной существует много ситуаций, когда существует некоторый барьер, который по классическим принципам частицы преодолеть не могут, но через который могут проложить тоннель согласно принципам квантовой механики.

Тщательные расчеты показывают, что выпущенные частицы имеют тепловой спектр, соответствующий возрастающей температуре.



Квантовые флуктуации Флуктуации


Рис. Черная дыра, коллапсирующая и вращающаяся


Стивен Хокинг предполагает существование белых дыр, а Роджер Пенроуз категорически отрицает: белая дыра, согласно С. Хокингу, — дыра с обратным временем, с чем Р. Пенроуз никак не может согласиться. Р. Пенроуз считает, что время как в макромире, так и в микромире абсолютно необратимо: оно абсолютно асимметрично во Вселенной. С. Хокинг считает, что принцип неопределенностей Гейзенбсрга как принцип случайности, неопределенности, непредвиденности, флуктуации — выпадение из общего правила, общего порядка классической физики: виртуальный мир виртуальных частиц и античастиц — мир небытия, как мир вечного становления и флуктуации этих частиц и античастиц и их превращения в реальные, готовые частицы и античастицы. Виртуальность и вещественность являются взаимопроникающими: виртуальное и вещественное взаимообратимы.

Белые дыры — дыры истечения частиц — электронов, кварков, гравитонов и т. д. — и их трансмутации.

Не с классической физики, а с квантовой физики возможно туннелирование: частицам, чтобы попасть в противоположную сторону подножия философских гор, не обязательно с точки зрения квантовой механики подниматься на вершину Эвереста и спускаться к подножию Гималаев. Они могут прорубить туннель сами в подножии гор и выйти на противоположную сторону Гималаев.

Где-то, на еще неизвестном уровне Вселенной, систематически, постоянно происходит коллапс, который превращает барионную материю в «темную материю» и наоборот: микромир систематически образуется и через белую дыру проявляется.

Частица-волна не есть бильярдный шар, теннисный мяч или футбольный мяч: по закону абсолютности они не могут находиться в состоянии покоя, которого вообще нет в природе. Бильярдные шары, теннисные мячи или футбольные по внутренней сущности есть движущиеся шары или мячи, и игроки только изменяют их направление движения и влияют на их ускорение. А с частицами-волнами совсем обстоит по-другому: они, не подчиняются воле человека. Их движение совершенно свободно: как хотят, так и движутся. Но у них свои законы — законы случайности, вероятности, неопределенностей и т. д.

Квантовый вакуум — виртуальный вакуум, поэтому вакуум как квантовое пространство-время заполнен виртуальной материей: квантовый виртуальный вакуум — квантовый мир флуктуации.

Определенность и неопределенность взаимосвязаны: неопределенность содержит большее количество информации, чем определенность. Из неопределенностей можно получить больше самых различных феноменов, чем из определенности. Неопределенность богаче, содержательнее и разнообразнее, чем определенность: апейрон Анаксимандра, шуньята Шанкары, Дао Лао-Цзы, виртуальный квантовый вакуум Алана Гута и т. д. — все эти неопределенности богаче, чем конкретные определенности (вода, воздух, огонь и т. д.). Поэтому из этих неопределенностей можно получить бесконечное множество самых неожиданных, конкретных вещей. Неопределенность — бесконечное множество степеней «свободы воли» микрочастиц: неопределенность содержит множество каналов эволюции частицы, выбор одного из каналов эволюции случаен. Неопределенность — это многоканальность эволюции частиц, поэтому она непредсказуема: частица как хочет, так и поступает.

Итак, мы рассмотрели:

1. Принцип соотношения неопределенностей В. Гейзенберга, который является фундаментальным принципом, лежащим в основе всей квантовой материи и которому так или иначе подчиняются все микрочастицы. Соотношение неопределенностей — принцип радикального пересмотра фундаментальных принципов и отказа от почитаемых классической физикой положений, таких как точное знание значения двух сопряженных величин — координаты и импульса, особенно излюбленных принципов строго однозначного детерминизма и привычного понятия о траектории и т. д.

Одним словом, принцип соотношения неопределенностей в философском отношении говорит о переходе в иной, новый мир, квантовый мир микрочастиц, где нами должны быть радикальнейшим образом пересмотрены фундаментальные философские и научные воззрения на мир классической физики — строгий детерминизм, строгие динамические законы и одновременно точное знание значения координаты и импульса и т. д.

Новый, квантовый, мир — мир новых, квантовых закономерностей микрочастиц — законы вероятностей, случайностей, стохастики, хаоса и хаотизации и т. д. Все эти квантовые закономерности связаны с тем обстоятельством, что сама внутренняя природа микрочастиц как дуалистическая частично-волновая сущность неопределенна: частично-волновая природа сама по себе неопределенна. Эту дуалистическую сущность микрочастиц мы понимаем как множество степеней «свободы воли» частиц: микрочастицы обладают множеством степеней «свободы» выбора путей своего поведения, эволюции и взаимодействия с другими микрочастицами. Неопределенность как внутренняя дуалистическая сущность микрочастицы означает еще и то, что у нее многоканальность путей эволюции: выбор ею одного из множества каналов эволюции может быть абсолютно случайным.

Итак, квантовая неопределенность микрочастиц как их дуалистическая частично-волновая сущность обусловливает:

А. Множество «свободы воли» (в метафорическом смысле) выбора у микрочастиц: не одна или две степени свободы у микрочастицы, а множество степеней свободы действия у частиц, их поведения и эволюции.

Б. Поэтому у частиц многоканальность их путей развития и эволюции: выбор одного из множества путей развития и эволюции не строго детерминирован, а может быть случайным. (Например, проблема туннелирования: по законам классической физики частице, чтобы быть по другой стороне Гималайских гор, необходимо, обязательно, нужно подняться на вершину Эвереста и затем спуститься вниз к подножию Гималайских гор. А по законам квантовой физики частице вовсе нет необходимости подниматься на Эверест: по законам квантового туннелирования частица сама может прорубить у подножия гор тоннель и через этот тоннель выйти на другую сторону Гималайских гор, к их подножию.)

То, что невозможно в классической физике, осуществимо по законам квантовой физики. Поэтому мы не должны удивляться и недоумевать эффекту Стивена Хокинга как истечению черной дырой частиц и излучения: черная дыра излучает и может излучать частицы (как фундаментальные, так и элементарные частицы) как гравитоны и гравитино как частицы — претенденты на роль «темной материи».

2. Второй вопрос, на котором мы остановились, — это проблема физического вакуума: сразу же отметим, что пустого пространства, не заполненного материей (гравитационной или же барионпой), нет в мире. В реальном физическом мире нет и не может быть ни пустого пространства Демокрита, ни пустого абсолютного пространства Ньютона; нет и не может быть ни шуньята великого Шанкары, ни пространства и времени китайского мудреца Лао-Цзы: триединство пространства, времени и материи абсолютно.

Даже в точке бесконечной сингулярности в черных дырах пространство и время абсолютно не исчезают, хотя они теряют свой реальный статус: они находятся в ком-пактифированном виде, т. е. невидимом, латентном состоянии. Если в точке бесконечной сингулярности пространство-время абсолютно не исчезают, то откуда же появляются они в белой дыре? Поэтому нам представляется не совсем корректным корреспондирование пространства-времени только с рождением Вселенной после Большого взрыва: пространство-время должно быть корреспондировано не с рождением Вселенной после Большого взрыва, а с вечно самосохрапяющсйся материей.

Вселенная рождается и уничтожается, рано или поздно, через миллиарды миллиардов лет, исчезнет в результате коллапса, но материя самосохраняется в точке сингулярности, чтобы родить новую Вселенную. Еще раз мы хотим подчеркнуть, что в философском отношении концепция бесконечного расширения в плоском мире, в мире открытом не выдерживает философской критики: если Вселенная — материальная, то она не может быть вечной. Вечна только материя, а Вселенная — высокоорганизованная суперсистема, которая рождается и «живет», изнашивается как высокоорганизованная структура и должна коллапсировать. Нам представляется в этой связи гениальной аристотелевская идея о материи как небытии, да и Платон также придерживался этой точки зрения философского понимания материи: материя как небытие вечна, а Вселенная как суперорганизованная суперсистема — бытие, а оно временно.

Итак, квантовый вакуум — виртуальный вакуум: пространство-время квантового вакуума заполнено роем виртуальных частиц и античастиц, которые непрестанно и непрерывно снуют туда и сюда, сталкиваясь между собой. Поэтому квантовый вакуум представляет собой вечное движение и становление: виртуальные частицы в результате квантовых флуктуации превращаются в готовые, реальные, нам знакомые фундаментальные и элементарные частицы или же виртуальные частицы и античастицы, аннигилируясь, превращаются в излучение. Поэтому образовавшиеся частицы внутри черной дыры в результате квантовых флуктуации могут выскочить из черной дыры, покинуть ее и улететь в бесконечность Вселенной. В результате аннигиляции виртуальных частиц и античастиц образовавшаяся энергия также может черной дырой излучаться во внешний мир.

Вообще в философском отношении складывается очень интересная эпистемологическая ситуация: во-первых, гравитационный коллапс — такое гравитационное сжатие, которое носит катастрофический характер: за считанные секунды и минуты этот катастрофический коллапс в результате сжатия превращает огромнейшую звезду с массой 10, 100 или 1 000 раз больше Мо и с диаметром в несколько миллионов километров практически в точку бесконечной плотности материи и искривленного пространства-времени.

Поэтому нам трудно представить, чтобы такая черная дыра находилась долгое время в стационарном состоянии: вернее всего, такая черная дыра с чудовищной гиперплотностью материи и с чудовищным искривлением пространства-времени представляет собой бифуркацию как точку абсолютной неустойчивости и неравновесного состояния. Поэтому любая квантовая флуктуация может выступить в качестве причины разрушения бифуркации как системы, находящейся в слишком неустойчивом и неравновесном состоянии: причиной разрушения черной дыры как системы бифуркации может быть любая случайная квантовая флуктуация.

Во-вторых, черная дыра — система бифуркации, которая совершенно и абсолютно лишена памяти о своем прошлом: она не помнит своего прошлого. У «черной дыры нет волос» — знаменитая фраза Джона Уилера. О чем она нам говорит? Невращающаяся черная дыра характеризуется только одним свойством — массой, а вращающаяся черная дыра — двумя только свойствами — массой и скоростью вращения. А вся информация о коллапсированном теле, т. е. о звезде, за и внутри горизонта событий в черной дыре исчезает бесследно: черная дыра абсолютно не помнит о своей звезде, которая ее родила. Это означает, что черная дыра как микрокосмос не помнит и не хочет помнить о своем космологическом предке — звезде. Черная дыра как микрокосмос — квантовый микрокосмос, который имеет свои квантовые микроскопические законы вероятности, случайности, стохастики, хаоса и хаотизации, нелинейности, неравновесности, неустойчивости и т. д.

Поэтому мы не должны удивляться и недоумевать, если черная дыра будет излучать частицы и античастицы, а также гравитоны и другие микрогравитационные частицы-претенденты на роль частиц «темной материи», ибо превращение космического тела — звезды — в микрокосмос черной дыры есть одновременно преобразование коллапсом макрогравитации в микрокосмическую гравитацию. Квантовая гравитация должна быть квантовой микрогравитацией в отличие от макрогравитации ОТО Эйнштейна. В этом состоит трудность в построении теории квантовой гравитации. Мало того, чтобы микрогравитация была квантовой, необходимо существование микрогравитационных частиц как частиц «микротемной материи».

Следовательно, черная дыра есть воплощение двух основных типов материи — барионной материи и «микротемной материи»: в этом заключаются секрет и тайна черной дыры. Поэтому-то мы можем надеяться, что черная дыра как микрокосмическое тело будет и, действительно, излучает частицы как барионной материи, так и «микротемной материи».

А чтобы понять и объяснить научно-теоретически, т. е. физико-математически, необходим переход от философии к построению теории квантовой микрогравитации.

В-третьих, таким образом, в черной дыре образуются совершенно новые типы материи (барионной и «темной»): эта барионная материя не та барионная материя, которая связана со сколлапсированным телом-звездой, а совершенно новая, барионная материя, которая проявляется в белой дыре: между черной дырой и белой дырой существует кротовая нора, их соединяющая. А у самой кротовой норы существуют топологические ручки, которые из чудовищно-гиперплотной материи в черной дыре творят и созидают новые материи (как барионную, так и «микротемную»).

Как отмечает Стивен Хокинг, заходит в черную дыру одна материя, а через белую дыру выходит совершенно другая материя. А механизмом этого преобразования и творения другой, новой, материи является кротовая нора с ее топологическими ручками. Все это — философское метафорическое изображение, а на самом деле во Вселенной черная дыра может образоваться в одном участке Вселенной, а белая дыра может находиться космически далеко, на другом участке Вселенной. Большой взрыв — белая дыра, рождающая нашу Вселенную, а то начало всех начал Большого взрыва — сингулярная точка в черной дыре.

Поэтому философское осмысление и понимание тайны черной дыры так важны и существенны, ибо в ней лежит ключ ко всем фундаментальным тайнам Вселенной: черная дыра подобна молекулярной структуре ДНК, которая является ключом ко всему живому миру живых организмов.

В-четвертых, проблема черных дыр — это проблема, прежде всего, коллапса вообще: коллапсировать может вся (любая: то ли барионная, то ли «темная») материя. Кроме черных дыр гравитационного происхождения (т. е. в результате гравитационного коллапса) существуют (т. е. ученые физики и космологи предполагают) черные дыры негравитационного происхождения: они называются мини-черные дыры, первобытные, родившиеся в самую раннюю эпоху Большого взрыва. Эти первобытные мини-черные дыры не являются черными дырами гравитационного происхождения, а черными дырами Большого взрыва. По размерам они — мини-черные дыры — должны по всем данным и расчетам существовать во Вселенной. Пока эти первобытные мини-черные дыры не обнаружены, но ученые-специалисты (С. Хокинг и др.) уверены, что они в различных уголках нашей Вселенной существуют, в том числе и в нашей галактике.

Первобытные мини-черные дыры, в силу их малого размера, очень трудно опытным путем обнаружить: эти первобытные мини-черные дыры с размером протона и нейтрона — 10-13 см — обладают плотностью материи в миллиарды тонн. В случае обнаружения такой мини-черной дыры ее можно использовать для получения энергии, равной мощности десятков крупных электростанций.

Даже ни одна обычная черная дыра, образованная в результате гравитационного коллапса из звезды, пока не обнаружена учеными экспериментом: размер обычной черной дыры составляет меньше 1 000 км. Поэтому очень трудно также обнаружить такие черные дыры, разбросанные в необъятных просторах нашей Вселенной и не излучающие свет как индикатор познания.

И все же будем надеяться, что когда-нибудь, через 10, 20 и т. д. лет, человечество оседлает эти черные и мини-черные дыры и будет иметь неисчерпаемый и экономичный источник получения энергии для нужд мирного существования.

Черные дыры во Вселенной должны существовать, ибо они — одна из фундаментальных и универсальных форм самосохранения материи, ее абсолютной неуничтожимости и несоздаваемости.

Мы рассмотрели проблему физики черных дыр и отметили, что физика черных дыр основывается на трех законах:

1. Законы сохранения энергии, массы, импульса и углового момента.

2. Второй закон физики черных дыр гласит, что площадь поверхности горизонта событий не уменьшается никогда: он может только возрастать. В этом отношении закон возрастания площади поверхности горизонта событий черных дыр и второй закон термодинамики как закон возрастания энтропии изолированной системы сходны: это сходство двух законов природы является проявлением внутреннего их подобия.

3. Третий закон физики черных дыр гласит, что поверхностная гравитация как мера силы гравитационного поля есть область тех световых волн, которым не удалось вырваться из оков черных дыр: поверхностная гравитация черной дыры сходна с температурой как мерой тепловой энергии. Мало того, между поверхностной гравитацией черных дыр и температурой имеется внутреннее их тождество, ибо существует тождество их распределения во всех точках.

Таким образом, между физикой черных дыр и термодинамикой существует не только сходство, но и внутреннее тождественное их подобие. Это обстоятельство имеет фундаментальное значение для изучения и понимания природы черных дыр: черные дыры излучают частицы как абсолютно черное тело. Черные дыры излучают частицы как раскаленное докрасна тело. Поэтому Стивен Хокинг высказал ставшую знаменитой фразу: «Черные дыры не так уж черны».

В философском осмысливании эта знаменитая фраза Стивена Хокинга означает, что черные дыры превращаются в белые дыры как дыры, излучающие частицы и излучение в виде фотонов.

Одним словом, для нас важно то обстоятельство, что черные дыры не так уж черны, а могут и действительно становятся белыми дырами истечения элементарных и фундаментальных (кварки и лептоны) частиц, а также фотонов в виде излучения, нейтрино, глюонов и т. д.

Это был действительно революционный прорыв в интерпретации, понимании и осмысливании природы черных дыр, совершенный Стивеном Хокингом. Мы до сих пор в нашей работе, рассматривая проблему черных дыр, постоянно подчеркивали, что в коллапсирутощей черной дыре вся информация о коллапсированной звезде исчезает, ибо невращающаяся черная дыра характеризуется одним свойством — массой, а вращающаяся черная дыра характеризуется только двумя свойствами — массой и скоростью вращения, а вся информация о коллапсированном теле (т. е. о звезде) исчезает в коллапсирующей черной дыре. Кроме того, мы постоянно подчеркивали, что на горизонте событий черных дыр и под ним сила гравитационного притяжения настолько сильна, что даже свет не может вырваться из черных дыр и улететь в бесконечность. Если свет не может вырваться из черных дыр, то ничто не может вырваться из них, ибо скорость света — предельная, поэтому ничто не может иметь скорость большую, чем скорость света.

В чем же состоит революционный прорыв, совершенный Стивеном Хокингом, в философском понимании природы черных дыр?

Во-первых, он заключается в радикальном пересмотре самого методологического подхода к пониманию природы и сущности черных дыр: черная дыра не объект классической физики, т. е. общей теории относительности Эйнштейна как классической теории, а объект квантовой физики, точнее, теории квантовой гравитации, которая должна быть сформулирована и создана. Поэтому именно так актуальна настоятельная необходимость построения калибровочной теории квантовой гравитации; во-вторых, мы должны четко и ясно представить различие между коллапсированным телом (т. е. звездой) и коллапсирующей черной дырой: вся информация о коллапсированном теле исчезает в коллапсирующей черной дыре. Остается у невращающейся черной дыры только одна информация о массе как одной характеристике ее, а у вращающейся черной дыры остаются лишь две характеристики — масса и скорость вращения. Можно сказать, что у черной дыры отсутствует память о прошлом, т. е. о коллапсированной звезде как ее «предке»: черная дыра забывает о прошлом как классическом предке — звезде. В этом проявляется и нелинейность катастрофического появления черных дыр в результате гравитационного коллапса: коллапс — катастрофическая нелинейность, забывающая о прошлом.

В-третьих, звезда есть объект классической физики, т. е. общей теории относительности Эйнштейна, а черная дыра есть объект квантовой теории квантовой гравитации. Поэтому это различие необходимо четко и ясно представить:

Если мы к исследованию природы черных дыр и пониманию их сущности будем подходить с позиции классической физики, т. е. общей теории относительности Эйнштейна, то неизбежно и неотвратимо мы приходим к признанию сингулярности как точке бесконечной плотности материи и искривленного пространства-времени: в точке бесконечной сингулярности пространство-время теряют свой реальный статус. Пространство самозамыкается и компактифируется, а время останавливается. А для избежания всех этих аномалий, связанных с бесконечной сингулярностью, необходим квантово-гравитационный подход к исследованию и пониманию природы черных дыр.

Квантово-калибровочный подход к черным дырам предполагает понимание квантовой сущности мира микрочастиц:

1) принцип неопределенностей В. Гейзенберга как основополагающий принцип мира микрочастиц;

2) квантовый вакуум как виртуальный вакуум с ненулевой энергией;

3) принцип квантовых флуктуации, т. е. случайности, вероятности, неопределенности, непредсказуемости и т. д.

Принцип неопределенностей Вернера Гейзенберга нас интересует с точки зрения философского видения мира микрочастиц: во-первых, принцип неопределенностей является всеобщим и универсальным принципом. Из принципа неопределенностей В. Гейзенберга вытекают три философского порядка следствия:

1) познание микрочастиц носит вероятностный характер: классическое точное знание заменяется квантово-вероятностным знанием;

2) строгий детерминизм как однозначное знание причинно-следственной связи и зависимости между явлениями заменяется индетерминизмом как неоднозначным вероятностным принципом причинности;

3) само классическое понятие траектории движения частиц лишается физического смысла: в силу дуалистической природы частицы-волны осуществляется многомерность ее движения в пространстве-времени.

Одним словом, принцип неопределенностей В. Гейзенберга как фундаментальный принцип квантовой физики представляет собой коренной, радикальный пересмотр основных представлений классической физики макрочастиц — замена детерминизма индетерминизмом, строгих динамических законов законами вероятности, траектории движения макрочастиц многомерностью движения микрочастиц в пространстве-времени. И все же главное отличие микромира от макромира в его дуалистической природе частицы-волны, т. е. в их корпускулярно-волновой природе. Поэтому принцип неопределенностей В. Гейзенберга является выражением сущности этого дуализма: дуализм есть сущность природы микрочастиц.

Второй момент, с которым С. Хокинг связывает излучение черных дыр, — мир виртуальных частиц и античастиц: мир виртуальных частиц и античастиц — это не ставший реальный мир, а мир вечного становления небытия в бытие и, наоборот, превращения бытия в небытие, и т. д. Можно это положение метафоризовать с ницшеанским пониманием аполлонизма и дионисизма: аполлонизм — порядок, спокойствие, царство упорядоченности и организованности, а дионисизм — буйство, беспорядочность, хаос и хаотизация.

И все же Вселенная и ее природа так устроены, что в основе порядка всегда лежит хаос: без хаоса нет порядка и, наоборот, нет хаоса без порядка. Великий Гегель был прав, когда он утверждал, что во всем — в природе, мышлении и социуме, — самым фундаментальным является не ставшее, а становление.

Мир виртуальных частиц и античастиц — мир становления. Во-первых, из этого мира виртуальных частиц и античастиц рождаются готовые, реальные частицы и античастицы как оформившиеся, ставшие и, наоборот, готовые, ставшие, оформившиеся подвергаются дезорганизации, деструктурированию, хаотизации, превращаясь снова в мир виртуальности: мир виртуальности как мир хаоса и хаотизации лежит в основании вещественно-полевого мира готовых, реальных, ставших частиц и античастиц. Во-вторых, виртуальный мир абсолютно неотделим от вещественно-полевого мира: виртуальные частицы в качестве промежуточных векторных частиц всегда участвуют во всех типах взаимодействий. Мало того, как промежуточные векторные частицы — бозоны — они определяют характер всех взаимодействий.

Бозоны как виртуальные частицы осуществляют взаимодействия между фермионами: в квантовой теории поля поэтому фермионные взаимодействия немыслимы без виртуальных бозонов.

В-третьих, с виртуальностью связано также излучение в результате аннигиляции.

Таким образом, в мире квантовой материи пока можно выделить три слоя (пласта) материи:

1) вещественная материя (элементарные частицы, атомы, молекулы и т. д.);

2) полевая материя нами идентифицируется с типами сил взаимодействий;

3) виртуальная материя как материя квантового вакуума: квантовому вакууму имманентно присуща виртуальная материя.

Квантовый вакуум абсолютно неотделим от виртуальной материи: квантовый вакуум не есть пустое пространство классической физики как идеализированное. В мире нет пустого пространства-времени: оно заполнено всегда и везде так или иначе той или иной материей: «темной материей» как силой гравитации заполнено пространство-время во Вселенной, а барионнои материей — пространство-время в микромире. Квантовый вакуум как пространство-время в микромире заполнен виртуальной материей как частью барионнои материи.

Поэтому квантовый вакуум — виртуальный вакуум с ненулевой энергией: он есть вакуум квантовых флуктуации. Он есть мир дионисизма.

^ Хван М.П. Неистовая вселенная: от большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн.-М,:ЛЕНАНД, 2006.-406 с.(С.286-297)

Вопросы задания.

1.Почему стало возможно появление идеи сингулярности, внутри черной дыры?

2.Может ли изучение черных дыр привести к фундаментальным открытиям, если да, то почему?

3.Принцип неопределённости Гейзенберга, его следствия для астрофизики, и конкретно для решения вопроса о чёрных дырах.

4.Проблема физического вакуума, её следствия для решения вопроса о пространстве и времени.

5.Философские следствия изучения чёрных дыр, их значение для науки.

6.В чём состоит революция Хокинга, её значение для понимания эффекта чёрных дыр.






страница3/4
Дата конвертации11.01.2013
Размер0,76 Mb.
ТипРеферат
1   2   3   4
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы