связь, существующую между пространством и материей (в данном случае, в ее полевой форме). Эта связь достаточно давно была интуитивно понята философами и получила в дальнейшем подтверждение с помощью теории относительности Эйнштейна, который смог определить количественные характеристики связи вещественной формы материи со свойствами пространства-времени на макроуровне (имеется ввиду искривление пространства-времени вблизи массивных тел).
«Огромный вклад в разработку научных представлений о связи пространства и времени с движущейся материей внес Н.И.Лобачевский, который пришел к очень важному не только для геометрии, но и для философии выводу: свойства пространства не являются всегда и везде одинаковыми и неизменными, они изменяются в зависимости от наиболее общих свойств материи. Идеи Лобачевского о единстве пространства с движущейся материей получили свое подтверждение и конкретизацию в современной физике. Теория относительности Эйнштейна вскрыла непосредственную связь пространства и времени с движущейся материей и друг с другом. Фундаментальный вывод, следующий из этой теории, гласит, пространство и время не существуют без материи, их метрические свойства создаются распределением и взаимодействием материальных масс, т.е. гравитацией. Сам Эйнштейн, отвечая на вопрос о сути своей теории, сказал: «Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности вместе с вещами исчезли бы и пространство и время». Оказалось, что наличие метрических свойств пространства и времени есть функция от гравитационных сил, действующих между различными движущимися массами. Если бы не было масс, не было бы гравитации, а если бы не было гравитации, не было бы времени и пространства. Следовательно, пространство и время вне материи не существуют» (А.Спиркин, «Основы философии»).
Эта взаимозависимость материи и пространства-времени сейчас очень широко используется в теоретической физике в исследовании глубочайших свойств нашей Вселенной. Пространство-время как бы является сценой, на которой разыгрываются события материального мира, но сценой специфической, которая видоизменяется самими «артистами», способными выступать лишь на этой «сцене»; «сценой», которую «артисты» разбирают и уносят с собой после «выступления».
Интересно отметить, что вышеприведенная аналогия пространства-времени со сценой является достаточно традиционной, которая в свете последних достижений науки уже не совсем корректна. Дело в том, что она вполне может употребляться при анализе, так сказать, пассивного пространства-времени. Когда же мы говорим о влиянии самого пространства на свойства полевой и вещественной форм материи, то подразумеваем активность пространства-времени, которая находит свое подтверждение в последних исследованиях такой сущности как вакуум.
Строго говоря, разделение понятий пространство-время и вакуум не совсем соответствует действительности и является другой крайностью аналогичного использования терминов «поле» и «квантованное поле». Если в практике использования термина «поле» происходит неправомерно излишнее смешение близких друг другу сущностей, то в случае использования терминов «пространство» и «вакуум» происходит неправомерно излишнее разделение также близких друг другу сущностей: вакуум (имеется ввиду вакуум как «физический вакуум», а не «пустота») по сути является пространством-временем, только рассматриваемым на микроуровне. При этом имеется как глубокое родство двух сущностей (и то, и другое - «сцена»), так и значительное различие их свойств.
Об этих отличиях уже упоминалось: пространство-время на макроуровне является непрерывным и четырехмерным, на микроуровне - дискретным и десятимерным со сложной топологией. Если на макроуровне пространство часто представляют в виде некоей гибкой плоскости, на которой как бы лежат материальные тела, изгибающие эту плоскость (и чем массивнее тело, тем сильнее изгиб), иллюстрируя таким образом воздействие вещественной формы материи на геометрические свойства пространства-времени, то на микроуровне данная иллюстрация уже не срабатывает. На микроуровне вакуум (будем уже использовать для микроуровня здесь и далее этот термин, а не термин «пространство») можно представить в виде как бы «вспененной» поверхности со сложными складками, разрывами, тоннелями и другими топологическими образованиями.
Заметим, что топология вакуума на микроуровне характеризуется наличием таких поверхностей, которые используются в теории катастроф, применяемой для описания поведения животных и человека, т.е. в той сфере, где очень велико влияние субъективного (или, другими словами, духовно-нематериального) фактора. При этом можно отметить еще целый ряд аналогий (или симметрий) между явлениями микромира и явлениями, связанными с наиболее высокоорганизованными системами, но об этом чуть позже…
Помимо сложной топологии и дискретности вакуум обладает еще одним чрезвычайно важным свойством: вакуум буквально «кишит» виртуальными частицами (или квазичастицами).
«Согласно современной квантовой физике вакуум представляет собой наинизшее энергетическое состояние всех полей. В вакууме даже в отсутствие реальных частиц происходят сложные процессы рождения и уничтожения так называемых виртуальных частиц. Виртуальные частицы, родившись, не могут разлететься в стороны, став реальными частицами, которые можно зарегистрировать; они тут же аннигилируют друг с другом. Но следствия взаимодействия виртуальных частиц проявляются и с огромной точностью фиксируются экспериментально» (И.Новиков, «Эволюция Вселенной»).
Отсюда иногда делают вывод, что вакуум является по сути еще одним (третьим после вещества и поля) видом материи.
«Пустота - физический вакуум, скрытая форма существования материи, способная при определенных условиях рождать реальные частицы» (В.Комаров, «Физика и культура»).
Но если вакуум есть форма материи (пусть даже «скрытая»), проявляющая на глубоком микроуровне те свойства, благодаря которым его и причисляют к материи, то тогда пространство на макроуровне тоже должно быть «скрытой» формой материи, т.е. пространство является именно формой материи, а не некоей геометрической абстракцией. При этом, как и в случае с полем и веществом, образуется пара сущностей (пространство на макро и вакуум на микроуровне), составляющих один вид материи. На макроуровне: вещество, поле, пространство; на микроуровне: элементарные частицы, квантованное поле, физический вакуум. Таким образом, получаем следующую картину: материя состоит из трех видов, каждый из которых, в свою очередь, имеет два «подвида», отличаемых при различных масштабах рассмотрения. Три составные пары: вещество - элементарные частицы, поле - квантованное поле, пространство - вакуум (при этом связь между парами лучше просматривается на микроуровне).
Несомненно, такой попутно получаемый важный вывод о том, что физическое пространство-время представляет по своей внутренней сущности еще один вид материи, требует несравненно более глубокого философского и практического научного обоснования и наверняка будет отвергнут многими читателями. Однако подобное обоснование данного вывода потребует значительного места и времени, не являясь при этом предметом и целью настоящего трактата. Поэтому автор лишь слегка затрагивает эту проблему, оставляя ее на дальнейшую доработку и растерзание критиками, поскольку причисление пространства-времени к одному из видов материи практически не используется в дальнейшем и, следовательно, не может внести значительных корректив в излагаемую концепцию…
Итак, при исследовании микромира было обнаружено, что вакуум не является неким пустым образованием, а заполнен множеством виртуальных частиц. Виртуальные частицы сначала были введены физиками-теоретиками в качестве некоей математической абстракции, позволявшей объяснить некоторые явления микромира. Однако использованный прием оказался настолько плодотворен, что широко стал применяться не только в теоретической физике: физика твердого тела ввела термин «квазичастицы», который использовался для описания явлений макромира, но по сути являл собой то же самое, что и виртуальные частицы.
Основной чертой виртуальных частиц (как и квазичастиц) является их ирреальность в обычных условиях по отношению к материальным объектам. Но при этом виртуальные частицы и квазичастицы активно участвуют в реальных физических процессах, в том числе и таких, когда происходит переход материи из полевой в вещественную форму и наоборот. В этих процессах виртуальные частицы как бы «материализуются из ничего» либо участвуют в обратном процессе «исчезновения» частиц, и точнее говорить (с точки зрения физиков) об участии в процессах микромира не только квантованного поля и элементарных частиц, но и вакуума с виртуальными частицами.
К настоящему времени уже никто не сомневается в том, что виртуальные частицы по сути существуют реально, но специфическим образом. (Отсюда, в частности, и вывод о том, что вакуум - скрытая форма материи.) Но самое главное, что предположение о реальности виртуальных частиц, как говорится, прекрасно «работает»: в частности (помимо участия в каких-либо экзотических реакциях между элементарными частицами), именно наличие виртуальных частиц и их постоянное взаимодействие с элементарными частицами порождает так называемую « шубу». Имеется в виду, что любая элементарная частица непрерывно взаимодействует с вакуумом (точнее, - с виртуальными частицами), порождая при этом целый набор других элементарных частиц на чрезвычайно короткие промежутки времени, по истечении которых образовавшиеся элементарные частицы вновь превращаются в виртуальные, но до этого успевают породить другие элементарные частицы и т.д. и т.п. В результате исходная элементарная частица как бы «размазывается» по своей траектории движения, как бы «одевает шубу» из других частиц.