| |||
|
1.
О науке как таковой Для локального пессимизма поводов нет - наука здесь нас переживет, точно так же, как и само это "здесь". То, что у нас творится в фундаментальной науке - это лишь чуть подкрашенное черным общемировое явление. Физика, более других наук, помахивая бомбами, привыкла жрать треть совокупного труда человечества. Когда бомбы стали не такими страшными, выяснилось, что во-первых бабки тратили совершенно бездарно, а во-вторых огромная толпа просто баклуши била под шаманские выкрики. Это везде так было. И везде сейчас откат - новых установок не так много строится, а на старых вся местная молодежь поразбегалась - китайцы да восточноевропейцы варяжат. Трагедии для человечества в этом никакой нет - стихийная структурная перестройка - через что-то подобное металлургия проходила в семидесятых. Трагедий для отдельных личностей - навалом. А что оно все выживет - сомнений нет: всегда найдутся чудаки, для которых интерес дороже денег. 2. О науке и религии Наука аморальна по своей природе. В ней нет места для понятий "добро" и "зло". Устойчиво общество, в культуре которого есть тормоза для науки, лежащие вне последней. Хороша ли, плоха ли религия, хороша ли, плоха ли церковь - вопросы обсуждаемые. Но только церковь на протяжении истории была последовательным оппонентом науки. Хотим мы этого, или не хотим, нравится нам это или нет, - до сих пор не было устойчиво развивающихся социумов вне религии. И я вовсе не о том, что религия - дрянь, но без нее нельзя. Я как раз о том, что сама наука, как социальное явление, вовсе не научна и научной быть в принципе не может. Она растет из тех корней, которые сама познать не может, и постоянно воспроизводит религию, но не доказательством истинности каких-либо святых писаний, а мистическим характером процесса познания. Движение науки возможно только через воспроизводство религии, которая это движение ограничивает. Что в устройстве мира делает такую ситуацию возможной - это не вопрос для науки и не вопрос для религии. 3. ...Если говорить о темной массе вселенной, то ситуация такова: наша спиральная галактика плавает в примерно в десять раз более массивной сферической галактике с тем же центром, практически с ней не взаимодействуя. Дальше можно отпускать фантазию на волю. Если немного сузить рамки для полета фантазии, например, современной теорией микромира, то возможностей, которые могут обсуждаться всерьез, остается не так много. Первая, самая банальная и наименее вероятная, - темная галактика это газ из черных дыр. Понятно, что такое количество черных дыр за свою историю Галактика наработать за счет эволюции обычных звезд просто бы не успела, значит дыры реликтовые - т.е. оставшиеся от большого взрыва. Ни одна из моделей эволюции вселенной с объяснением такого количества реликтовых дыр не справится. Ну и, кроме всего /прочего/, черные дыры не такие уж и невидимые, да и если бы их было такое количество, вся небесная механика выглядела бы весьма замысловато. Наиболее серьезный кандидат на темную массу - это нейтрино. Нейтрино, если помните, было изобретено Дираком, чтобы спасти закон сохранения энергии в бета-распаде. Бруно Понтекорво, сбежав из Штатов в Союз, отметился в науке тем, что предположил существование двух сортов нейтрино. На полке в его кабинете до сих пор сидят два одинаковых игрушечных Буратино, на майке одного из которых буква "е", у другого - греческая буква "мю". Сейчас известно три сорта нейтрино - электронное, мюонное и тау-лептонное, с соответствующими античастицами. Нейтрино относятся к лептонам и являются элементарными частицами, так же как и кварки. (Вообще набор частиц в современной теории невелик: шесть кварков и шесть лептонов плюс переносчики взаимодействий между ними. Ну и еще несколько частиц экзотических, придуманных по разным поводам и до сих пор неоткрытых.) Первоначально предполагалось, что масса покоя нейтрино равна нулю. Это значит, что они могут существовать только двигаясь со скоростью света. Вроде бы ничего не запрещает их массе покоя быть отличной от нуля (экспериментально установлено, что масса нейтрино как минимум в миллион раз меньше массы электрона). И если масса покоя нейтрино действительно ненулевая, то нейтрино могут существовать при любых скоростях движения, в том числе и в покое. Соответственно, темная масса вселенной запросто может быть облаками медленных нейтрино. Нобеля за прошлый год дали японцам именно за эксперимент, результаты которого могут трактоваться как доказательство ненулевой массы нейтрино. На эту тему есть разные мнения и еще десяток разных экспериментов посвящен измерению массы нейтрино. Уже пару десятков лет этим занимаются, например в ИЯИ в Троицке. Они не только намерили ненулевую массу, но еще и обнаружили ее сезонные изменения (что говорит о неучтенных систематических погрешностях при измерениях). Нейтрино практически не взаимодействуют с веществом, поэтому лучшего кандидата на темную массу не придумать. Но опять же остается вопрос - а откуда их взялось такое количество? Остается без ответа. Есть еще один почти законный кандидат на темную массу - это гравитон. В теории поля Энштейна такой частице места не нашлось. Но Эйнштейн не переваривал квантовую механику - ему простительно. Сейчас есть несколько квантовых теорий гравитации с гравитонами, как переносчиками взаимодействий. Но с гравитонами проблема та же - а откуда их так много? Есть кандидаты экзотические - типа аксиона или монополя, которых никто никогда в глаза не видел. Наиболее изящно с проблеммой темной массы расправляется именно теория зеркальной вселенной. Чтобы наглядно объяснить что это такое я напомню, что все законы сохранения являются лишь математическим выражением того или иного сорта симметрии в мире. Например закон сохранения энергии выражает однородность времени: неважно, сделаете ли вы что-то сегодня или завтра - результат будет один и тот же, если прочие условия одинаковы. Закон сохранения импульса выражает однородность пространства - совершенно неважно - построить установку в Штатах или в России, работать она будет одинаково (только зарплата у персонала будет разная). Точно так же, по современнам представлениям, мир симметричен по отношению к изменению знаков электрических зарядов всех частиц. А частица и античастица отличаются в основном именно знаком заряда. До определенного момента считалось, что все виды симметрии в мире независимы друг от друга. Однако, в микромире сначала обнаружили нарушение однородности пространства. Ее удалось спасти, заменив симметрию на комбинированную - пространственно-зарядовую или зарядово-четную - CP. После того, как обнаружилось нарушение и этой симметрии, комбинацию дополнили до полной - зарядово-четно-временной или CPT, которая как бы должна сохраняться всегда. Чисто философское неудовольствие от смешивания пространства и времени в симметрии мира (например, установка, работающая в Штатах сегодня, будет точно так же работать в России только завтра) и привело к рождению зеркальной вселенной. Нарушение CP говорит о том, что в нашем мире левое и правое неодинаково, т.е. если мир зеркально отразить, то некоторые процессы будут происходить иначе. Симметрия может быть легко восстановлена, если предположить, что у каждой частицы есть ее зеркальный партнер. Совершенно случайно оказалось, что мы живем в правом мире, но ничего не мешает быть и миру левому. Анализ экспериментов показывает, что левые и правые частицы не могут взаимодействовать друг с другам никаким другим образом, кроме гравитационного притяжения. Соответственно все переносчики взаимодейсвий тоже делятся на левые и правые, например, левый и правый фотоны. Левый можно увидеть только в левом мире, правый - только в правом. И только гравитон является частицей общей для двух миров. Предположение наличия других общих частиц как раз и ведет к переходу объектов нашего мира в ничто, так же как и к возникновению из ничего новых. И деление вселенных на правую и левую совершенно никакого отношения к делению на частицы и античастицы в нашей вселенной не имеет... 4. ...В антиатоме все "анти" - например, в антиводороде в качестве ядра антипротон, а в качестве "электрона" - позитрон. ... я пытался растолковать разницу между обычным водородом и позитронием. Позитроний можно представить себе как атом водорода, у которого протон замещен позитроном. Если рассуждать по планетарной аналогии - поставьте в центр солнечной системы вместо Солнца любую из планет и все разлетится. Это потому, что планетные системы удерживаются силами гравитации. В атоме частицы удерживаются вместе электромагнитными взаимодействиями и вы вполне можете заменить ядро на любую легкую частицу с тем же электрическим зарядом и почти наверняка система останется устойчивой, ну немного орбиты поменяются. И таких экзотических атомов - как собак нерезанных. Наиболее популярный представитель - водород, у которого вместо электрона - мюон. Мюон имеет тот же заряд, что и электрон, а массу в 200 раз больше. Соответственно радиус самой низкой орбиты несколько поменьше. И такой "водород" (обычно его называют мюонием, но с этим названием время от времени путаница - некоторые мюонием называют атом, в котором вместо ядра положительно заряженный мюон, а на орбите электрон) запросто вступает в термоядерную реакцию при комнатной температуре. Это называется мюонным катализом. Живи мюон чуть подольше (а он, в отличие от электрона, нестабилен) на этом принципе давно бы вся энергетика работала. 5. ...По поводу кварковых звезд из статьи, которую подбросил А., я выловил только одну внятную фразу: «Дело в том, что первая звезда слишком мала, а другая слишком холодна, чтобы быть чем-то другим.» Почти все остальное свободный полет фантазии журналиста. Начиная с того, что странный кварк – кварк второго поколения, он примерно в 20 раз тяжелее кварков, из которых состоят протоны и нейтроны, и в состав обычного вещества не входит. И достигая апофеоза во фразе: «эта звезда … в 16 раз тусклее и в два раза холоднее,» - от которой трудно не прийти в умиление. Мощность излучения пропорциональна 4 степени температуры – это формула Рэлея-Джинса, которую как бы не в школе еще изучают. А что два в четвертой равно 16 объяснять вообще неприлично. (Мне даже как- то спокойнее думать, что это ляп переводчика и там потерялось слово «следовательно»). Страшилка в конце по сравнению с этим персиком просто лепет младенца.... ... впервые услышал о кварковых звездах. Я думаю, что их изобрели относительно недавно. Года полтора назад было сообщение о наблюдении кварк-глюонной плазмы в ЦЕРНе. Ну и RHIC в Брукхэвене на всех парах идет к ее получению. Вот, видать, теоретики от астрофизики и зашевелились. Но может быть я и ошибаюсь... 6. О статье Лескова " ...Качественная каша получилась у милейшего Лескова! Вещи вроде простые, но, если они так преломляются в сознании даже людей образованных, то воистину прав В.И.: "Страшно далеки они от народа". Вообще-то бывают частицы и античастицы. И того, и другого в физике давным-давно навалом. Вон в Италии сейчас ДАФНу выводят на режим - под сотню ампер тока позитронов. Так что, с точки зрения античастиц в ЦЕРНе ничего нового. Получили простейшие атомы антивещества - атомы антиводорода - они состоят из антипротонов и позитронов (и тех, и других - завались во многих местах). Весь вопрос был в том, чтобы довести эти античастицы до достаточно низкой температуры, когда они могут рекомбинировать - т.е. удерживаться рядом друг с другом за счет электростатического притяжения - и образовывать атомы. Что атомы антиводорода действительно могут образовываться (а в этом никто и никогда не сомневался) было доказано экспериментально в 1996 году в ЦЕРНе и годом спустя в Штатах. Чем сейчас в ЦЕРНе занимаются, так это тем, что стараются получить антиатомов в количестве достаточном, чтобы точно померить спектр излучения (он же поглощения) и убедиться, что этот спектр ни в чем не отличается от спектра обычного водорода (в чем, собственно, тоже никто не сомневается). К зеркальной вселенной эти эксперименты никокого отношения не имеют. Сама идея зеркальной вселенной была предложена Окунем и Померанчуком, а в последнее время ее основательно развивает Глэшоу. Идея весьма экзотическая, и на антиводороде ее не проверишь. Есть идеи экспериментов на парах частица -античастица, образующих связанное состояние, подобное атому. Например, позитрон (антиэлектрон) и электрон образуют подобие атома водорода, которое называется позитронием, ну и т.п. Но, как и ко всякой экзотике, нормальный народ относится к этому с добродушной усмешкой. Записывать Тунгусский метеорит в зеркальные миры - это какая-то полубредовая поэзия. 7. Легкий позитрон По поводу позитрония - в любом атоме силы гравитации практически роли не играют на фоне электрома гнитных взаимодействий. Поэтому гравитационная масса позитрона совершенно неважна. Вся разница с протоном только в массе инертной, а движение обеих частиц в атоме описывается в системе центра инерции, и все сводится к движению одной частицы с приведенной массой. В случае позитрония эта приведенная масса вдвое отличается от случая с водородом - поэтому потенциал ионизации отличается ровно в два раза: у водорода где-то 16 электронвольт у позитрония - 8. А если сравнивать с картинкой атома, то позитроний можно нарисовать как и с позитроном в центре, вокруг которого крутится электрон, так и наоборот. Т.е. он сам себе и атом и антиатом, поэтому вероятность его перехода в зеркальный мир может быть выше, чем для других объектов. С точки зрения волновых свойств - если расписать волновые функции для электрона и позитрона в поле друг друга, то получится ненулевая вероятность нахождения обеих частиц в одной и той же точке. Это соответствует аннигиляции, т.е. исчезновению и того и другого с испусканием гамма квантов. Так что, в отличие от водорода, несмотря на то, что обе частицы составляющие позитроний стабильны, его время жизни оказывается достаточно коротким. Еще одно существенное отличие - наличие спина, равного плюс-минус одной второй и у электрона, и у позитрона (спин - это собственный момент вращения - его обычно объясняют, представляя частицу как маленький шарик, вращающийся вокруг своей оси). Если спины ориентированы в одну сторону, суммарный спин равен единице, и такой позитроний называется орто-позитронием; если спины направлены в разные стороны, суммарный спин равен нулю, а сам позитроний называется пара-позитронием. Из-за разницы в суммарном спине разные сорта позитрония аннигилируют на разное число квантов и время жизни у них разное. Вот в двух словах и вся физика позитрония. |
| Продолжение |
