Физический вакуум

6. Новое понимание  сущности физического вакуума

Современные физические теории демонстрируют тенденцию перехода от частиц – трехмерных объектов, к  объектам нового вида, имеющим меньшую  размерность. Например, в теории суперструн размерность объектов -суперструн намного меньше размерности пространства-времени. Считается, что у физических объектов, имеющих меньшую размерность, больше оснований претендовать на фундаментальный статус.

В этом отношении прорывным  можно считать подход В.Жвирблиса. Жвирблис утверждает, что физический вакуум – непрерывная материальная среда. По аналогии с "нитью Пеано", бесконечно плотно заполняющей двумерное пространство, условно разбитое на квадраты, автор предлагает свою модель физического вакуума – "нить Жвирблиса", бесконечно плотно заполняющую трехмерное пространство, условно разбитое на тетраэдры. По нашему мнению - это огромный прорыв в понимании сущности физического вакуума. Жвирблис в качестве модели физического вакуума рассматривает одномерный математический объект – "нить Жвирблиса". В отличие от всех известных моделей, в его модели дискретности отведено самое минимальное место. А в пределе понимается, что при сверхплотном заполнении пространства среда становится непрерывной.

Как отмечалось выше, в связи  с тем, что физический вакуум претендует на фундаментальный статус, даже на онтологический базис материи, он должен обладать наибольшей общностью и  ему не должны быть присущи частные  признаки, характерные для множества  наблюдаемых объектов и явлений. Известно, что присвоение объекту  какого-либо дополнительного признака уменьшает универсальность этого  объекта. Так, например, ручка – универсальное  понятие. Добавление какого-либо признака сужает круг охватываемых этим понятием объектов (ручка дверная, шариковая  и т. п.). Таким образом, приходим к  выводу, что на онтологический статус может претендовать та сущность, которая  лишена каких-либо признаков, мер, структуры  и которую принципиально нельзя моделировать, поскольку любое моделирование  предусматривает использование  дискретных объектов и описание при  помощи признаков и мер. Физическая сущность, претендующая на фундаментальный  статус не должна быть составной, поскольку  составная сущность имеет вторичный  статус по отношению к ее составляющим.

Таким образом, требование фундаментальности  и первичности для некой сущности влечет за собой выполнение следующих  основных условий:

1. Не быть составной.
2. Иметь наименьшее количество признаков, свойств и характеристик.
3. Иметь наибольшую общность для всего многообразия объектов и явлений.
4. Быть потенциально всем, а актуально ничем.
5. Не иметь никаких мер.

Не быть составной –  это означает не содержать в себе ничего, кроме самой себя. Относительно наименьшего количества признаков, свойств и характеристик идеальным  должно быть требование - не иметь их совсем. Иметь наибольшую общность для всего многообразия объектов и явлений – это означает не обладать признаками частных объектов, поскольку любая конкретизация сужает общность. Быть потенциально всем, а актуально ничем – это означает оставаться ненаблюдаемым, но в то же время сохранять статус физического объекта. Не иметь никаких мер - это означает быть нульмерным.

Эти пять условий чрезвычайно  созвучны с мировоззрением философов  древности, в частности, представителей школы Платона. Они считали, что  мир возник из фундаментальной сущности – из изначального Хаоса. По их воззрениям Хаос породил все существующие структуры  Космоса. При этом Хаосом они считали  такое состояние системы, которое  остается на конечном этапе по мере некоего условного устранения всех возможностей проявления ее свойств  и признаков.

Перечисленным выше пяти требованиям  не удовлетворяет ни один дискретный объект вещественного мира и ни один квантовый объект поля. Отсюда следует, что этим требованиям может удовлетворять  только непрерывная сущность. Поэтому, физический вакуум, если его считать  наиболее фундаментальным состоянием материи, должен быть непрерывным (континуальным). Кроме того, распространяя достижения математики на область физики (континуум-гипотеза Кантора), приходим к выводу о несостоятельности  множественной структуры физического  вакуума. Это значит, что физический вакуум недопустимо отождествлять  с эфиром, с квантованным объектом или считать его состоящим  из каких бы то нибыло дискретных частиц, даже если эти частицы виртуальные.

По нашему мнению, физический вакуум следует рассматривать как  антипод вещества. Таким образом, мы рассматриваем вещество и физический вакуум как диалектические противоположности. Целостный мир представлен совместно  веществом и физическим вакуумом. Такой подход к этим сущностям  соответствует физическому принципу дополнительности Н.Бора. В таких отношениях дополнительности следует рассматривать физический вакуум и вещество.

С такого рода физическим объектом - ненаблюдаемым, в котором нельзя указать никаких мер, физика еще  не сталкивалась. Предстоит преодолеть этот барьер в физике и признать существование нового вида физической реальности – физического вакуума, обладающего свойством непрерывности. Физический вакуум, наделенный свойством  непрерывности, расширяет класс  известных физических объектов. Несмотря на то, что физический вакуум является столь парадоксальным объектом, он все увереннее становится предметом  изучения физики. В то же время, по причине  его непрерывности, традиционный подход, основанный на модельных представлениях, для вакуума неприменим. Поэтому, науке предстоит найти принципиально  новые методы его изучения. Выяснение  природы физического вакуума  позволяет по-иному взглянуть  на многие физические явления в физике элементарных частиц и в астрофизике. Вся видимая Вселенная и темная материя находятся в ненаблюдаемом, непрерывном физическом вакууме. Физический вакуум генетически предшествует физическим полям и веществу, он порождает их, поэтому вся Вселенная живет по законам физического вакуума, которые науке пока еще не известны.

В цепи проблем, связанных  с познанием природы физического  вакуума, есть ключевое звено, относящееся  к оценке энтропии физического вакуума. Мы считаем, что физический вакуум имеет  наибольшую энтропию среди всех известных  физических объектов и систем, поэтому  для него H-теорема Больцмана неприменима. Приведенные выше пять критериев  первичности и фундаментальности  указывают на то, что таким требованиям  может удовлетворять объект, имеющий  наивысшую энтропию. Мы считаем, что  фазовый переход вакуум-вещество относится к процессам самоорганизации. Точно так, как H-теорема Больцмана  и теорема Гиббса стали основным инструментом в термодинамике, для  теории физического вакуума необходимо искать свой инструмент на основе обобщения H-теоремы на процессы самоорганизации. Такой прорывной подход уже наметился. Принципиально новый подход, применимый для изучения физического вакуума, открывает закон уменьшения энтропии, установленный Ю.Л.Климонтовичем.

7. Закон уменьшения  энтропии. S-теорема Климонтовича

Исходя из того, что фазовый  переход вакуум-вещество следует  относить к процессам самоорганизации, возникает задача поиска нового инструмента  для исследования физического вакуума  на основе обобщения H-теоремы Больцмана  на процессы самоорганизации. Поскольку  физический вакуум имеет наибольшую энтропию среди всех известных физических объектов и систем, то в контексте  этой задачи необходимо искать подтверждение  закону уменьшения энтропии.

В термодинамике основным законом является закон возрастания  энтропии. Этот закон был установлен Больцманом на примере идеального газа. Он носит название Н-теоремы Больцмана. Климонтович Ю.Л. показал, что для  процессов самоорганизации действует  иной закон - закон уменьшения энтропии. Аналогом Н-теоремы Больцмана для  открытых систем является S-теорема  Климонтовича. Суть нового закона сводится к следующему: если за начало отсчета  степени хаотичности принять "равновесное  состояние", отвечающее нулевым значениям  управляющих параметров, то по мере удаления от равновесного состояния, вследствие изменения управляющего параметра, значения энтропии, отнесенные к заданному  значению средней энергии, уменьшаются.

Совсем недавно появилось  сообщение об экспериментальном  подтверждении закона уменьшения энтропии. Ученые из Австралийского национального  университета экспериментально обнаружили, что на малых временах траектории частиц микроных размеров явно указывают на уменьшение энтропии. В эксперименте исследовалось поведение системы коллоидных частиц микронного размера, находящихся в воде, в оптической ловушке, созданной сфокусированным лазерным лучом. Исследователи с высокой точностью отслеживали положение частиц. При выключенном лазере частицы совершали броуновское движение, однако при включении лазера на них начинала действовать сила, направленная в область максимальной интенсивности света. Было установлено, что на коротких интервалах траектории частиц соответствуют уменьшению энтропии, тогда как на больших - секундных интервалах, таких траекторий практически не наблюдается. Это прямое наблюдение нарушения второго закона термодинамики. Этот эксперимент подтверждает установленный Климонтовичем Ю.Л. закон уменьшения энтропии для открытых систем.

Ниже приведены некоторые  результаты наших экспериментальных  исследований, которые, на наш взгляд, также подтверждают закон уменьшения энтропии. Нами исследовались необычные  физические эффекты, обнаруженные в плазме. В плазме наблюдалось появление регулярных структур. Квазинейтральное состояние плазмы менялось на упорядоченное состояние. Образовавшиеся регулярные структуры имели фрактальные закономерности. Некоторые фотографии "отпечатков" плазменных фракталов, зафиксированные на мишенях из тугоплавких металлов, приведены ниже на рис.1. В соотношениях ширины полос в фрактальных кольцевых структурах просматривается характерная зависимость, построенная по принципу УДВОЕНИЯ периода. На универсальность удвоения периода колебаний в системах имеющих хаотическое поведение обратил внимание в своих исследованиях Фейгенбаум.

   

Рис.1. Фотографии "отпечатков" фрактальных структур, возникающих  в плазме.

На рис.2 схематически показаны плазменные фракталы, восстановленные  по "отпечаткам" на мишенях. На рис.2б  показано сечение фрактального конуса и его тонкая структура.

а                                                                                      б

Рис.2. Плазменные фракталы.

Фрактальные проявления в  структурах является всеобщим признаком  для множества природных проявлений. Фракталы проявляются как на макроуровне, так и на уровне элементарных частиц. Плазма не оказалась исключением. Появление регулярных структур в плазме указывает на наличие процессов в ней, идущих с уменьшением энтропии. Результаты исследования уменьшения энтропии плазмы могут оказаться ключевыми для понимания процессов в физическом вакууме, приводящих к рождению дискретного вещества из вакуума.

Теорема Климонтовича практически  снимает запрет на возможность возникновения  регулярных структур в континууме. В рамках теории физического вакуума, используя S-теорему Климонтовича, появляется возможность обосновать возникновение  не только регулярных структур в континууме, но и порождение дискретных частиц из непрерывного вакуума. Одним из следствий S-теоремы Климонтовича является вывод  о том, что корни дискретности следует искать в непрерывности. Закон уменьшения энтропии Климонтовича дает ключ к разрешению фундаментальной  коллизии непрерывности и дискретности, которая до сих пор не нашла  своего решения.

Выводы

1. Выяснение сущности физического вакуума является важнейшей задачей фундаментальной физики. Решение этой задачи может дать ключ к созданию новой физической теории.
2. Физический объект, претендующий на фундаментальный статус, должен обладать наибольшей общностью. Ему не должны быть присущи частные признаки, характерные для множества наблюдаемых объектов и явлений.
3. Сформулированы основные критерии первичности и фундаментальности для физических объектов.
4. Наибольшей общностью обладает объект, имеющий свойство непрерывности, поэтому физический вакуум, претендующий на фундаментальный статус, должен считаться непрерывной физической сущностью.
5. Физический вакуум, обладающий свойством непрерывности, расширяет класс известных физических объектов.
6. Дискретное вещество и непрерывный физический вакуум соотносятся между собой как взаимодополняющие и взаимосвязанные противоположности по типу "ИНЬ" и "ЯН". Применительно к физике, они находятся в отношениях дополнительности, соответствующих принципу дополнительности Н.Бора.
7. Физический вакуум имеет наибольшую энтропию среди всех известных физических объектов и систем.
8. Для теории физического вакуума необходимо искать новый инструмент исследования на основе обобщения

H-теоремы Больцмана на  процессы самоорганизации. 

9. Обнаруженные фракталы в плазме подтверждают закон уменьшения энтропии в процессах самоорганизации.
10. Новый подход к изучению физического вакуума открывает

S-теорема Климонтовича. Закон  уменьшения энтропии Климонтовича  дает ключ к разрешению фундаментальной  коллизии непрерывности и дискретности, которая до сих пор не нашла  своего решения.

Список литературы

1. В.И.Аршинов, Ю.Л.Климонтович,  Ю.В.Сачков. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И РАЗВИТИЕ: 
ДИАЛОГ С ПРОШЛЫМ, НАСТОЯЩИМ И БУДУЩИМ.

(http://dr-gng.dp.ua/library/xaos/posl.htm)

2. Е.Онищенко. Экспериментальное наблюдение нарушения второго закона термодинамики.

http://www.scientific.ru/journal/news/0802/n300802.html

3. Климонтович Ю. Л. Уменьшение энтропии в процессе самоорганизации. S-теорема. Письма в Журнал технической физики 1983, т. 8, с. 1412.

4. Косинов Н.В., Гарбарук В.И. Энергетический феномен вакуума.

http://314159.ru/kosinov/kosinov6.htm

http://rusnauka.narod.ru/lib/author/kosinov_n/1/

5. Косинов Н.В., Гарбарук В.И., Поляков Д.В. Энергетический феномен вакуума -2.

http://314159.ru/kosinov/kosinov5.htm

http://filosof.net/disput/kosinov/efv2/text.htm

6. Зельдович Я.Б. Возможно ли образование Вселенной "из ничего"? Природа, 1988, №4,с.16-27.

7. Мостепаненко А.М., Мостепаненко В.М. Концепция вакуума в физике и философии. Природа, 1985, №3,с.88-95.

8. Барашенков В.С., Юрьев М.З. О новых теориях физического вакуума. Физическая мысль России, 1995, №1, с.32-40.

9. Коэн П.Дж. Теория множеств и континуум-гипотеза. Пер. с англ.,М.:1969.

10. В.Жвирблис. Не "мировой эфир", а физический вакуум.

http://re-tech.narod.ru/fizique/teor/vacuum.htm

12. Косинов Н.В. Электродинамика  физического вакуума. Физический  вакуум и природа, №1, 1999, с.24-59.

13. Косинов Н.В. Физический  вакуум и физика вакуума. Физический  вакуум и природа, №2, 1999, с.16-29.

14. Косинов Н.В. Эманация  вещества вакуумом и законы  структурогенеза. Физический вакуум и природа, №1, 1999, с.82-104.

15. Косинов Н.В., Гарбарук  В.И. Фракталы в плазме. Физический  вакуум и природа, №5, 2002, с.168-176.

16. Косинов Н.В., Гарбарук  В.И. Единый генетический код  строения вещества во Вселенной.  Эниология, №1(9),2003, с. 4 – 8.

17. Косинов Н.В. Происхождение  протона. Физический вакуум и  природа, №3, 2000, с. 98-110.

18. Фейгенбаум М. Универсальность  в поведении нелинейных систем. Успехи физ. наук. , 1983. Т.141, N 2, С. 343-374.

19. Я.Б.Зельдович. Теория  вакуума, быть может, решает  проблему космологии. УФН, т. 133, вып. 3, 1981.