Гипотеза рождения материи кратко

Обновлено: 02.07.2024

Сознание производно от материи и духа и обладает свободой (в отличие от духа, у которого всё детерминировано) и по этой причине - субъективностью, которая может быть объяснена тем, что носитель сознания (индивид) не может отобразить во всей полноте материю и дух, что требуется для истинного знания, а отображает только их часть. Эта субъективность преодолевается во времени благодаря коллективному разуму человечества, исходя из опыта бытия, и устремляет процесс познания духа и материи в бесконечность. Не только потому, что процесс полного познания сложной истины возможен только в пределе, но и по причине того, что постоянно изменяющийся материальный мир ставит всё новые задачи. Высокоорганизованная материя, представленная человечеством, активно отображается сама на себя как в прямом смысле (генетика), так и на своё сознание. Отображение на сознание создаёт духовный продукт (этику), что является отображением части всеобщего Духа (закона мирозданья и его движителя) применительно к человечеству и его природному окружению. Этика - наука о разграничении добра и зла. Добро - это взаимоотношения людей, а также отношение людей к природе, которые способствуют самоутверждению человечества через полноценное и гармоничное развитие во всех аспектах человеческого бытия, а зло наоборот способствует самоотрицанию и самоуничтожению. Самосохранение и развитие - всеобщий закон существования разумных существ, а отклонение от него является аберрацией в отображении всеобщего Духа, что приводит к полному самоуничтожению. Понятия Духа и всеобщего Духа качественно различаются: первое понятие имеет отношение к всеобщему закону и причине развития материального мира в части неживой природы, второе имеет отношение к материальному миру вообще, включая высокоорганизованную материю, наделённую природой Сознанием.
Сознание производно от всеобщего Духа и Материи в том смысле, что само существование и развитие его является следствием активного отображения последних двух на первом. Процесс познания (отображения) их бесконечен, но приближается к истинному.
С появлением в развивающемся материальном мире высокоорганизованной материи, наделённой Сознанием, Дух получает новое качество: к внешней необходимости как причине и закону протекания материальных процессов добавляется сознательная (субъективная) составляющая. В зависимости от того, как она вписывается в гармонию всеобщего Духа, будет определяться сама судьба высокоорганизованной материи, наделённой природой Сознанием.
Материя, всеобщий Дух и Сознание обуславливают дальнейший ход развития всего сущего. Первые два, активно отображаясь на третьем, приводят к его развитию, а как следствие - к соответствующему изменению материального мира.

Великий ученый Ньютон, открывший законы движения небесных тел, как бы разоблачивший величайшую тайну мироздания, был верующим человеком и занимался богословием. Когда он произносил имя Божие, то всякий раз благоговейно вставал и снимал шляпу.

Великий Паскаль, гений математики, один из творцов новой физики, был не просто верующим, но и одним из величайших религиозных мыслителей Европы. Паскаль сказал: “Все противоречия, которые более всего, по-видимому, хотят удалить меня от позиции религии, более всего и привели к ней”.

Великий основатель всей современной бактериологии, мыслитель, глубже других проникший в тайну органической жизни – Пастер говорит: “Чем более я занимаюсь изучением природы, тем более останавливаюсь в благоговейном изумлении перед делами Творца”.

Даже Дарвин, учение которого было, потом использовано полуучеными для опровержения веры в Бога, был всю свою жизнь очень верующим человеком и в течение многих лет был церковным старостой в своем приходе. Он никогда не думал, что его учение может противоречить вере в Бога. После того, как Дарвин изложил свое учение об эволюционном развитии животного мира, его спросили, где начало цепи развития животного мира, где первое звено его? Дарвин ответил: “Оно приковано к Престолу Всевышнего”.

Великий геолог Ляйель, пишет: ” При всяком исследовании мы открываем яснейшие доказательства предусмотрительности, силы и мудрости творческого разума Бога” Ученый историк Мюллер заявляет: “Только с познанием Господа и по основательному изучению Нового Завета я стал понимать смысл истории”

Тема смерти для атеистов своеобразное табу – о ней не принято говорить, нехорошо думать, нужно жить так, как будто её не существует. Но метафизический страх перед смертью существует, более того, его незримая власть над психикой, её бессознательными импульсами огромна. Это доказывает даже самый поверхностный анализ произведений современного искусства. Современный психоанализ также немыслим без работы над бессознательными импульсами ужаса перед неизбежностью смерти, ведь для современного человека подавленный и вытесненный страх смерти - источник неврозов.

Мир, в котором мы живём на первый взгляд, кажется безопасным, в нём нет хищников, ожидающих свою жертву, готовых в каждую секунду нанести смертельный удар, в нём, как будто бы, побеждены страшные эпидемии. Но в глубине души каждый знает, что победа над смертью иллюзия и ни одному человеку не дано изменить естественный ход событий. Можно отодвинуть конечное событие своей жизни, но принципиально ничего изменить нельзя, остаётся пассивно, и, по мере возможности, спокойно ожидать своей участи. К ужасу осознания собственной конечности присоединяется осмысление хода развития человечества, как не имеющей смысла "дурной бесконечности", нескончаемой смены умерших вновь рожденными.

Что будет за пределами жизни не знает никто, но атеисты, утверждая, что после смерти человек навсегда уничтожается вечным Ничто, не оставляют в качестве надежды даже маленькой лазейки. Нет ничего разрушительнее для психики, нет ничего хуже для воспитания, чем такой якобы научный и последовательный материализм. Наиболее вредны философские системы, основанные на отрицании Вечного и Божественного, возводящие в аксиому то, что смерть неизбежна и является имманентной частью существования живого. Материалистические мыслители, такие как Ж. П. Сартр, представляют тупиковую ветвь самого отталкивающего вида философии - атеистического экзистенциализма. Их мировоззрение пессимистично, а атеистические системы слишком расплывчатые, неоформленные и недоговоренные. Да и как может быть иначе? Ведь критика идеи Бога и идеи души не более чем деструкция без позитива. Попытки экзистенциальных материалистов из своих анти жизненных философских систем вывести психологические и психотерапевтические рекомендации закономерно оборачиваются провалом, поскольку нельзя из глубоко пессимистических учений вывести что-либо поддерживающее и вдохновляющее. Подобные философы утверждают, что благодаря осознанию того, что после смерти человека ждет Ничто, он пытается реализовать свои возможности и достичь глубокого аутентичного бытия. На самом деле подобное мировоззрение лишь усиливает страх и ужас. Не случайно тот же Сартр, в вечных поисках забвения от придуманных им философских истин, был представителем крайне левых взглядов и защитником кровавых методов. По мнению Сартра смерть последняя возможность, благодаря которой экзистенция может достигнуть высшей формы –это ни на чем ни основанное утверждение.

Негативные последствия атеистического мировоззрения колоссальны, но его разрушительные силы оценить сложно: кто считал количество людей страдающих депрессией, вызванной страхом смерти, кто считал суициды, совершенные именно по этой причине?

Идеологическая пустота повседневности, попытка забвения, замалчивания проблемы осознания смерти, и, тем более, атеистический экзистенциализм также как любые другие новомодные материалистические системы, - все это тупики, которые ведут к одним только негативным последствиям.

Новая наука, которая сначала называлась термодинамикой открытых систем, а затем получила название синергетика, изменила представление о мире. Мы говорили о моделях Вселенной и могли понимать, что Вселенная появилась после того, как некое существо нажало на кнопку. Физика XX века сначала изменила отношение к тому, что считать материей и как она соотносится с пространством и временем, а в конце XX века по-новому взглянула на процесс развития. Развитие понимается в синергетике как процесс становления качественно нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое невозможно.

На пороге XXIвека наука подошла к тому, чем всегда занималась мифология — к вопросу о происхождении мира и материи. Кибернетика решает проблему рождения разума, синергетика — проблему рождения материи. Механизм, который ею предлагается, — это спонтанная флуктуация, событие в точке бифуркаций, экспоненциальный процесс до определенного момента.

Основным понятием предстает понятие неустойчивости. Если что-то есть, то устойчивость невозможна. Возникает спонтанная флуктуация. Так из хаоса (неустойчивости) рождается космос. При спонтанной флуктуации поля начинается самопроизвольный процесс порождения частиц вплоть до какого-то момента, когда он прекращается. Частицы порождаются энергией по модели, сформулированной в синергетике.

Первые частицы, которые появились, были нестабильными элементарными частицами без массы покоя и с кратчайшим временем существования. Затем они превратились в стабильные, существующие поныне. Нестабильные частицы Пригожий отождествляет с черными мини-дырами, которые распадаются на обычную материю и излучение.

В модели Пригожина имеет место производство энтропии, пропорциональное скорости рождения частиц. И преобразование пространства- времени производит энтропию. Причем сначала возникает пространство- время, а затем оно производит частицы, поскольку процесс производства пространства- времени из материи невозможен.

Итак, последовательность рождения материи из вакуума:

спонтанная флуктуация

точка бифуркации

черные мини-дыры

пространство-время

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Эта гениальная догадка поставила перед наукой главную цель: определение вектора развития материи и выявление законов этого процесса. Однако, к решению задачи, поставленной Гераклитом, наука по вине мракобесов от религии смогла приступить лишь через две тысячи (!) лет. Открытие в XVIII веке французским натуралистом и биологом Ж.Б. Ламарком [9] явления изменяемости органического мира стало величайшим достижением в познании природы. Оно дало возможность биологам начать работу с целью решения задачи, поставленной Гераклитом.

1. Нейтронное вещество является источником формирования ядерной материи.
2. Нейтронное вещество обладает уникальными, присущими только ей свойствами – периодическим нетепловым энергоизлучением и силой притяжения.

Тем самым допускается, что атомы водорода существовали изначально и, следовательно, материя признаётся неизменной. Идеалистический характер подобных измышлений не вызывает сомнений.

Звёзды – это космические объекты, где из нейтронного протовещества образуются первоначальные структуры материи: ядра атомов - в плазменной оболочке и атомы - в фотосфере.

Возможности для более полного развития материи появились только в пределах планет. На планете Земля развитие неорганической формы материи происходит в геосфере, расположенной под корой, в так называемой верхней астеносфере. Приносимые сюда конвективными потоками [13] из глубин мантии деформированые атомы (Капустинский А.Ф., 1956) восстанавливают свою наружную электронную оболочку, приобретая, таким образом, возможность взаимодействовать между собой по законам химии. В результате появляется новый вид неорганической формы материи в виде разнообразных веществ. Необходимо отметить, что в указанной геосфере температура не превышает 1500;C. Вероятно, именно такая температура является наиболее подходящим условием для образования веществ. Излившись на дневную поверхность в виде магмы и застывая, они образуют жёсткую оболочку планеты из разнообразных горных пород. По нашему мнению, эти первичные породы, гидросфера и атмосфера являются конечным продуктом эволюции неорганической формы материи.

Вероятно, именно этот процесс, ведущий к уменьшению зависимости от окружающей среды, и является вектором развития органической формы материи.
Таким образом, положение, выдвинутое Ч. Дарвином о прогрессивном характере эволюции органического мира получает реальное материалистическое объяснение: движущей силой прогресса органического мира является закономерное увеличение во времени энергетического потенциала клеточных объединений. Кроме того, на палеонтологическом материале нами установлена закономерность этого процесса, на которую указывал Ч. Дарвин - его периодический (скачкообразный) характер [18].

Открытие протовещества позволило рассматривать окружающий нас космос не в статике, а в развитии. В частности, оно позволило решить проблему происхождения материи: источником формирования самых начальных структур материи - атомных ядер является протовещество. Оно происходит в плазменной оболочке звёзд при температуре до нескольких миллионов градусов. Более высокий уровень развития материи достигается в звёздах при значительно более низкой температуре. Так, на внешней оболочке Солнца, в фотосфере температура на её поверхности равна 5500;C. Вероятно, такая температура является условием, при котором к ядрам атомов могут присоединяться электроны. С помощью спектрального анализа здесь обнаружено 2/3 химических элементов таблицы Менделеева.

Дальнейшее развитие материи идёт лишь в условиях планет. На планете Земля развитие её неорганической формы осуществляется в верхней астеносфере при температуре не выше 1500;С. Здесь в ходе взаимодействия атомов между собой образуются разнообразные вещества, из которых на планетах земной группы сформировались жёсткая и газообразная оболочки, а на планете Земля, кроме этого, образовалась оболочка из вещества в жидком состоянии, получившая название гидросфера. Именно появление гидросферы обусловило зарождение в космосе новой формы материи – органической. Эволюция этой формы материи пошла по пути прогрессирующего увеличения энергетического потенциала клеточных объединений, что вероятно, будет продолжаться и далее.

Часть 1. Электрон – основа материального мира

1. От естествознания ХХ века – к миропониманию

Современная ядерная физика – великое достижение науки ХХ века. Наука теоретически представила структуру атома и основные формулы, позволившие управлять делением ядер, обеспечить надёжную эксплуатацию атомных станций. Однако к концу ХХ века релятивистская квантовая теория оказалась в тупике. Отягощённая сотнями элементарных и бесконечным множеством виртуальных частиц, принципиально не обнаруживаемыми кварками, глюонами и суперструнами, сингулярностью Большого взрыва и прочими фантомами, она оказалась не способной объяснить половину накопленных экспериментальных данных в области физики ядра и элементарных частиц. Формулы работают, турбины крутятся, а физическое понимание взаимосвязи электричества и магнетизма отсутствует. Теоретическая физика оказалась не способной представить системную картину строения материи, она отошла от естествознания, подменив знание причин фетишами названий, постулатами Эйнштейна, Бора, Гейзенберга, Паули и математическими конструкциями типа теории относительности, многомерных пространств, десятков видов полей.

2. Основа системного мироустройства

► Материальное - имеющее массу покоя, от элементарных частиц до космических тел;

► ДУХ – онтологическая нематериальная окружающая среда для материальных объектов, система всех видов взаимодействий, единое гравитационно-электромагнитное поле Вселенной;

► энергия (греч. energeiа - действие)– распространение возмущённого состояния ДУХ в результате его взаимодействия с материальным.

ДУХ – среда космоса и в каждом из нас, где она занимает объём в миллион миллиардов раз больше, чем материальные частицы: электроны, протоны, нейтроны. Если представить ядро атома водорода - протон как футбольный мяч, то вращающийся вокруг ядра электрон представится мухой, которая со скоростью света носится по кругу на расстоянии 10 км от мяча, не приближаясь и не удаляясь. ДУХ – это пространство между мячом и мухой, своим действием удерживающее её на орбите, а также часть внутри мяча.

3. Рождение массы - материи

4. Заряд как свойство массы

Заряд - это неотъемлемое свойство массовой частицы, направление основного вращения, однонаправленного по двум координатным собственным осям. Следовательно, заряд – квадратичная функция, и физический смысл имеет не Кулон, а Кулон 2 - МL 3 T -2 – масса·объём/время 2 . Вращение объясняет электрические свойства. Вращение электрона захватывает тонкий слой среды ДУХ, непосредственно примыкающий к его поверхности. Этот слой вовлекает в движение следующий слой, который несколько отстает и притормаживает его. Следующие слои, разбегаясь от поверхности электрона, отображают заряд электрона, уменьшающийся обратно пропорционально квадрату расстояния.

Представим электрон как шарик, вращающийся по часовой стрелке относительно оси х и в том же направлении - относительно оси y. Но другой наблюдатель, встав с противоположной стороны от стрелки оси х, увидит вращение против часовой стрелки, а затем, встав с противоположной стороны оси y, убеждённо заявит, что обнаружил позитрон. Итак: электрон = позитрон [12]. Названия отражают то, с какой стороны мы наблюдаем частицу. Наблюдатель, приближающийся к Земле со стороны Полярной звезды, увидит, что она вращается как позитрон, а от Южного Креста – как электрон.

Позитрон был теоретически предсказан Дираком потому, что в решении квадратного уравнения для импульса перед корнем стоят ±. Его искали и обнаружили в космических лучах по противоположной электрону траектории в магнитном поле. Сейчас ясно, что при рождении пары гамма-квантом для сохранения импульса два электрона должны быть закручены в разные стороны.

Часть 2. Образование массонов

5. Законы рождение массы - материи

Рождение массона - это образование сферической вихревой структуры в среде ДУХ, которая определяется мировыми константами - электрической и магнитной. Значения этих постоянных (в единицах СИ учтена размерность силы тока): ε = 8,854·10 -12 ; μ₀ = 12,566· 10 -7 с 2 /м 2 . Произведение обратных величин этих констант равно скорости света в квадрате: с 2 = 1/ε₀μ₀ = 8,988·10 16 м 2 /с 2 . Масса массона определяется энергией сферического вращения, при которой точки поверхности движутся со скоростью света: m= h·n·ε₀·μ₀ (отметим, что такое представление – тоже математический фантом).

► Вывод, что фоновое излучение – это продукт распада материи и материал для её рождения, подтверждается балансом энергии в Галактике: плотность энергии, излучаемой звёздами, примерно равна плотности энергии фонового излучения – 4,18·10 14 Дж/м 3 [20].

► Образование массонов в Солнечной короне и последующее структурное построение из них протонов, ядер гелия и более тяжёлых элементов с выделением энергии [4] может объяснить баланс энергии

Солнца как подсистемы в Галактике. Выгорание водорода и гелия компенсируется их воспроизводством из фонового излучения.

6. Гипотеза рождения электронов из фонового излучения

Из рассмотрения силовых линий магнитного поля как реального движения вихрей среды ДУХ следует, что потенциальная энергия поля должна преобразовываться в кинетическую энергию квантов фонового излучения в переменном магнитном поле Солнца: ΔЕ=-ΔU=ΔB·M=h·Δn. Изменение температуры при приближению к Солнцу также должно влиять на энергию квантов ΔЕ = ΔТ·S=h·Δn.

► при движении в гравитационно-электромагнитном поле Солнца фоновые кванты могут поляризоваться и формируют первичные структуры из 57 квантов, которые при резонансе колебаний увеличивают их частоту;

Подобная гипотетическая картина образования электронов и последующего формирования ядер элементов в атмосфере Солнца вызывает много вопросов. Однако возможность объяснения на основе этой гипотезы мирового, галактического и солнечного баланса массы-энергии, участие в процессе информационного квантового поля во взаимодействии с гравитационно-электромагнитным полем ДУХ, учёт системных законов при формировании структур позволяют надеяться на дальнейшее развитие предложенной модели. При этом возможность объяснения в рамках модели наблюдаемых эффектов на Солнце даёт некоторые доказательства её приемлемости.

Подтверждением модели является расчётное значение энтропии процесса при образовании электрона. По закону Больцмана энтропия пропорциональна информации. В соответствии с формулой Планка-Больцмана: S = k·lnW (S – энтропия, Дж/К; k – постоянная Больцмана, W – термодинамическая вероятность микросостояний макросистемы). В соответствии с соотношением Л.А. Блюменфельда для системы, в которой все её микросостояния равновероятны и равнозначны количество информации о состоянии макросистемы I=lg₂W= 1,443·lnW бит. Количество информации о термодинамическом состоянии структуры электрона определяется I = 57·137=7809. Тогда S=k·lnW=0.747·10 -19 Дж/К. Из формулы E =TS для этого значения энтропии и энергии рождения электрона Т = 1,1 10 6 К.

Действительно, при температуре поверхности Солнца 4000-6000 К температура 1,1·10 6 К измерена в верхней части атмосферы Солнца, переходящей непосредственно в межпланетную среду, что не находит надёжных объяснений в астрофизике [18]. Другой необъяснимый эффект – аномальное распределение электронов в солнечной короне. Считается, что энергия в короне выделяется при диссипации поднимающихся из фотосферы магнитных полей. При этом снижение плотности электронов с расстоянием от центра должно соответствовать закону 1/r 2 , но в короне она пропорциональна 1/r 1,5 [18]. Эта добавку электронов естественно можно объяснить их образованием в короне.

Часть 3. Структура протонов, ядер

7. Формирование структурных частей протона

8. Структура протона

Полученная структура нуклона – это трехгранная призма из шести p-мезонов с мюоном + в центре призмы. В кристалле и мюона, и p-мезона есть шесть больших граней и поэтому вокруг мюона + в каждом протоне и нейтроне оказывается шесть p-мезонов, три у верхних граней мюона и три – у нижних, точно друг над другом. Такая структура, соответствующая всем свойствам протона, является единственно возможной, удовлетворяющей принципу максимума удельной конфигурационной энтропии.

Масса протона - 1837 m_e, а нейтрона - 1838 m_e. Так как при образовании протона каждый из шести p-мезонов потерял относительно состава с максимумом энтропии, по крайней мере, одну двухосную частицу, то, заполняя эту вакансию, один из p-мезонов может захватить из среды ДУХ массон, отправив в пространство нейтрино. Присвоенный электрон имеет нулевой спин и не может скомпенсировать полуцелый спин центрального массона в мюоне + . Протон превращается в электронейтральный нейтрон – фермион.

Доказательствами преимуществ модели нуклонов Дмитриева являются блестящее физическое обоснование структуры и объяснение всех свойств, включая фундаментальные: масса, заряд, спин, основные взаимодействия; её соответствие природным закономерностям системной организации мира, симметричность, закономерность образования первочастицы. Несмотря на незавершённость работы и ограничения с публикациями, структура нуклонов И.В. Дмитриева, в отличие от кварковой, является уникальной по обоснованности и достойна Нобелевской премии.

9. Материальный мир: от электрона до галактик

И.В. Дмитриев не рассматривает условия, необходимые для формирования протонов из p-мезонов и мюонов. Гипотеза об образовании электронов-массонов в солнечной короне подсказывает закономерности этого процесса и его этапы.

► Двухосные электроны, не объединённые в p-мезоны, далее в поле с более высокой индукцией превращаются в трёхосные - массоны, которые по тем же законам энтропии формируют мюоны.

► Образование мюонов и p-мезонов (которых больше вследствие большей энтропии их структуры), приводит к появлению ядерных, обменных сил, и 7 гексагональных структур формируют протоны.

► При дальнейшем движении к Солнцу формируются нейтроны, ядра гелия, возникает термоядерный процесс.

Таков предполагаемый космический источник энергии Солнца и ступени рождения материи.

Закономерности и естественная простота структур протона и нейтрона позволяют представить структуры всех ядер по тем же принципам, учитывая физический смысл сильного взаимодействия, а также законы сохранения (заряд, масса, спин, алгебраическая сумма единичных осей) можно объяснить структуру гиперонов, таонов, ядер [4]. При этом сильное взаимодействие между протонами и нейтронами в ядрах химических элементов объясняется обменом вращательными степенями свободы между массонами в мюонах и электронами-бозонами в p-мезонах.

Таковы основы концепции миропонимания в естествознании ХХI века.

P.S. Автор вполне осознаёт невозможность представить в одной статье полную и обоснованную картину мироздания, достойную науки ХХI века. Цель статьи – показать необходимость и направления смены концепций естествознания ХХ века. Автору повезло с ознакомлением с работами И.В. Дмитриева, А.И. Заказчикова, А.Г. Шлёнова, А.В. Рыкова и других первопроходцев нового естествознания. Также, может, найдутся последователи, которые, отбросив ошибочные посылки, подправят и обоснуют догадки, вырастят новые ветви дерева познания Природы. Успехов Вам, коллеги!

Возможно, вы не задумывались над тем, что вся Земля и всё, что на ней есть, создано из материи. Это кажется интуитивным и по-другому быть не может. Однако законы природы пока не рассказали нам, почему Вселенная так устроена.

Правда ли, что на заре Вселенной материя и антиматерия были созданы в равных количествах? А если нет, известно ли, отчего возникло такое неравенство?
А если их количество было одинаково, почему антиматерии так мало? Есть ли механизм объяснения превалирования материи над антиматерией в видимой части Вселенной?

Задумайтесь над этим.

Вот – часть Вселенной. Сотни миллиардов звёзд и звёздных систем существуют только в нашей галактике. Сотни миллиардов галактик есть в обозримой части Вселенной. Из них всех мы изучили лишь нашу собственную звёздную систему, которая, что неудивительно, оказалось созданной из материи, а не антиматерии.

Но, судя по всему, вся остальная Вселенная также сделана из материи. Точнее сказать, материала во Вселенной полно, и если бы где-то была часть, сделанная из антиматерии, мы бы стали свидетелями грандиозной катастрофы, когда материя и антиматерия встретились бы.

К примеру, пространство между звёзд в галактиках, полно материалом, даже если там нет звёзд. Космос обширен, и плотность материи низка. Можно подсчитать – если бы мы швырнули одну частицу антиматерии (допустим, антипротон) в космосе, сколько бы она прожила перед встречей с частицей из материи и аннигиляцией. В среднем в межзвёздном пространстве нашей галактики она просуществовала бы 300 лет – что по сравнению с возрастом галактики ничто. Это ограничение говорит о том, что среди материи могут присутствовать частицы антиматерии лишь в количестве порядка 1 частицы на 10 15 .

На более крупных масштабах мы нанесли на карту галактики и их кластеры, посмотрели вокруг на разных длинах волн, включая видимый свет, инфракрасные волны, микроволны, радио, ультрафиолет, рентгеновские и гамма-лучи. Конкретно рентгеновские и гамма-лучи очень важны для наблюдений, потому что при аннигиляции материи и антиматерии они испускают характерное высокоэнергетическое излучение, которое мы можем засечь.

Изучив 55 галактических кластеров, на расстояниях от нескольких миллионов световых лет до трёх миллиардов, мы увидели, что и на космических масштабах 99.999%+ всей материи – это обычная материя, а не антиматерия.

И всё-таки это неожиданно. Возможно, вы слышали что-то о формуле E = mc 2 , и вы знаете, что она утверждает, что не только в массе содержится энергия, но что можно создать и частицу, имея на руках достаточное для этого количество энергии. Но это ещё не всё.

Как мы установили в лабораторных опытах на Земле, единственный способ создать материю – взять в два раза больше энергии, чем говорит формула E = mc 2 , и создать одинаковое количество материи и антиматерии. И наоборот, уничтожить материю мы можем, только столкнув её с антиматерией, в результате чего выделяется чистая энергия. И все законы физики говорят, что это справедливо в любое время для любых энергий.

И тем не менее, наша Вселенная перед нами.

Если бы мы начали с Большого взрыва, то в конце инфляции, со всеми нужными начальными условиями и известными законами физики, у нас получилось бы такое состояние:

Вселенная была бы горячей, плотной, расширяющейся, наполненной излучением и равными долями материи и антиматерии.
Материя и антиматерия сталкивались бы, аннигилировали, превращаясь в излучение, а высокоэнергетические частицы сталкивались бы друг с другом, спонтанно создавая новые частицы из материи и антиматерии в равных долях, с избытком энергии.
Вселенная бы расширялась и охлаждалась, и при этом энергия и плотность бы падали.

Но, если энергия падает, высокоэнергетическим частицам становится сложнее производить новые пары материя/антиматерия (b), в результате чего уменьшается количество реакций превращения материи и антиматерии в излучение. Но при падении плотности, парам материя/антиматерия становится сложнее найти друг друга (а), в результате чего количество этих встреч не упадёт до нуля. Всегда найдутся остатки материи и антиматерии.

И тут начинаются странности. По всем вычислениям, исходя из известных законов физики и наших опытов, должно быть 10 20 частиц излучения на каждую частицу материи или антиматерии. Но в нашей вселенной их всего миллиард, 10 9 штук, на одну частицу материи. А антиматерии вообще очень мало.

Так откуда взялась лишняя материя? Почему появилась лишняя материя, но не антиматерия? И когда? И как?

Честно говоря, это – одна из самых больших неразрешённых загадок физики. Но если мы не знаем всего, это не значит, что у нас вообще нет каких-то ключей к разгадке. К примеру, с 1960-х годов известно, что удовлетворив трём следующим условиям:

отсутствие равновесия
несохранение барионного числа
нарушения C- и СР-инвариантности

можно создать больше материи, чем антиматерии (или наоборот). Более того, асимметрия в этом случае просто неизбежна. И, к счастью, двум из этих критериев легко удовлетворить.

Также есть много примеров различия между материей и антиматерией, и нарушения различных симметрий. Одна из них – симметрия зарядового сопряжения, или С-симметрия. Если вы замените все частицы на античастицы, и С-симметрия сохраняется, тогда система будет вести себя точно так же. Ещё одна – симметрия чётности, P-симметрия. Если она сохраняется, то реальная система и её зеркальное отражение должны вести себя одинаково.

Нестабильная частица вроде вращающегося мюона распадётся конкретным способом – испустив электрон в определённую сторону согласно спину. Если отразить это в зеркале (Р), то электрон будет испущен в противоположную сторону, чего в жизни не бывает. Если заменить мюон анти-мюоном (С), он испустит позитрон в изначальном направлении – а этого тоже не бывает. Но если заменить вращающийся мюон зеркальной копией вращающегося анти-мюона (С и Р, СР), можно было бы надеяться, что его распад должен происходить так же надёжно, как и распад мюона в реальном (не зеркальном) мире. Но этого не происходит. Есть и другие примеры нарушения С и СР симметрий, в системах к-мезонов или B-мезонов.

Поэтому, нам осталось только заполучить взаимодействия, не сохраняющие барионное число в достаточных количествах, иначе говоря, создающие барионы там, где их не было (а было нечто другое). К сожалению, тут нужна такая физика, которой в Стандартной модели нет.

Но механизмов таких придумано предостаточно:

теории великого объединения, содержащие частицы GUT-масштабов
теории с новыми скалярами, содержащими механизмы Аффлека-Дайна
расширения Стандартной модели, включающие тяжёлые стерильные нейтрино
теория избытка лептонов в молодой Вселенной (лептогенезис)
новая физика электрослабого масштаба, которая может улучшить асимметрию между материей и антиматерией

Я вам подробно расскажу только один пример.

Представьте горячую, плотную, юную Вселенную. В дополнение к излучению и частицам материи и антиматерии, входящих в Стандартную модель, есть ещё одна частица (и античастица), Q (и анти-Q). Q – очень тяжёлая, сильно тяжелее протона, имеет положительный заряд +1 (как у протона) и появляется в изобилии в юной Вселенной, совместно со своими половинками, анти-Q, которые имеют ту же массу и противоположный заряд.

Поскольку они нестабильны, то при остывании Вселенной они прекратят создаваться. Большинство из них найдут друг друга и аннигилируют, а оставшиеся будут распадаться.

Для каждого варианта распада Q должен случиться соответствующий распад у анти-Q. Если Q распадается на протон и нейтрино, анти-Q должна распасться на антипротон и антинейтрино. Если Q распадается на антинейтрон и позитрон, анти-Q должна распасться на нейтрон и электрон.

Это не настоящие частицы, они приведены для примера. Но в разных теориях есть такие частицы, вроде X-и-Y бозонов в GUT и лептокварков в некоторых расширениях Стандартной модели, которые работают по очень похожим правилам.

В отсутствии нарушения СР-симметрии, они будут распадаться так же, как их противоположность.

Пока всё это скучно, этот процесс не создаст избытков массы. Но если мы допустим нарушение СР-симметрии, то разница между частицами и античастицами может быть в количестве распадов. Какой процент от Q распался на протоны и нейтрино, по сравнению с тем, какой процент от анти-Q распался на антипротоны и антинейтрино. У нас может получиться нечто, похожее на следующую картинку, что схоже с тем, что мы наблюдаем в системах с Каонами и B-мезонами. Заметьте различие между распадами Q и анти-Q.

Допустим, что наша Вселенная полна материи и антиматерии в равных долях, и излучений, которые мы проигнорируем. Допустим также, что есть куча Q и анти-Q в равном количестве, которые распадаются в соответствиями с теми нарушениями СР-симметрии, которые описаны выше.

Море протонов, нейтрино, антинейтрино, позитронов, антипротонов, антинейтрино, нейтронов и электронов. Это да. Но протонов и нейтрино будет больше, чем антипротонов и антинейтрино, и будет меньше антинейтронов и позитронов, чем нейтронов и электронов. Если мы проигнорируем лептоны (нейтрино, электроны и их античастицы), то вот, что нам оставит море распадающихся Q и анти-Q частиц.

И после того, как встретятся все пары материи и антиматерии, останется избыток материи по сравнению с антиматерией.

Какой-то вариант такого развития событий однозначно имел место и привёл к тому, что мы имеем разное количество материи и антиматерии, и что плотность материи (но не антиматерии) одинаково везде, где бы мы ни посмотрели. Даже, несмотря на то, что это одна из величайших неразрешённых задач в физике, мы многое про неё знаем, и это достойно пересказа.

Читайте также: