Частица – это что? (Простые ответы для трудных вопросов: 2)

( Январь 2021, idb.kniganews )

Очередной текст из цикла материалов о том, как Большая Наука заплутала в лабиринте сложных проблем, не замечая простых, понятных даже детям ответов. Причём именно эти ответы, что интересно, указывают прямой – и он же самый короткий – путь к постижению реальной картины. Начало см. тут.

В первой части сериала, можно напомнить, наука была сильно озадачена трудным вопросом о том, какой из трёх теоретически возможных вариантов для геометрии вселенной реализован на самом деле в природе. Неожиданно же простой – и наиболее верный – ответ выглядит так, что во вселенной одновременно и гармонично реализованы все три эти возможности.

Более того, поскольку речь шла простоты ради только о геометрии непрерывных пространств, то сказано было далеко не всё. Например, абсолютно никак не освещёнными оказались проекции той же самой формы в области другие – фрактально-дискретной геометрии и ультраметрических пространств. Где математика также допускает непротиворечивые и очень стабильные решения, а потому и они тоже реализованы глобально в природе.

Об этих любопытных вещах на стыке геометрии и теории чисел рассказ, однако, удобнее сделать несколько позже, опираясь на базу «простых ответов» об устройстве материи. Поэтому здесь и сейчас речь пойдёт именно об этом.

В не менее трудном для науки вопросе о том, что лежит в основах материи – или иначе, «Что такое частица?» – ситуация с большими сложностями при выборе решений выглядит несколько иначе. Здесь разных и массово принятых в мейнстриме ответов не только много, но и имеется согласие, что все они определённо относятся к одному и тому же объекту – частице материи в природе. Главная же проблема заключается в том, что никто не знает, как свести все эти по-своему полезные, но по отдельности явно неполные и плохо сочетающиеся друг с другом ответы к одному красивому и понятному в своём устройстве целому…

В конечном итоге, что примечательно, и здесь удаётся обнаружить ответ не только внятный, но и в основах своих простой настолько, что его можно объяснить хоть детям. Однако обстоятельства, из-за которых наука наша этот простой ответ как бы «не видит», оказываются весьма нетривиальны, таинственно запутаны и для понимания своего требуют глубоких внимательных разбирательств.

В целях данного сериала, впрочем, углубление в подобные расследования определённо не фигурирует. Здесь задача в том, чтобы ограничиться лишь общими формулировками «простых ответов» и предоставлением ступеней, по которым учёные к этим ответам сумели успешно прийти. И это не оговорка. Ибо многие из правильных и красивых ответов для фундаментально важных вопросов на самом деле науке уже известны. Но по некоторым НЕ-научным причинам озвучивать их официально не принято.

Здесь, однако, ничто не мешает озвучить это неофициально. Для того, как минимум, чтобы все, кого подобные вещи интересуют, имели представление о реальных достижениях фундаментальной физики, а не только о том, что пишут на данный счёт в энциклопедиях и научно-популярной прессе.

С прессы, кстати, имеет смысл и начать. Недавний обзор в известном веб-издании Quanta Magazine целиком посвящён именно интересующему нас вопросу: «Что такое частица?» (What Is a Particle? By Natalie Wolchover. Quanta Magazine. November 12, 2020).

И поскольку веб-журнал этот не только известный, но и действительно качественный, в статье QuantaMag вполне адекватно отражено всё существенное. Как то, что наука на сегодня имеет предложить в качестве неполных ответов на данный вопрос. Так и те многочисленные загадки в природе частиц, для которых учёные честно признают, что ответов они не знают.

Ну а ещё с опорой на данную публикацию удобно выявить и продемонстрировать такие достижения науки, которые практически никогда в подобные обзоры не попадают. Хотя именно из-за этих опускаемых деталей вся картина никак и не складывается в стройное единое целое. Но чтобы отчётливо увидеть и распознать умалчиваемое, необходимо представлять себе историю вопроса. Или быть в теме, как ещё выражаются…

Начинать погружение в тему, однако, более естественно с обзора тех известных ответов, которые на сегодняшний день считаются общепринятыми. И которые никак не складываются в ясную целостную картину.

Семь граней непонимания

Для подобающего начала сразу же следует подчеркнуть, что некоторые из современных и традиционных подходов трактуют проблему с (не-)пониманием частиц в высшей степени по-разному. То есть ответы могут здесь различаться до такой степени, когда даже сами учёные, сегодня их разрабатывающие, затрудняются сказать, дополняют друг друга конкурирующие модели или же находятся во взаимном противоречии.

Причины тому, как это сформулировано в итоговом абзаце обзора Quanta Magazine, вполне ясны и понятны:

Потому что в конечном счёте центральный вопрос науки – что такое частица как базовый строительный элемент вселенной – по-прежнему имеет один короткий ответ: «Мы не знаем»…

Здесь, конечно же, нет необходимости пересказывать подробности большой статьи, собравшей для читателей семь наиболее известных взглядов физики на природу частиц и снабдившей их подобающими комментариями от авторитетных специалистов. Однако просто перечислить семь разных базовых подходов, особо обращая внимание на их известные недостатки, критичные для не-понимания проблемы – это представляется полезным и нужным.

Ещё один момент, полезный для понимания картины, сводится к той важнейшей роли, которую играет математика для универсального обоснования практически всех ответов физической науки. Что само по себе естественно и правильно, конечно же. Однако зачастую это сильно мешает постичь реальную природу происходящего – когда разные инструменты математики сильно по-разному описывают явно одно и то же, а внятной механической модели для этого «одного» нет и в помине…

#

[1 из 7] Частица – это коллапсировавшая волновая функция. Один из самых первых ответов квантовой механики, принятый ещё «отцами-основателями», опирающийся на известный дуализм волна-частица и прописанный в базовых учебниках. Поведение частицы хорошо описывается волновой математической функцией, в компактной форме предсказывающей вероятности для обнаружения «размытого» объекта в том или ином месте пространства с той или иной скоростью. Когда же этот волновой объект регистрируют детектором, то волна как бы схлопывается или «коллапсирует», предъявляя наблюдателям частицу со вполне конкретным импульсом (скоростью) и координатами в пространстве.

Почему и как происходит в природе этот «коллапс» размытой волны в точечную частицу, чем определяются вероятности исхода измерения – на эти и подобные им вопросы ответов у науки как не было прежде, так нет и поныне.

#

[2 из 7] Частица – это возбуждение квантового поля. Вместе с углублением исследователей в эксперименты физики частиц и их взаимодействий, быстро стало ясно, что для объяснения наблюдений требуется более гибкая и универсальная концепция. Ею и стала, начиная с 1930-х годов, квантовая теория поля – вернувшая в передовую науку классическую концепцию силовых полей, но теперь уже в новом квантованном виде. Попутно частицы лишились своего статуса «самостоятельных объектов», поскольку в условиях нового математического формализма их стали трактовать как «возбуждения квантовых полей».

Но для каждого типа частиц требовались свои «квантовые поля», новые эксперименты приводили к открытию всё новых частиц, требующих введения в картину своих новых «полей», а самое неприятное – в этой сложной и быстро разраставшейся картине вероятности исходов опытов перестали складываться в «единицу», необходимую для целостности картины и хотя бы для математической видимости понимания…

#

[3 из 7] Частица – это неприводимое представление группы. Математическую видимость понимания физикам предоставила – хотя бы отчасти – алгебраическая теория групп симметрий. С помощью формализма этой теории, как выяснилось к концу 1930-х годов, оказывается очень удобно описывать и предсказывать поведение частиц через всевозможные операции преобразований, которые можно применять к объектам (сдвигать, вращать, отражать и т.д.).

Иначе говоря, частицы материи начали рассматривать как самые простейшие из возможных в природе объектов, воплощающих математику «неприводимого представления групп». А когда к этой удобной и плодотворной трактовке привыкли, то многие из «настоящих специалистов», глубоко знающих теорию предмета, стали отдавать предпочтение именно такой формулировке и для ответа на наивный вопрос «что такое частица». Но даже подобные специалисты вынуждены признать, что о реальной природе частиц этот математический ответ не говорит по сути ничего.

#

[4 из 7] Частица – это много разных и сложных слоёв. Примерно так в предельно упрощённой форме звучит ответ, предоставляемый Стандартной Моделью частиц. Которую в полном виде удалось оформить в 1970-е годы и вплоть до нынешнего времени общепринято рассматривать как самый большой и по сию пору непревзойдённый успех фундаментальной физики XX века.

Опираясь на теорию квантовых полей и алгебру групп симметрий, Стандартная Модель дала общее описание для всех известных науке частиц и их взаимодействий. Но для этого, правда, ей оказались необходимы три существенно разных группы (отдельно для электромагнитных, для слабых ядерных и для сильных ядерных взаимодействий), свыше двух десятков разных констант, появляющихся непонятно откуда (как трюки подгона формул к результатам экспериментов), плюс куча совершенно загадочных в своих свойствах и в принципе никогда не наблюдаемых частиц типа кварков и глюонов (которые необходимы для обоснования расчётов теоретиков, но абсолютно непонятно зачем могли понадобиться природе).

Уже по этим причинам всем должно быть ясно, что СМ никак не может быть окончательным ответом науки на вопросы о том, что же это такое – частица. А если учесть, что математический формализм СМ по целому ряду глубоких причин не позволяет включить в эту картину гравитацию – как одно из важнейших в природе взаимодействий – то и вся данная модель в целом выглядит крайне неубедительно даже в качестве основы для более адекватных будущих объяснений.

#

[5 из 7] Частица – это вибрирующая струна. Среди множества новых теорий частиц, пытающихся превзойти СМ включением в единую картину также и гравитации, наиболее успешной долгое время считалась Теория струн. Воспользовавшись своеобразным «математическим микроскопом» в форме новых уравнений для многомерной физики при чрезвычайно малых линейных масштабах, исследователи обнаружили, что прежде «точечных» размеров частицы становится удобнее описывать в виде вибрирующих микроскопических струн.

Причём среди решений новых уравнений – как моды колебаний струн – обнаружились не только свойства уже известных частиц, но и свойства гипотетической частицы-гравитона. В терминах квантовой физики передающей, как предполагается, гравитационные взаимодействия. Помимо столь вдохновляющего открытия следов «квантовой гравитации», разработчики теории струн обнаружили также целые пласты новых, глубоких и весьма интересных математических результатов, сильно впечатливших даже смежников из весьма далёких областей чистой математики.

Но все эти несомненные математические достижения абсолютно никак, к сожалению, не удалось пристегнуть к реальной физике окружающего нас мира. За все полсотни с лишним лет развития Теории струн её исследователи так и не сумели предложить ни единого эксперимента, который подтвердил бы правильность предсказаний и преимущества этой теории в сравнении со всеми прочими. Фактически, в теории струн сегодня никто так и не представляет, как вообще можно было бы устроить экспериментальную проверку на масштабах, недоступных для ускорителей частиц даже в принципе…

#

[6 из 7] Частица – это то, что щёлкает в детекторах. Существенно иной путь развития теории частиц за пределы Стандартной Модели получил название Амплитудология (amplitudeology). Здесь в качестве основы всего подчёркнуто и изначально выбраны именно результаты экспериментов, а фундаментом для построения новой теории частиц стали «амплитуды рассеяния». То есть один из главных вычислительных инструментов физиков, соотносящий теоретические расчёты с теми экспериментальными данными, что измеряются в приборах регистрации частиц.

На этом направлении у теоретиков также имеются несомненные успехи, самым знаменитым из которых, наверное, стал «амплитуэдр» (amplituhedron). Почти магический «математический прибор», с опорой на многогранники особой формы как будто по волшебству предсказывающий правильные амплитуды рассеяния просто через быстрое вычисление объёма этих геометрических фигур (для получения тех же результатов стандартными методами квантовой теории поля обычно требуются десятки и даже сотни страниц вычислений).

Но хотя новые подходы исследователей-амплитудологов существенно отличаются от традиционных, каких-либо открытий принципиального характера сделать здесь пока не удаётся. Иначе говоря, даже с опорой на волшебные свойства амплитуэдра никто не может предложить такие предсказания и эксперименты, которые продемонстрировали бы несомненные преимущества новой теории в сравнении с уже имеющимися.

#

[7 из 7] Частица – это деформация в океане кубитов. Для завершения краткого обзора осталось упомянуть такой взгляд на природу частиц, который существенно отличается от всех предыдущих (отчего и утвердился в научном мейнстриме с заметным трудом). Уже по тем причинам, как минимум, что этот подход появился в фундаментальной науке прямиком из области информационных технологий и квантовых компьютеров.

Другое принципиальное отличие подхода – только здесь, фактически, всерьёз рассматривают феномен сцепленности частиц (entanglement) не просто как важнейшее свойство природы на квантовом уровне, но и как основу единства физики частиц и гравитации в терминах геометрии пространства. Ни в одном из шести перечисленных выше «главных подходов», что необходимо подчеркнуть, феномен квантовой сцепленности не фигурирует вообще никак.

Девизом данного направления исследований выбрано уже общеизвестное ныне изречение «это всё из кубитов». Иначе говоря, в основу теории положена гипотеза, согласно которой буквально всё, что существует во вселенной – от самой ткани пространства-времени до порождаемых в ней частиц – всё это возникает из квантовых битов информации, или кубитов. Соответственно, в условиях концепции такой вселенной, где «это всё из кубитов», если вы хотите понять, что такое частица, то прежде вам надо разобраться, что такое пространство-время.

На сегодняшний день пока никто в науке не понимает, какие механизмы могут воплощать эти идеи в реальной природе. Но если пространство-время, согласно этой концепции теоретиков, на самом глубоком уровне природы представляет собой «океан кубитов», то частицы – в терминах кубитов – это информационные голограммы. Или, если то же самое формулировать чуть иными словами, каждая частица – это квантованная волна-деформация в океане кубитов…

#

Завершая краткий обзор «взглядов научного мейнстрима на природу частицы», непременно следует отметить, что Подход номер 7 наиболее последовательно пытается развернуть науку «лицом к природе» – к отчётливым аналогиям между квантово-гравитационной физикой частиц и гидродинамикой, если конкретнее. Журнал Quanta Magazine, правда, в своём обзоре об этом полностью умалчивает. Так что даже самого слова «гидродинамика» там просто нет. Но вот на сайте коллаборации «Это всё из кубита» , запустившей идею и систематически разрабатывающей данное направление, главная суть предпринимаемых исследований выражена таким девизом:

«Гравитация – это гидродинамика сцепленности»…

Весь комплекс тех фактов и материалов, что будут изложены здесь далее, по сути дела освещает и обосновывает этот же самый тезис. Но только с существенно иных сторон.

Пять недостающих проекций

Представленных выше взглядов учёных на трудную проблему уже достаточно, наверное, для общего понимания того, как выглядит самый краткий ответ науки на вопрос «Что такое частица?».

Также должно быть понятно, что и на сопутствующий вопрос, «Отчего же мы этого так и не знаем?» – учитывая более чем столетнюю и вроде как очень успешную историю развития квантовой физики – ответить для науки оказывается не менее затруднительно.

Если же смотреть на очерченную проблему не с высоких научных позиций, а с наивно-приземлённой точки зрения стороннего наблюдателя, то вся эта картина научных затруднений выглядит совсем уж странно и удивительно.

Уже по той хотя бы причине, что среди описанных выше «семи основных подходов» НИ ОДИН не способен предложить внятных объяснений для механизмов, благодаря которым частицы материи притягиваются друг к другу. Тех механизмов, иными словами, которые собирают и связывают элементы материи во всё более и более сложные конструкции.

В физике имеется великое множество уравнений, описывающих подобного рода «силы» и взаимодействия, но вот то, КАК и ПОЧЕМУ происходит взаимное притяжение электрически заряженных частиц в атоме, притяжение субатомных частиц в ядре и так далее – притяжение любых частиц в реальной квантовой природе – эти вещи для науки XX и XXI века так и остаются полной загадкой. Подобное утверждение звучит очень странно, но именно так обстоят тут дела. Никто этого объяснить – чтобы было внятно и убедительно – в научной среде не способен.

Ещё более странно здесь то, что на самом деле красивое, внятное и по всему верное объяснение для взаимного притяжения и/или отталкивания зарядов было известно учёным ещё в XIX веке. Понимание пришло через подходы гидродинамики – и именно поэтому в следующем, двадцатом столетии такое объяснение было отвергнуто, забыто и по сути «запрещено»…

[1 из 5] Пульсации сферы

Уравнения Максвелла, объединившие феномены электричества, магнетизма и света в структуру единой общей теории, предоставили хорошее математическое описание наблюдаемых явлений. Однако о том, что же реально там происходит в природе при взаимодействиях зарядов и магнитов, формулы ничего сказать не могли. А наблюдать удавалось лишь внешние проявления этих феноменов, да ещё рисунки «силовых линий поля», фиксируемые с помощью металлических опилок.

Общепринятой объяснительной базой для всех феноменов электромагнетизма была в те времена концепция эфира – как тонкого флюида, заполняющего собой всё пространство и имеющего свойства лёгкой неуловимой жидкости. В этих условиях норвежский математик Карл Бьёркнес предположил, что электрические заряды материи в основе своей физики имеют одни и те же «пульсирующие сферы», а свойства положительных и отрицательных зарядов проявляют в зависимости от фазы в пульсациях своего размера.

Опираясь на эту гипотезу и известные уравнения физики волн, удалось теоретически показать, что сферы, диаметр которых периодически меняется в одной фазе, из-за воздействия порождаемых в эфире волн взаимно отталкиваются. То есть ведут себя как одноимённые заряды. А сферы, размер которых пульсирует в противофазе, соответственно, взаимно притягиваются, демонстрируя физику разноимённых зарядов.

На иллюстрации: Гидродинамические опыты Бьёркнеса, демонстрирующие аналогии между физикой пульсирующих в жидкости сфер (наверху) и физикой взаимодействий магнитных зарядов (внизу)

Двигаясь от этого базового результата, Карлу Бьёркнесу с помощью концепций гидродинамики удалось вывести все прочие уравнения электромагнетизма Максвелла. А с помощью рукастого сына, Вильгельма Бьёркнеса, ещё и сконструировать наглядные настольные опыты с жидкостями и вибрирующими предметами, демонстрировавшими прекрасное соответствие между гидродинамическими экспериментами и математикой новой теории.

Помимо наглядности опытов и математической убедительности теории Бьёркнеса, ещё одной из её важных особенностей было то, что она предоставила простое и естественное объяснение «току смещения». То есть весьма загадочной концепции Максвелла, с помощью которой он очень успешно объединил феномены электричества и магнетизма, не сумев, однако, внятно объяснить, что же это в действительности такое – «как бы движение электрического заряда, при котором движения не происходит». Согласно модели Бьёркнеса, пульсации сферы – это и есть ток смещения.

Причём уже тогда, в XIX веке, для феномена пульсаций сфер была найдена и простая наглядная интерпретация – с переходом к геометрии пространств с более высоким числом измерений. Опираясь на упрощённый пример «флэтландии», то есть плоского двумерного пространства, легко увидеть, насколько по-разному одна и та же физика выглядит в мирах различной размерности.

В частности, трёхмерная сфера, проходящая через 2D-мир по третьему, перпендикулярному плоскости измерению, обитателям флэтландии представляется как неподвижный круг, изменяющий свой диаметр сначала от нуля до максимума, а затем исчезающий в точке. Аналогично, для наблюдателей мира, в котором живём мы, физика многомерного сферического объекта, осциллирующего по оси, перпендикулярной нашему «плоскому 3D-пространству», выглядит как пульсации трёхмерной сферы…

Физика XX столетия, как всем известно, решительно отвергла гидродинамическую концепцию эфира, сочтя более полезной «пустоту вакуума». Попутно оказалась полностью забытой и «эфирная» теория электромагнетизма Бьёркнеса, естественно, поскольку для неё не нашлось места ни в квантовой физике, ни в теории относительности. Точнее говоря, всем показалось, что науке это уже не требуется.

Уравнения математической физики, однако, то и дело указывали исследователям на такие вещи, которые настоятельно требовали тщательных разбирательств с успехами предшественников и более внимательного к ним отношения.

Например, с немалым удивлением было обнаружено, что давно известные уравнения электромагнетизма Максвелла содержат в себе значительно больше, нежели все привыкли считать. В частности, там нашли вполне отчётливые признаки специальной теории относительности Эйнштейна (появившейся 40 лет спустя), из-за чего традиционно озадачивающий ток смещения – или иначе, вызванные высокой скоростью деформации в ткани пространства-времени – теперь стало естественно трактовать как «релятивистскую поправку».

Но самый большой сюрприз обнаружился в уравнениях гравитации Эйнштейна, именуемых также Общей теории относительности (ОТО) и связывающих в единое целое геометрию пространства и времени с энергией и массой материи.

Когда обычную систему уравнений ОТО для 4-мерного пространства-времени расширили до пяти измерений, то после надлежащих преобразований в тех же формулах обнаружилось нечто поразительное. Уже Теодор Калуца, одним из первых применивший такой аналитический подход в 1919, сумел установить, что помимо гравитации эта 5D-система также содержит в себе уравнения электромагнетизма Максвелла, плюс ещё одно – прежде неведомое – силовое воздействие на все точки пространства вселенной.

Иначе говоря, в условиях пятимерного пространства математическое описание природы свидетельствовало, что одна и та же 5D-физика взаимодействий в своих разных проекциях может выглядеть и как гравитационное притяжение масс, и как феномены электричества или магнетизма, и как ещё одно – прежде никому неведомое – встряхивание пространства, получившее общепринятое название «скалярное поле».

Но хотя математическое описание столь интересной физики было открыто уже целое столетие назад, надлежащего места в научной картине мира – то есть на равных с гравитацией и электромагнетизмом – это «скалярное встряхивание пространства» так и не получило даже поныне.

Хуже того, когда много десятилетий спустя после теоретического открытия Калуцы, в середине 1990-х, исследователи экспериментаторы обнаружили феномен осциллонов – как простой и наглядный аналог именно для этой физики встряхиваний – то фактически никто даже не вспомнил тут ни о выкладках Калуцы, ни о «пульсирующих сферах» Бьёркнеса. Так что вполне очевидные взаимосвязи между всеми этими вещами остались проигнорированы и по сути никак не замечены…

[2 из 5] Осциллон

Если оценивать данное открытие в исторической ретроспективе, то осциллон – это самая простая и наглядная аналогия того, как выглядит в природе реальный прототип для механико-математической идеи Бьёркнеса о зарядах как «пульсирующих сферах». Ну а если оценивать по самому крупному счёту, то это ещё и мощная гидродинамическая модель для постижения единой природы элементарных частиц – протона и электрона.

Название собственно феномена – осциллон – было сконструировано естественным образом, как сокращение от «осциллирующий солитон». Иначе говоря, если солитоном именуется уединённая стоячая волна со свойствами частицы, то осциллон, соответственно, – это такая волна, которая в своём поведении не только похожа на квазичастицу, но ещё и постоянно находится в состоянии стабильных колебаний. Или осцилляций, как предпочитают именовать то же самое в учёных кругах.

Хотя нечто похожее отмечали в физике плазмы в 1980-е, историю открытия осциллонов и появление собственно этого термина принято отсчитывать с 1995 года, когда учёные Техасского университета в Остине, экспериментировавшие с физикой вибрирующих гранулированных материалов, обнаружили удивительный феномен. Суть которого в том, что в регулярно встряхиваемой зернистой среде может возникать своеобразный «всплеск», имеющий вид уединённой осциллирующей волны, стабильно сохраняющей свои колебания сколь угодно долго. При условии, конечно, что частота и амплитуда встряхиваний контейнера подобраны соответствующим образом.

Помимо устойчивого сохранения осцилляций волны, этот феномен продемонстрировал целый ряд и других примечательных свойств. Две противоположных фазы колебаний, получившие названия «пик» и «кратер», обеспечивают осциллонам такие взаимодействия друг с другом, которые аналогичны взаимодействиям электрических или магнитных зарядов.

Когда два осциллона находятся в одной фазе колебаний, они взаимно отталкиваются, как два «плюса» или два «минуса» электромагнитных полюсов. Если же фазы их колебаний противоположны, осциллоны взаимно притягиваются. Благодаря такой физике, осциллоны оказываются способны к коллективной самоорганизации, формируя сложные динамические структуры типа молекул или кристаллов…

Короче говоря, поскольку универсальный характер феномена осциллонов установлен не только для вибрирующих гранулированных материалов, но также для жидкостей – поначалу для густых и вязких, а затем и для обычных – далее здесь совсем несложно увидеть вот что.

Как особенности осцилляций этих объектов, так и физика взаимодействий осциллонов – всё это по сути своей оказывается идеальной механической моделью не только для гидродинамической теории электромагнетизма по Бьёркнесу, но и для фундаментально важных «скалярных встряхиваний» пространства в пятимерной ОТО, объединившей физику гравитационных уравнений Эйнштейна и электромагнитных уравнений Максвелла…

На иллюстрации: Осциллон в вибрирующей гранулированной среде и противоположные фазы его циклических колебаний в разных проекциях: (a,b) вид сверху – как «пульсации сферы» по Бьёркнесу (c,d) вид сбоку – как «яма и холм», или «локальные возбуждения поля» по Максвеллу

Столь же несложно увидеть здесь, однако, и нечто иное. При всех своих замечательных особенностях, проясняющих загадочную природу электромагнетизма, физика осциллонов мало чем может помочь при постижении квантовых феноменов, не говоря уже о гравитации. Иначе говоря, для понимания картины в целом настоятельно требуются какие-то ещё наглядные модели-проекции. Причём с опорой на гидродинамику, желательно.

Именно такие модели, что примечательно, уже давно у науки имеются и неплохо изучены.

[3 из 5] Прыгающая капля

Математика 5-мерных уравнений ОТО, как уже было подчёркнуто, вполне отчётливо показывает, что для постижения единой природы электромагнетизма и гравитации с необходимостью требуется включать в картину скалярное встряхивание пространства. Поэтому вряд ли следует удивляться тому, что и следующее открытие учёных-экспериментаторов, фундаментально важное для понимания скрытых взаимосвязей между ОТО и квантовой физикой, было сделано с опорой на то же самое оборудование, по сути, с помощью которого были открыты осциллоны.

Точнее говоря, в 2005 году французские исследователи из Парижского университета Дидро, экспериментировавшие с физикой вибраций жидкостей, объявили об открытии любопытнейшего феномена прыгающей капли-«ходока» .

Самое поразительное в этом феномене было то, что капля силиконового масла, при определённых условиях встряхивания поддона с тем же самым маслом, не тонет в нем как обычно, а прыгает и движется по поверхности, наглядно демонстрируя многие из тех эффектов квантовой физики частиц, которые по очень давней традиции было принято считать «невозможными» для объяснения на языке простых аналогий и механических моделей.

Как выяснилось, на самом деле это вполне возможно. Разобравшись с тем, как прыгающая капля порождает вокруг себя концентрические стоячие волны, обеспечивающие её перемещения по поверхности, экспериментаторы решили воспользоваться этим наглядным «дуализмом волна-частица». И стали моделировать в вибрирующем контейнере с маслом известные эксперименты квантовой физики, прежде доказывавшие «исключительность» квантовых феноменов, якобы непостижимых с точки зрения физики классической.

В течение нескольких следующих лет с помощью самодвижущихся капель-ходоков и планок-барьеров в контейнере учёным с немалым успехом удалось продемонстрировать внушительный ряд классических аналогий для таких квантовых феноменов, как интерференция единичной частицы на двух щелях, туннельный эффект, квантование орбит и так далее.

На иллюстрации: Прыгающая на поверхности жидкости капля-ходок, изменяющая траекторию при прохождении через барьер с двумя щелями и интерферирующая с отражениями собственных волн. Как результат многих десятков таких экспериментов, из траекторий капли выстраивается известная картина «двухщелевой интерференции одиночной квантовой частицы».

Особо примечательной стороной данных опытов стало то, что гидродинамический феномен прыгающей капли предоставил своего рода мост между простыми экспериментами времени нынешнего и красивыми, но фактически давно отвергнутыми идеями теоретиков времени прошлого. А кроме того, в сочетании с близко родственным феноменом осциллонов, наглядная физика одиночных волн и прыгающих капель очень интересно сопрягается с современными математическими концепциями из области многомерных теорий струн и бран.

Если говорить о недооценённых достижениях теоретиков прошлого, то ещё в 1920-е годы один из отцов квантовой физики, Луи де Бройль, для объяснения загадочного дуализма волна-частица выдвинул идею «двойного решения». Суть которого сводилась к тому, что физика частицы одновременно удовлетворяет двум математическим описаниям – как колебаний точечной сингулярности (или микроскопической «капли»), так и непрерывной волны. Поскольку обе синусоиды двойного решения де Бройля осциллировали в одной и той же фазе, имеются все основания говорить, что открытие экспериментаторов 2005 года предоставило ясную гидродинамическую модель для идей теоретика, выдвинутых за 80 лет до этого. Но дружно в ту пору отвергнутых научным сообществом…

Другая важная теоретическая разработка, выдвинутая Оскаром Клейном в те же 1920-е годы и не получившая должного развития, существенно по-новому продвигала знания науки о важности 5-мерной физики в уравнениях ОТО Эйнштейна. Если Теодор Калуца расширил 4-мерную математику до 5 измерений с сугубо классических позиций, то Клейн, ничего об этом не знавший, расширил и проанализировал те же уравнения с новых позиций квантово-волновой физики. И обнаружил, что из формул Эйнштейна, описывающих геометрию гравитации для масс и энергий, при переходе в 5-мерное пространство возникает также волновое квантовое уравнение Шрёдингера для частицы.

При этом планковские кванты энергии, согласно заключению Клейна, порождаются в такой расширенной системе как результат осцилляций частицы по дополнительному пятому измерению.

Принимая во внимание описанные выше гидродинамические эксперименты с волнами и каплями, уже не нужно, видимо, пояснять, что осцилляции частицы по 5-му измерению и скалярные встряхивания пространства по 5-му измерению – это просто чуть разные описания для одной и той же физики…

Переходя к успехам и неудачам в физике наших дней, довольно трудно не заметить, что на середину 1990-х годов пришлись два очень важных научных достижения. По сути дела синхронно в теории струн произошла «вторая струнная революция», выдвинувшая это направление исследований на роль главного претендента для «теории всего» в фундаментальной науке, а в физике экспериментальной произошло открытие осциллонов (очень мало кем замеченное помимо узких специалистов).

И хотя два этих события никто и никогда в научном мире не связывает и не сопоставляет, тем более, по уровню значимости, на самом деле есть очень глубокий смысл в синхронности столь отличающихся достижений. Потому что при рассмотрении данных вещей как разных сторон одного и того же, тут можно ухватить нечто очень существенное.

На иллюстрации: Коническая волна и оторвавшаяся на её конце сферическая капля – как наглядные гидродинамические аналоги или прообразы природы для концепций «конифолда» и «орбифолда» в физико-математической теории бран (прежде именовавшейся теорией струн).

Основой и сутью «второй струнной революции», как известно, стал переход теоретиков от концепции струн к концепции бран. То есть многомерных математических «мембран», предоставляющих единый инструментарий или язык описания как для форм пространства, так и для частиц. Иначе говоря, на языке бран стало очень удобно и естественно описывать частицы как локальные искривления и деформации пространства, а базовыми формами таких бран-частиц оказались «конифолды» и «орбифолды». Или уединённые волны конической формы и капли формы сферической, если привлекать более простые и известные аналогии из гидродинамики.

Здесь непременно следует подчеркнуть, что сама концепция бран была привлечена теоретиками из гидродинамических разработок Густава Дирихле. Выдающегося математического физика XIX века, лекции которого в своё время вдохновили и Карла Бьёркнеса на создание своей гидродинамической модели электромагнетизма. А среди великого множества приложений для инструментария бран в современной теории струн отдельно следует отметить такие результаты, в частности, которые непосредственно указывают на раздвоенную природу как мембраны пространства, так и частиц материи.

Самым значительным, наверное, среди этих результатов следует считать знаменитую М-теорию Эдварда Виттена, на основе концепции бран математически объединившую пять разных и равно непротиворечивых, но никак не стыковавшихся друг с другом вариантов теории струн в одну целостную картину. Именно это выдающееся достижение обычно принято связывать с началом «второй струнной революции» в 1995 году.

Куда реже принято упоминать, что конкретной конструкцией для объединения всех теорий струн в одну стала так называемая модель Хоравы-Виттена. Суть которой в том, что два параллельных листа пространства разделены дополнительным измерением, а частицы материи выполняют роль перемычек, трубками-бранами связывающих листы раздвоенной мембраны пространства.

И почему-то совсем уж редко – практически никогда – не вспоминают, что на самом деле эта раздвоенная топология пространства и частиц была открыта в физике давным-давно – ещё Альбертом Эйнштейном в 1935 году. Причём уже тогда было отчётливо видно, что именно эта конструкция ведёт к объединению разных базовых теорий в одну самосогласованную…

[4 из 5] Мост Эйнштейна-Розена

Совместная статья Альберта Эйнштейна и его молодого коллеги Натана Розена, опубликованная в 1935 году, ныне более всего известна как работа, от которой пошёл термин «мост Эйнштейна-Розена». Причём термин этот чаще всего применяют для обозначения гипотетических межпространственных туннелей, хорошо известных любителям космической фантастики и кратчайшим путём связывающих, как предполагается, далеко разнесённые во вселенной точки.

Эйнштейн и Розен, однако, в своей статье математически исследовали вовсе не тему космических путешествий, и даже не тему специфической геометрии вселенной, а нечто существенно иное: «Проблемы частицы в общей теории относительности» (под таким примерно названием и была опубликована их работа). Так что на самом деле и собственно термин, «мост Эйнштейна-Розена», изначально появился для обозначения открытия такой конструкции частицы, которая в корне изменяет представления науки об устройстве природы. Точнее говоря, открытие это должно было всё изменить – но не смогло…

Понять замысловатые причины того, почему великая революция не удалась, будет несколько легче, если знать не только суть и историю сделанного дуэтом «Э-Р» открытия, но ещё и особенности научной философии Эйнштейна. Который, к сожалению, очень твёрдо и заранее для себя решил, что в природе возможно, а чего не может быть никогда и в принципе.

Историю же этого большого открытия следует отсчитывать с 1915 года, когда Эйнштейн опубликовал уравнения своей теории гравитации или ОТО, а германский астрофизик Карл Шварцшильд очень быстро – через несколько месяцев – нашёл для них простое и красивое решение. Причём решение это, получившее известность как пространство Шварцшильда, давало для весьма сложных уравнений решение не только неожиданно простое, но ещё и довольно странное. Потому что геометрия решения вполне отчётливо указывала на то, что пространство имеет форму двух параллельных листов, соединённых друг с другом мостом в виде «горловины» или сдвоенной вихревой воронки в том месте, где сосредоточена масса-энергия.

Сегодня эта характерная картина чаще всего привлекается в качестве одного из вариантов наглядного объяснения для космологического феномена «чёрных дыр». Однако и сам этот термин, и физика чёрных дыр как предмет серьёзного интереса учёных – всё это появилось значительно позже, во второй половине XX века. Для нашей же истории намного более важно то, сколь неожиданный сюрприз обнаружили здесь в 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен с точки зрения физики частиц.

Суть математического открытия Эйнштейна и Розена сводилась к тому, что конструкция Шварцшильда, как они выяснили, является решением не только для уравнений гравитации ОТО, но и одновременно для уравнений электромагнетизма Максвелла… А это, в свою очередь, вполне ясно и отчётливо указывало путь к постижению не только того, как устроены элементарные частицы материи, но и того, каким образом гравитация и электромагнетизм оказываются разными сторонами одной и той же физики.

Более того, к середине 1930-х годов передовая физическая наука уже была хорошо знакома с пятимерными теориями Калуцы и Клейна. Где гравитацию математически весьма эффектно удалось объединить – через дополнительное измерение и скалярное «встряхивание» пространства – не только с электромагнетизмом, но и с волновой квантовой механикой. Так что «мост Эйнштейна-Розена», как стали называть новое шварцшильдовское решение, одновременно предоставлял ещё и наглядный ответ для того, каким образом неуловимое пятое измерение является ключом к объединению физики классической и квантовой…

Но хотя важнейшие открытия 5-мерной физики в принципе уже тогда были известны лидерам науки, из этого вовсе не следует, что эти результаты воспринимались ими как важные и перспективные для разработки. Альберту Эйнштейну, в частности, по целому ряду причин категорически не нравилась квантовая механика, поэтому, вероятно, он совершенно никак не занимался разработкой идей пятимерной квантовой теории ОТО Оскара Клейна.

Что же касается пятимерной классической теории Теодора Калуцы, то хотя к ней Эйнштейн относился куда более благосклонно, там ему категорически не нравился «третий компонент» – то есть скалярное поле встряхиваний, действующее на все точки пространства. По этой причине Эйнштейн лично затратил массу усилий на то, чтобы математически этот неприемлемый для него компонент из своих 5D-уравнений ОТО искусственно удалить. Из-за чего и тут ничего в красивой теории не склеилось…

Короче говоря, итог большого теоретического открытия под названием «частица как мост Эйнштейна-Розена» оказался по сути дела никаким.

Сами первооткрыватели не сделали далее ничего, чтобы показать, как этот важный классический результат сопрягается с квантовыми свойствами частиц. Другие теоретики из числа современников открытия не сделали практически ничего для развития и углубления понимания того, что же за физику скрывает в себе столь интересная и многообещающая математика объединения. Ну а наука нынешняя так и вообще постаралась забыть о том, что «мост Эйнштейна-Розена» означает в действительности частицу в 5D-пространстве, а не межпространственный туннель для космических путешествий.

Для завершения этой крайне странной картины «великих недосмотров» осталось упомянуть лишь ещё один примечательный факт из истории науки.

Релятивистское квантовое уравнение Дирака, открытое в 1928 году, в математическом виде одной формулы обеспечило естественное объединение таких особенностей частицы, которые прежде рассматривались по отдельности и не считались тесно взаимосвязанными. Иначе говоря, уравнение Дирака показало, что волновая природа частицы, квантовый спин и релятивистские эффекты скорости (искривляющие пространство-время) – все это разные стороны одной и той же физики.

Более того, математика уравнения Дирака, подтверждаемая экспериментами, свидетельствовала также и о том, что внутри каждой частицы материи каким-то неясным пока образом одновременно содержатся компоненты с положительной и отрицательной энергией. Или, формулируя чуть иначе, компоненты с положительным и отрицательным электрическим зарядом.

Общеизвестно, что этот математический факт навёл Дирака на мысль предсказать существование положительно заряженных электронов. Или позитронов, как их станут называть впоследствии, реально обнаружив в экспериментах и подтвердив тем самым мощь уравнения Дирака.

С другой стороны, очень мало кому в науке известно, что вскоре после открытия «моста Эйнштейна-Розена», в 1941 году Поль Дирак предложил на этой основе собственную модель «гипотетического мира». То есть ещё одного листа пространства, параллельного листу мира нашего, благодаря чему все частицы материи в своих осцилляциях одновременно живут на двух мировых листах. Самое же главное, что благодаря такой конструкции, как показал Дирак, базовые уравнения квантовой теории по-прежнему продолжали работать, сохраняя унитарность в условиях всё более сложных для объяснения экспериментальных результатов.

Иными словами, два величайших физика XX века – Альберт Эйнштейн и Поль Дирак – ещё в первой половине прошлого столетия обнаружили замечательную вещь. Одна и та же по сути конструкция – имеющая форму раздвоенного пространства, на двух листах которого одновременно живут раздвоенные частицы материи – красиво объединяет в себе гравитацию Эйнштейна, электромагнетизм Максвелла и релятивистское квантовое уравнение Дирака. (Не говоря уже о естественном присоединении сюда же и куда более поздней, но аналогично устроенной Мембран-теории Виттена со всеми её многомерными суперструнами.)

Отчего же сегодня абсолютно никто в Большой Науке не привлекает эту конструкцию для объединения классической теории гравитации с квантовой теорией частиц? – На этот простой вопрос вряд ли хоть кто-то способен ответить содержательно.

Но зато определённо имеются возможности показать, сколь важные для понимания природы вещи оказываются из-за этого наукой упущены…

[5 из 5] Генератор двухслойной мембраны пространства и двойной спирали времени (а также всей прочей математики и биологии вселенной как живого организма)

Довольно сложно не заметить, какого рода особенности отличают все четыре представленных выше проекции частицы.

И пульсирующие сферы Бьёркнеса, и феномен осциллонов, и прыгающие капли, и осциллирующие между двумя мирами частицы Дирака, наконец, – все эти вещи с необходимостью опираются на когерентность колебаний, обеспечиваемую скалярным встряхиванием пространства по всему его объёму. То есть постоянное и регулярное встряхивание – это совершенно необходимое условие не только для взаимосогласованного поведения частиц, но и для всей такой физики в целом.

Но это лишь одна – хотя и особо важная – особенность проекций. Другая же их особенность заключается в том, что ни один из данных феноменов на сегодняшний день не фигурирует среди той физики, которую в мейнстрим-науке привлекают для ответа на вопрос «что такое частица»…

И что совсем уж интересно, среди недавних экспериментальных открытий учёных имеется ещё один в высшей степени примечательный феномен, который обладает в точности теми же самыми двумя особенностями. То есть (а) существенно зависит от встряхиваний пространства и (б) никогда не привлекается теоретиками для поиска ответов на загадки природы частиц.

Феномен этот получил название активная или, иначе, живая материя. Суть же его, если совсем вкратце, заключается в следующем.

Под живой материей принято понимать большое количество активных элементов или «агентов», каждый из которых индивидуально потребляет и рассеивает энергию для того, чтобы самостоятельно двигаться или проявлять воздействия механических сил. Такого рода материя по самой природе своей всегда далека от теплового равновесия, а потому не подчиняется общепринятым законам термодинамики. Более того, системы активной материи не подчиняются и закону сохранения энергии, нарушая симметрию обращения времени и постоянно рассеивая энергию «изнутри вовне».

Иначе говоря, несколько предыдущих столетий физика по сути не замечала и не изучала такие системы, потому что типичные примеры живой материи имеют биологическое происхождение. Ситуация начала заметно изменяться, когда было установлено, что и в формально «неживой» природе, оказывается, в избытке встречаются такие системы, которые ведут себя «активно» – словно большие скопления биологических клеток, косяки рыб или стаи птиц.

В терминах математического описания поведение этих вроде бы разных систем оказывается идентичным, а один из самых представительных классов активной не-биологической материи, особо популярный у физиков-экспериментаторов – это системы регулярно встряхиваемых жидкостей и гранулированных материалов. Повышенный интерес эти системы вызывают, среди прочего, и по той причине, что базовые элементы активной материи находятся полностью в области физики классической, но при этом демонстрируют в макро-масштабе разнообразные феномены микро-физики квантовой…

Уже из этого краткого описания становится самоочевидным, что живая материя – это богатая на открытия междисциплинарная область исследований, мощно подпитывающая новыми идеями не только физику и математику, но также биологию и информатику. Более того, непосредственно сейчас здесь делаются открытия на пересечении биологии, компьютерной науки и квантовой физики, породив целое научное направление под названием квантовая биология.

#

Нас, впрочем, больше интересует здесь параллельный прогресс науки в прямо противоположном направлении. То есть не открытие квантовых феноменов в биологии организмов, а выявление характерных особенностей жизни биологических организмов в физике частиц и в устройстве вселенной в целом.

Трудно сказать, кто именно из больших учёных самым первым начал продвигать эту необычную, а для многих и просто возмутительную идею в явном виде. Но достоверно и документально известно, в частности, что много лет назад с высокой трибуны об этом вполне определённо говорил Майкл Фрэнсис Атья, известный больше не как физик, а как один из наиболее выдающихся математиков второй половины XX века. Имевший, впрочем, к сугубо физическим областям исследований интерес очень глубокий, давний и обусловленный собственными математическими открытиями.

Ещё в 1960-е годы, когда молодой Атья занимался чистой математикой и совместно с коллегой Изадором Зингером сделал одну из самых знаменитых своих работ под названием Теорема об индексе, попутно исследователями было совершено поразительное открытие. Процесс поисков доказательства для их большой Теоремы завёл учёных в такие глубины, где отчётливо обозначились общие корни у множества математических областей, прежде считавшихся разными. Причём в самой сердцевине этих корней обнаружился весьма особенный инструмент-оператор, по сути дела порождавший как генератор всю прочую математику.

Самое же удивительное, что именно этот оператор-генератор был необъяснимо волшебным образом открыт за 30 с лишним лет до этого физиком-теоретиком Полем Дираком – в качестве основы его знаменитого уравнения, объединившего квантовую волновую механику, феномен спина и эффекты теории относительности…

Неожиданное, поразительное и явно неслучайное совпадение произвело на Атью впечатление настолько мощное, что далее он очень серьёзно занялся математической физикой, поисками взаимосвязей между науками и наведением междисциплинарных мостов. Понятно, наверное, что со временем в поле интересов такого учёного попала и биология.

В частности, в 2003 году на большой междисциплинарной конференции «Единство математики» Атья сделал доклад «О единстве геометрии и физики», однако в финале, в качестве перспективного, но никак пока не исследованного пути к объединению классической теории гравитации и квантовой физики он указал такое «биологическое» направление:

Еще со времён Ньютона в основах физических наук закрепилась бесспорная практически для всех идея, согласно которой мы можем предсказывать будущее на основе знаний о настоящем состоянии системы. Чем больше мы знаем о настоящем, тем точнее предсказываем будущее. Этот внятный принцип отлично работал в классической физике, затем был успешно перенесён в физику квантовую, а потому ни у кого не было оснований сомневаться в его истинности.

Ныне, однако, пришло время задуматься: А действительно ли это верный принцип? Быть может, вместе с тем, как задачи физики усложнились и упёрлись в непреодолимые проблемы, нам пора взглянуть на ситуацию иначе. И допустить, что для более аккуратного предсказания будущего нам требуется знать не только настоящее, но ещё и прошлое? Ведь в конце концов, наблюдая природу, мы же видим, что в биологическом мире это именно так – где наше прошлое представлено молекулами ДНК в наших клетках…

Нельзя сказать, что научное сообщество физиков дружно поддержало столь интересную биологическую идею от коллеги-математика и тут же бросилось её исследовать и разрабатывать. Скорее напротив, практически никакого энтузиазма на данном направлении не наблюдается. Но при этом вполне можно указать пару важных теоретических результатов именно в этом русле, пусть и не озвучиваемых пока как «выявление взаимосвязей между устройством частицы и биологией молекулы ДНК»…

#

Спустя несколько лет, в 2008 и по существенно иной траектории – без каких-либо явных взаимосвязей с идеями Майкла Атьи – была опубликована очередная работа математика Дэвида Хестенса, который знаменит тем, что на протяжении многих десятилетий внедряет в физику аппарат геометрических алгебр Клиффорда. Новая же работа Хестенса демонстрировала, что анализ давно известных в квантовой физике формул – и прежде всего уравнения Дирака – методами клиффордовых алгебр позволяет выявлять в этих соотношениях новые, неизвестные прежде геометрические структуры.

В уравнении Дирака, в частности, обнаружилась такая конструкция, в которой феномен спина частицы (как собственного вращения) неразрывно связан с орбитальным вращением частицы – вокруг оси времени. В результате чего траектория частицы в пространстве-времени выглядит как цилиндрическая периодическая спираль. Параметры же этой спирали соотносятся с физическими свойствами частицы, такими как собственная частота колебаний, масса и так далее.

На иллюстрации: Слева – спиральная траектория частицы во времени, согласно уравнению Дирака и расчётам Хестенса. Справа – спираль кристалла времени для системы частиц, согласно расчётам Вильчека.

А ещё четыре года спустя, начиная с 2012, начались публикации весьма созвучного ряда статей о «кристаллах времени» – новом открытии знаменитого теоретика и нобелевского лауреата Фрэнка Вильчека. Где опять же на основе абсолютно иных соображений и без каких-либо взаимосвязей с изысканиями Хестенса или идеями Атьи возникает та же самая по сути дела конфигурация – как «материализация траектории» частицы в пространстве-времени в виде одномерного кристалла, свернутого в периодическую цилиндрическую спираль.

Учитывая раздвоенную природу частиц – в виде протона-электрона на двух листах браны пространства – несложно сообразить, что геометрия траектории этой пары во времени имеет форму двойной спирали, идентичной структуре ДНК.

Таким образом, сразу по нескольким существенно разным направлениям современная физика подошла ныне к одному из интереснейших и долгое время ускользавших вопросов: каким образом реально, в форме «кристаллов времени», напоминающих ДНК, фиксируется в природе память частиц об их прошлых состояниях?

При отыскании ответа на этот вопрос быстро становится ясно, что структура «ДНК-памяти» частицы самым тесным образом связана с двухслойной геометрией браны пространства. Которая, в свою очередь, вполне наглядно и очевидно по своей структуре соответствует двухслойной мембране живой биологической клетки.

На иллюстрации: Слева – устройство двухслойной клеточной мембраны с «натрий-калиевыми перемычками», обеспечивающими энергетический обмен процессов метаболизма клетки. Справа – устройство двухслойной мембраны пространства вселенной, где в качестве каналов-перемычек выступают пары частиц протон-электрон.

Конечно же, для содержательного обзора всех тех многочисленных соответствий, что обнаруживаются между биологией живой клетки и фундаментальным устройством природы на всех масштабах – от элементарных частиц до вселенной в целом – потребуется целая череда подобных рассказов. Но и на примерах уже освещённых здесь наглядных аналогий можно видеть, что для труднейшего вопроса науки «Что такое частица» вполне удаётся отыскивать внятные, убедительные и органично сочетающиеся друг с другом ответы.

Просто надо лишь научиться смотреть на вещи иначе…

[ Продолжение следует ]

# # #

Дополнительное чтение:

[1] Про теорию пульсирующих сфер Бьёркнеса, её славное начало и преждевременную кончину: Водные аттракционы , Семейное дело , Бьёркнесы как тайна науки ХХ века

[2] Про физику осциллонов и их игнорирование в фундаментальной науке: Танцы на песке

[3] Про важность феномена прыгающей капли: Квантовая физика как она есть

[4] Про Микромосты Эйнштейна-Розена и большую ложь Википедии ; Упущенные возможности и иллюзия интерпретаций ; Дирак как предчувствие 

[5] Про активную материю и частицу как дживан, или живой генератор реальности: Асимметрии , Квантовая биология частиц  , Живая физика сверхтекучести (гравитация) 

[6] Простые ответы для трудных вопросов:  Форма пространства

[7] Про разворачивание исследований на направлении «Инфовселенная – Это всё из кубита»: Доказательство от Слона (начало)

 # #

Основные источники:

[0] What Is a Particle? By Natalie Wolchover. Quanta Magazine. Nov 12, 2020

[1] “Carl Anton Bjerknes: Sein Leben und Seine Arbeit,” von Dr. V.B. Bjerknes, Springer Verlag 1933

[2] Umbanhowar P. M., Melo F., and Swinney H. L., “Localized excitations in a vertically vibrated granular layer,” Nature 382 (1996)

[3] Y. Couder and E. Fort, “Single particle diffraction and interference at a macroscopic scale,” Phys. Rev. Lett. 97, 154101 (2006)

[4] A.Einstein and N.Rosen, “The Particle Problem in the General Theory of Relativity,” Physical Review. 48: 73, 1935

[5] Michael Atiyah, “The Interaction between Geometry and Physics.” In «The Unity of Mathematics: In Honor of the Ninetieth Birthday of I.M. Gelfand», Birkhauser, 2005
David Hestenes. “Electron time, mass and zitter.” FQXi: The Nature of Time Essay Contest, 2008; David Hestenes, “Zitterbewegung in Quantum Mechanics – a research program.”arXiv:0802.2728
F. Wilczek. «Quantum time crystals». arXiv:1202.2539 ; A. Shapere and F. Wilczek. «Classical time crystals». arXiv:1202.2537

# # # #