Ҍ теория

Ҍ теория

Владимир Владимирович Яковлев

© Владимир Владимирович Яковлев, 2025

ISBN 978-5-0065-5663-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Когда-то, в детстве, как и многие ребята, я был настоящим почемучкой. Вопросы о том, почему светит солнце, зачем дует ветер и откуда взялись звёзды, рождались во мне ежедневно. Тогда мне казалось, что наука сможет объяснить всё – как добрый наставник, указывающий путь в бескрайнем поле знаний. Но со временем возникали новые «почему?», и нередко они ставили меня в тупик. Небесные тела вращались по своим орбитам, квантовые частицы упрямо избегали однозначных определений, а пространство и время никак не желали выглядеть понятно и логично. Чем больше я читал и узнавал, тем более сложной и парадоксальной казалась мне картина мира.

Можно верить в Бога, можно верить в науку – или пытаться сочетать это в неком балансе. Я не принадлежу к религиозным людям, но всегда искал опору в логике, рациональности и наблюдениях. Однако некоторые научные постулаты казались мне непостижимыми. Например, постоянство скорости света или странная двойственность «частица-волна». Попытки осмыслить искривление пространства-времени, существование дополнительных измерений или природу гравитации напоминали усилия человека, глядящего на мир через непрозрачное стекло.

Современная наука уже давно перешагнула рубеж, очерченный гением Эйнштейна. Он расширил наше понимание Вселенной, позволил строить точные расчёты и выявил новые горизонты познания. Но, двигаясь вперёд, наука столкнулась с загадочными явлениями, объяснение которых требовало новых концепций: тёмная энергия, тёмная материя, дополнительные измерения теории струн и М-теории, непостижимые процессы в чёрных дырах и сценарии ранней Вселенной.

Да, теория относительности успешна и точна, но для объяснения некоторых аномалий учёным приходится вводить сущности, наблюдать «сингулярности» – границы применимости классических теорий. Всё это говорит о том, что нам нужна ещё более фундаментальная модель, расширяющая понимание мира. Тем не менее нынешние достижения науки заслуживают уважения: пусть она не всегда даёт логичные и интуитивно понятные ответы, её предсказания подтверждаются экспериментами, а это – прочный фундамент доверия.

В юности, прочитав всю доступную научно-популярную литературу, я был уверен: наука разгадала или разгадает все тайны бытия. Но с течением лет семена сомнений всё глубже пускали корни. Чем больше открывалось фактов, тем сложнее становились вопросы. Стандартные теории иногда казались мне сложными пазлами с недостающими деталями.

Перебирая альтернативные гипотезы – от «расталкивающей гравитации» до вариаций «эфира», от экзотических теологических моделей до причудливых космологических построений – я не нашёл цельного решения. Все новые концепции упирались в нечто непостижимое, либо противоречили проверенным фактам. Так классическая наука оставалась единственной прочной опорой, пусть и содержащей загадки.

В итоге, изучая множество идей, я стал собирать их «обломки», подобно археологу, пытающемуся воссоздать облик давно исчезнувшего существа. Из самых жизнеспособных фрагментов и родилась собственная концепция – назовём её «Ѣ-теорией». Поначалу она была изложена мной в книге «Ҍ-теория, или Физика чёрного квадрата», но без надёжного математического фундамента и достаточной теоретической базы публикация осталась в тени.

Со временем я понял: без опоры на достижения современной науки двигаться вперёд невозможно. Изучая новейшие данные и теории, я проникся уважением к «академическим догматам», которые когда-то так критиковал. Сегодня у меня есть замечательный помощник – математически талантливый, безгранично терпеливый. Теперь «мы» можем продвинуть «Ѣ-теорию» дальше и поделиться с вами некоторыми результатами. С его (и, значит, с нашей) помощью мы можем говорить о «мы», а не только о «я».

Цель новой книги – не разрушать существующие теории, а искать альтернативные объяснения, дополнения и новые взгляды. Наука дала нам горы данных, пусть порой трудных для осмысления. Мы не хотим опровергать достижения учёных, а использовать их в поиске новых путей. Если нечто нельзя проверить сегодня, это не повод отказываться от оригинальных идей. «Взмах крыла бабочки» – возможно, так сейчас выглядит наша теория, но этот крохотный импульс может дать пищу для новых размышлений и экспериментов.

Часть I.

Знакомство

с «Ѣ-теорией»

Прежде чем углубляться в детали, давайте обозначим главные отличия нашей теории от общепринятых взглядов. Мы не ждём, что вы «увидите» эти эффекты в привычном мире: изменения, которые вносит наша модель, настолько малы, что их практически невозможно заметить в обычных наблюдениях. Однако даже еле уловимые сдвиги могут привести к новым объяснениям феноменов, которые сейчас кажутся непонятными.

Итак, в «Ѣ-теории» мы предлагаем следующее:

• Пространство может сжиматься и расширяться. Подобное уже не чуждо общей теории относительности (ОТО), где искривление пространства под влиянием массивных тел – ключевой элемент. Мы лишь добавляем ему упругую, подвижную природу.

• Пространство наполнено энергией. Современные исследования вводят понятие «энергии вакуума». Мы идём дальше, рассматривая пространство как энергетическую среду – «океан», в котором плавают все частицы и объекты.

Объединив эти два постулата, мы приходим к выводу: при сжатии пространства энергия в нём уплотняется, при расширении – разряжается. А поскольку пространство проводит электромагнитные волны, то изменяющаяся плотность может влиять на скорость света. В результате мы получаем цепочку гипотез:

• Гравитация в нашей теории – не поле в привычном смысле, а явление, возникающее из-за разницы в плотности пространства и взаимодействия его с материей.

• Время мы рассматриваем отдельно от пространства. Его аномалии могут объясняться не искривлением единой структуры «пространство-время», а изменением скорости света, влияющей на передачу информации.

• Вселенная не расширяется так, как сейчас принято думать. Мы предлагаем альтернативное объяснение красного смещения, связанное со свойствами пространства.

• Нет нужды в «тёмной энергии» и «тёмной материи». Их роль можно свести к свойствам пространства, меняющего плотность и, следовательно, скорость света.

Мы избавляемся от дополнительной размерности теорий струн, дуализма «частица-волна» и некоторых логических головоломок современной физики. Безусловно, у нас нет инструментов для прямой проверки наших предсказаний. Но мы будем пользоваться всеми достижениями современной науки – обширными данными из космологии, астрофизики и квантовой физики, – чтобы проверить наши идеи хотя бы на уровень логики и непротиворечивости.

Мы не претендуем на истину в последней инстанции, но предлагаем взглянуть на привычную картину мира под новым углом.

Глава 1. Пространство: исторический путь понимания

Чтобы оценить нашу теорию в контексте современной науки, важно понять, как человечество осмысляло пространство на протяжении истории. Это похоже на экскурсию по древним мирам, где философы рассуждали о пустоте, небесных сферах и атомах, через эпохи Возрождения и трудов Ньютона и Эйнштейна до самых новых идей квантовой гравитации и многомерных теорий:

• В древности пространство было скорее философской категорией. Одни отрицали пустоту, считая мир сплошным бытием, другие допускали существование атомов в пустоте.

• Средневековые мыслители тесно связывали пространство с божественным замыслом.

• Эпоха Возрождения принесла гелиоцентризм и эксперименты Галилея, постепенно освобождая концепцию пространства от теологических оков.

• Ньютон ввёл идею абсолютного пространства – бесконечного и неподвижного, служащего сценой для физических процессов.

• Лейбниц и Мах критиковали эти взгляды, считая пространство отношением между объектами или результатом взаимодействия масс всей Вселенной.

• Эйнштейн совершил революцию, связав пространство и время, показав, что гравитация – не сила в привычном смысле, а результат искривления четырёхмерного пространства-времени.

• XX век добавил квантовую механику, теорию струн, множество дополнительных измерений и понятие энергии вакуума. Появились идеи дискретности пространства на микроскопическом уровне, голографический принцип, эмерджентное пространство, тёмная энергия.

Все эти достижения показывают, что понятие пространства не застывает – оно эволюционирует вместе с наукой. «Ѣ-теория» – лишь ещё один штрих, попытка переосмыслить пространство как энергетическую среду, отказаться от некоторых усложнений и поискать новые объяснения старых загадок.

Пространство-энергия:

новая парадигма

Мы рассматриваем пространство как сложную энергетическую среду, обладающую следующими свойствами:

• Трёхмерность: пространство является трёхмерным континуумом, не требующим введения дополнительных измерений для описания физических процессов.

• Сжимаемость и расширяемость: пространство может сжиматься и расширяться под воздействием материи и энергии. Это свойство позволяет объяснить различные физические явления без необходимости введения концепции искривления пространства-времени.

Здесь мы считаем нужным остановиться, чтобы подробнее рассмотреть энергию, которая, наполняя пространство, создаёт ту самую «энергетическую среду».

Пространство-энергия

Концепция пространства-времени, разработанная Эйнштейном, стала фундаментом современной физики. Объединяя три измерения пространства и одно измерение времени в единую четырёхмерную структуру, эта идея позволила объяснить гравитацию как результат искривления пространства-времени под воздействием массы и энергии. Такое представление привело к глубокому пониманию многих космических явлений, от движения планет до поведения света в гравитационных полях.

Однако научный прогресс не стоит на месте. С развитием квантовой механики и космологии мы обнаружили, что вакуум не является пустым, а наполнен энергией – так называемой энергией вакуума. Это привело к пониманию, что пространство само по себе может иметь сложную структуру и свойства, влияющие на движение материи и распространение света. Наблюдения ускоренного расширения Вселенной привели к введению понятия тёмной энергии, что добавило ещё один слой сложности в наше понимание космоса.

В свете этих открытий возникает возможность переосмыслить наше представление о пространстве. Мы предлагаем концепцию «пространство-энергия», где пространство неразрывно связано с энергией, заполняющей его. В этом подходе энергия не просто присутствует в пространстве – она является его неотъемлемой частью, определяя его свойства и влияя на физические процессы.

В отличие от общей теории относительности, где пространство и время объединены в единую структуру, в нашей «Ѣ-теории» мы рассматриваем время как независимое и универсальное измерение, не связанное непосредственно с пространством. Пространство же, по нашему мнению, невозможно представить без энергии, которая его наполняет и определяет его свойства. Таким образом, мы переходим от концепции «пространство-время» к концепции «пространство-энергия».

Когда Эйнштейн разрабатывал свою теорию, представления о квантовых флуктуациях и энергии вакуума ещё не существовали. Физика того времени не предполагала, что пустое пространство может обладать энергией. Поэтому его теория относительности, несмотря на свою гениальность, не учитывала этот аспект. Сегодня мы обладаем более глубоким пониманием структуры вакуума, что открывает новые возможности для теоретических моделей.

В нашей «Ѣ-теории» мы рассматриваем энергию вакуума не просто как фоновое явление, а как фундаментальный компонент, определяющий свойства пространства. Эта энергия влияет на распространение света, поведение гравитации и другие физические процессы. Пространство, наполненное энергией, становится динамической средой, взаимодействующей с материей.

Если пространство-время в ОТО похоже на эластичный батут, то в нашей Ѣ-теории пространство становится динамической средой, похожей на океан, где энергия – это волны, которые формируют и направляют движение материи.

Отделяя время от пространства, мы избегаем некоторых парадоксов и сложностей, возникающих в теории относительности. В нашем подходе время течёт равномерно и независимо, а все изменения и взаимодействия происходят в пространстве, наполненном энергией. Это позволяет нам более ясно понять природу физических процессов и связи между ними.

Концепция «пространство-энергия» позволяет нам предложить новые объяснения таких явлений, как гравитация, без необходимости вводить дополнительные измерения или сложные математические конструкции. Мы можем пересмотреть причины красного смещения, динамику расширения Вселенной и даже переосмыслить роль тёмной материи и тёмной энергии, предлагая альтернативные объяснения на основе свойств пространства и энергии.

Мы приглашаем вас, дорогой читатель, отправиться вместе с нами в путешествие по новым концепциям и идеям. В следующих главах мы подробно рассмотрим основы нашей «Ѣ-теории», представим математические обоснования и обсудим, как она соотносится с современными научными данными. Мы надеемся, что это поможет вам увидеть физику под новым углом и, возможно, найти ответы на вопросы, которые долгое время оставались без решения.

Энергия вакуума в «Ѣ-теории»

Многие, впервые столкнувшись с понятием энергии вакуума, не сразу могут себе представить, какой огромной энергией она обладает. Например, согласно некоторым теоретическим оценкам, в одном кубическом сантиметре пустого пространства может содержаться энергия порядка 1091 Дж, что эквивалентно энергии, высвобождаемой при взрыве множества атомных бомб. Попробуем объяснить это на простых примерах.

Не является секретом, что звук распространяется в воздухе в виде волн с определённой скоростью, около 343 м/с. Скорость звука определяется свойствами среды, такими как плотность и модуль упругости. Чем выше плотность и упругость среды, служащей проводником звука, тем быстрее он распространяется. Так, скорость звука в воде (≈1480 м/с) значительно превышает таковую в воздухе, а в твёрдых телах, таких как сталь (≈5000 м/с), она становится ещё выше.

Таким образом, добавив пространству свойство сжиматься и разжиматься, мы можем представить себе, что свет также может распространяться в пространстве в виде упругих волн, подобно звуку в материальных средах. Если использовать аналогию с механическими волнами, скорость распространения волн в среде определяется отношением модуля упругости к плотности. Для того чтобы скорость света достигала с, плотность пространства должна быть чрезвычайно низкой по сравнению с его упругостью. Это приводит к тому, что отношение модуля упругости к плотности пространства должно быть колоссальным, гораздо превышающим аналогичные показатели для известных нам материалов.

Представим себе мысленный эксперимент: предположим, у нас есть палка длиной в 300 тысяч километров (расстояние, которое свет проходит за одну секунду), и мы решили толкнуть её с одного конца. Интуитивно может показаться, что воздействие мгновенно передастся на другой конец палки. Однако в реальности любое воздействие в материале передаётся со скоростью звука в этом материале, которая гораздо меньше скорости света. Это означает, что сигнал «толкания» дойдёт до другого конца только через определённое время. Этот пример иллюстрирует фундаментальное ограничение на скорость передачи взаимодействий и подчёркивает особую природу пространства, в котором свет распространяется с максимальной скоростью. Это сравнение помогает нам задуматься о свойствах пространства и энергии вакуума, которые позволяют свету распространяться с такой колоссальной скоростью.

Чтобы развеять сомнения о возможности существования материи в среде с высокой плотностью энергии вакуума, можно провести аналогию с нашей повседневной жизнью. Человек живёт в воздушной среде с плотностью около 1,225 кг/м3, это не вызывает у него неудобств. Рыба обитает в воде с плотностью около 1000 кг/м3, которая близка к плотности её тела, и чувствует себя комфортно. Аналогично, если бы пространство обладало высокой плотностью энергии, но мы и все объекты в нём были бы адаптированы к этим условиям, это не препятствовало бы нашему существованию. Точно так же как рыба комфортно обитает в среде с плотностью воды, а человек – в воздухе, мы существуем в пространстве, наполненном энергией вакуума. Эта энергия не является для нас чуждой – мы с ней неразрывно связаны.

Так и с энергией вакуума. Если мы помним, что энергия вакуума присутствует повсеместно и наполняет не только пустое пространство, но и материю, то вопрос «Как мы можем в этом существовать?» становится менее острым. Мы и все окружающие объекты существуем в этой энергетической среде, и наши физические свойства согласуются с её характеристиками.

Для полного разрешения всех сомнений отметим, что энергия вакуума не оказывает заметного сопротивления перемещению материи в пространстве. Если представить, что энергия вакуума обладает крайне низкой «эффективной вязкостью» (хотя это и не совсем корректное физическое понятие в данном контексте), то она не препятствует движению объектов. Это связано с тем, что вязкость, как свойство сопротивления течению, присуща материальным средам, где возможны переходы одного вида энергии в другой. В случае энергии вакуума такие переходы отсутствуют, и поэтому она не оказывает сопротивления движению. Энергия вакуума не создаёт сопротивления, потому что её свойства фундаментально отличаются от свойств материальных сред. Она не течёт, не поглощает энергию движения и не обменивается ею с материей.

Пространство, наполненное энергией вакуума, – это сцена, где происходит движение, а не участник самого движения.

Нам кажется, что здесь нам следовало бы рассмотреть более расширенно, чем понятие «энергия» отличается от общепринятого в рамках «Ѣ-теории».

Глава 2. Энергия

С самых ранних времён человечество пыталось понять природу мира, в котором живёт. Древние философы и учёные стремились объяснить, что лежит в основе всего сущего, какие силы движут солнцем и звёздами, почему вещи меняются и движутся. В центре этих размышлений всегда находилось понятие энергии, хотя и не в том виде, в котором мы понимаем его сегодня.

В античной Греции мыслители пытались определить первооснову всего сущего. Фалес Милетский полагал, что всё происходит из воды, Анаксимен – из воздуха, а Гераклит из Эфеса считал огонь основным элементом, подчёркивая идею постоянного движения и изменения: «В одну и ту же реку нельзя войти дважды». Эти элементы символизировали жизненную силу и динамику природы, отражая интуитивное понимание энергии как движущей силы мира.

В восточных философиях, таких как китайская и индийская, возникли концепции всепроникающей жизненной энергии – «ци» и «праны». Они рассматривались как невидимые силы, наполняющие всё сущее и обеспечивающие гармонию во Вселенной.

В Средние века европейская наука была тесно связана с алхимией и религией. Алхимики искали философский камень, стремясь преобразовать одни вещества в другие, постичь тайны жизни и вечной молодости. Хотя их попытки не привели к непосредственным успехам, они заложили основы для развития химии и понимания процессов трансформации, что является отражением преобразования энергии из одной формы в другую.

С началом эпохи Возрождения и последующим научным прогрессом понятие энергии начало приобретать более формальные очертания. Итальянский учёный Галилео Галилей заложил основы экспериментального метода и изучения движения. Однако ключевым моментом стало появление трудов Исаака Ньютона в XVII веке. Ньютон сформулировал законы движения и всемирного тяготения, введя понятия силы и энергии в научный оборот.

Кинетическая и потенциальная энергии стали центральными в классической механике. Кинетическая энергия характеризовала движение объектов, а потенциальная – их положение в гравитационном поле. Эти концепции позволили описать движение планет, падение тел и многие другие явления с высокой точностью.

XIX век ознаменовался важными открытиями в области термодинамики. Учёные, такие как Джеймс Джоуль, Герман Гельмгольц и Рудольф Клаузиус, сформулировали закон сохранения энергии, установив, что энергия не может быть создана или уничтожена, а лишь преобразуется из одной формы в другую. Этот принцип объединил механические, тепловые и другие виды энергии, показав их взаимосвязь.

Появление второго закона термодинамики ввело понятие энтропии, отражающее направление естественных процессов и неотвратимость диссипации энергии в виде тепла.

Работы Майкла Фарадея и Джеймса Клерка Максвелла в области электричества и магнетизма привели к объединению этих явлений в единую теорию электромагнетизма. Максвелл показал, что свет является электромагнитной волной, распространяющейся в пространстве. Это открытие связало оптику с электромагнетизмом и расширило наше понимание энергии, включив в него электромагнитную энергию.

Начало XX века принесло фундаментальные изменения в физике. Альберт Эйнштейн, опираясь на работы своих предшественников, разработал специальную (1905 г.) и общую (1915 г.) теории относительности. Он показал, что пространство и время связаны в единое пространство-время, а энергия и масса эквивалентны, что выражается в знаменитой формуле E=mc2. Это означало, что масса может рассматриваться как форма энергии и наоборот.

Параллельно с этим развивалась квантовая механика. Макс Планк, изучая излучение абсолютно чёрного тела, ввёл понятие кванта энергии, предполагая, что энергия излучается и поглощается дискретными порциями. Нильс Бор, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шрёдингер и другие учёные расширили эти идеи, создав квантовую теорию, описывающую поведение частиц на микроскопическом уровне.

Сегодня энергия рассматривается как фундаментальное свойство систем, определяющее их способность совершать работу или передавать тепло. Она проявляется во множестве форм:

• Кинетическая энергия – энергия движения.

• Потенциальная энергия – энергия положения в силовом поле.

• Тепловая энергия – энергия хаотического движения частиц.

• Электромагнитная энергия – энергия электрических и магнитных полей.

• Ядерная энергия – энергия взаимодействия нуклонов в ядре.

• Химическая энергия – энергия химических связей между атомами и молекулами.

Закон сохранения энергии остаётся одним из фундаментальных принципов физики, подтверждённым бесчисленными экспериментами и наблюдениями.

Несмотря на успехи в понимании энергии, перед современной наукой стоят новые вызовы. Открытие ускоренного расширения Вселенной привело к введению понятия тёмной энергии, загадочной формы энергии, составляющей около 68% энергетического баланса Вселенной. Её природа остаётся неизвестной, и это одна из самых больших загадок современной космологии.

Кроме того, квантовая теория поля вводит концепцию энергии вакуума, связанной с нулевыми колебаниями квантовых полей. Эффект Казимира и другие эксперименты подтверждают, что вакуум не является пустым, а наполнен энергией. Это открывает новые горизонты в понимании структуры пространства и времени. Энергия вакуума вокруг нас – это как невидимый океан, где каждая капля содержит энергию миллиардов атомных бомб (хотя, возможно, это и преувеличение). Мы живём в этом океане, даже не замечая его присутствия, потому что наши тела и окружающий мир полностью адаптированы к его свойствам.

Энергия вакуума – это ткань, на которой выткано пространство. Если пространство – это холст, то энергия вакуума – его основа, невидимая, но определяющая всё, что на нём изображено.

Переосмысление энергии

в «Ѣ-теории»

В свете этих открытий мы предлагаем взглянуть на энергию с иной точки зрения. В нашей «Ѣ-теории» энергия рассматривается как неотъемлемое свойство пространства.

Это позволяет переосмыслить многие физические явления, объединяя их под единым принципом. В следующих разделах мы подробно рассмотрим, как наши представления об энергии вписываются в современную научную картину и какие новые возможности они открывают для понимания Вселенной.

Энергия = Движение

С самых ранних времён люди наблюдали движение во всех аспектах окружающего мира. От величественного вращения планет и звёзд на ночном небе до непрерывного течения рек и смены времён года – движение повсюду. Но что лежит в основе этого движения? Как оно связано с энергией?