Специфика пространства-времени в микромире определяется прежде всего свойствами статистического (вероятностного) и гилометродинамического, а в общем случае, гилодинамического детерминизма. К специфике пространственно-временных представлений в микромире, прежде всего, следует отнести связь этих представлений (объяснительную) с новыми законами сохранения, которые существуют только в субатомном и субъядерном мире. Классические законы сохранения, по большей части выполняющиеся также и в квантовой физике, связаны с так называемыми глобальными симметриями непрерывного пространства-времени. Так, глобальная однородность пространства-времени связана с законом сохранения импульса-энергии, глобальной изотропии пространства отвечает закон сохранения момента импульса, инвариантность уравнений физики относительно инверсии пространства ассоциируется с законом сохранения четности, который не выполняется в физике микромира в его классической формулировке. Физика атомного ядра и "элементарных" частиц открыла несколько новых законов сохранения, которым не удается сопоставить какие-либо глобальные свойства симметрии непрерывных пространства- времени. К ним, в частности, относятся: сохранение барионного числа (числа тяжелых частиц); сохранение лептонного числа (числа легких частиц); инвариантность уравнений физики при инверсии пространства, направлении времени и знаков зарядов (данный закон представляет собой обобщение классического закона четности). Однако следует иметь ввиду, что в микромире возможно нарушение многих внутренних характеристик микрочастиц, за которые ответственны слабые взаимодействия: пространственной Р, зарядовой С и комбинированной СР четностей. Несохранение СР -инвариантности ведет к возможным различиям правого и левого. Несохранение СТ- инвариантности ведет к Т -неинвариантности (неэквивалентности различных направлений времени), ибо, так называемая СРТ -теорема, требует инвариантности всех физических процессов относительно трех указанных операций.

Развитие современной физики показывает, что в субатомном и субъядерном мире важную роль играют не только глобальные (геометрические), но и локальные (динамические) симметрии, что теории, учитывающие локальные симметрии (калибровочные теории), являются

стр. 142

очень эффективными. Оказалось, что ОТО и даже теория электромагнетизма Максвелла основаны на локальных симметриях. Новейшие теории слабых и сильных взаимодействий также являются калибровочными. Дальнейшее развитие теорий локальных симметрии тоже требует переосмысления пространственно-временных представлений, определенных классической физикой. Уже становится ясно, что метрические и топологические свойства пространственно-временной формы микромира связаны весьма нетривиальным образом, которые нельзя представить в виде линейной и одномерной упорядоченности уровней. Скорее всего - это объемная, многомерная структура, обладающая сложной топологией. Отдельные участки этой структуры обладают сильной связностью (что соответствует логической выводимости теорий, их синтезу и редукции), в других частях обнаруживаются разрывы (неразрешенные противоречия, логические тупики) и расслоенные пространства (относительно независимо развивающиеся направления).

Формирование последовательной теории микропространства- времени происходит двумя путями: через многомерие или квантование. В микромире пространство-время имеет иное число измерений, чем в макромире. Все возможное многообразие в мире пространственно-временных форм и отношений с различными метрическими и топологическими свойствами вытекает из признания качественной и количественной неисчерпаемости материи и понимания пространства-времени как атрибута материи. Подтверждаются основные положения философского гилодинамизма: микропространство-время существует только тогда, когда существует микрочастица и, следовательно, существует микрогилометрия (микрогеометрия); идея многообразия пространственно-временных форм и отношений с различными метрическими и топологическими свойствами; принцип соответствия макро- и микрозакономерностей, обеспечивающий взаимное согласие различных пространственно-временных структур. Квантование же микропространства-времени начинает играть роль с масштабов комптоновской длины волны. Эта проблема показывает, что существует проблема квантования относительного микропространства-времени и проблема квантования абсолютного микропространства-времени.

Унификация в описании всех известных взаимодействий в микромире связана с преодолением барьера между фермионами (фундаментальными микрочастицами) и бозонами (носителями фундаментальных взаимодействий), т.е. с открытием глобальной суперсимметрии (SUSY), локализацией суперсимметрии и обнаружением коренной связи между локальной суперсимметрией и гравитацией. Однако это еще не решает полностью проблемы единства материи, ибо за пределами этой теоретической схемы остается физический вакуум и связанная с ним вакуумная концепция пространства-времени, которая определяет физические про-

стр. 143

цессы на расстояниях порядка планковских. Онтологическая реальность пространственно-временных форм и отношений в микромире связана с представлениями о присущих только этому глубинному уровню постижения организации материи микрообъекте, микроструктуре, микродвижении, микрометрике, микротопологии, микросистемы отсчета, микронаблюдателе. И в рамках онтологического гилометродинамизма характеризуются своими специфическими хронотопологическими представлениями, количественной многомерней, качественным многообразием топологии, которые подтверждают принципы единства материального мира, качественный и количественный неисчерпаемости материи как "вглубь", так и "вширь".

Проблема пространства-времени в хромодинамических представлениях теории атомного ядра является одной из ключевых и неразрывно связана с образом макроскопического пространства-времени с характерными для него свойствами протяженности и длительности, связности, изотропии и однородности, континуальной непрерывности, трехмерности пространства и одномерности, однонаправленности времени. Модификация макропространственно-временных представлений в микромире связана с проблемой выбора соответствующей системы отсчета. Через микросистему отсчета можно рассматривать движение микрообъекта относительно такой системы отсчета, т. е. в микропространстве-времени. Такая интерпретация позволяет определить естественную связь между макро- и микропространством-временем: переход из макропространства-времени в микропространство-время во всех концепциях микрогилометрии (микрогеометрии) есть переход от макросистемы отсчета (классической) к микросистеме отсчета, носителем которой является сам микрообъект. Отличием макросистемы отсчета от микросистемы отсчета в том, что первой присуща, в известной мере непрерывность и жесткая лапласовская детерминированность, а второй - дискретность (в физическом смысле, а не в геометро-гилометрическом), стохастичность, что соответственно присуще микродвижению объектов и статистическая (вероятностная) детерминированность.

В современной теоретической физике понятие размерности реального или концептуального пространства играет важную роль при определении реалистического или номиналистического статуса микропространства-времени. Идея струн (1 + 1 мерных объектов) в теории сильных взаимодействий, при рассмотрении функциональных моделей теории поля и удержании кварков в концептуальном пространстве размерности меньших трех воспринимаются порой как технические приемы, не имеющие особого физического смысла. Однако в настоящее время функциональные модели теории поля или удержания кварков изучаются иногда для 1 + 1 или 2+1-мерного концептуального пространства-времени с намерением перенести получаемые результаты на "реальные"

стр. 144

3+1-мерное пространство-время. При этом в случае меньших размерностей проблемы расходимостей оказываются не столь актуальны и удается объяснить конфайнмент кварков. И тогда это рассматривается как свидетельство о действительно меньшей, чем 3+1, размерности микропространства-времени. Конфайнмент кварков в 2+1-мерном пространстве-времени эксплицируется как невозможность инфинитного движения "кулоновского" взаимодействия в концептуальном двухмерном пространстве ¹ .

Интерес к (1+1) и (2+1)-мерным функциональным моделям квантовой хромодинамики (КХД) не случаен, хотя в теории атомного ядра эти модели могут быть приняты в качестве изобразительных и даже приниматься как реалистические теории. Однако в концептуальных пространствах меньшей размерности они являются своего рода "полигонами" для проверки номиналистических теорий большей мерности, переносимых впоследствии в реалистическое макропространство-время. Так в нечет-номерных калибровочных номиналистических теориях (одна временная координата и четное количество пространственных координат) имеется возможность ввести калибровочно-инвариантное топологическое слагаемое, так называемый черн- саймоновский член. Коэффициент перед этим слагаемым играет роль массы калибровочного поля. Путем введения топологического члена можно построить такую калибровочно- инвариантную номиналистическую теорию с эффективно- массовым калибровочным полем в концептуальном (2+1)- мерном пространстве. Для полноты микропространственно- временных представлений такой теории следует принимать во внимание поправки фонового кварк-глюонного поля. Вакуум КХД существенно отличается от вакуума квантовой электродинамики тем, что в хромодинамике существует конденсат - ненулевое вакуумное среднее квадратов полей:

что хорошо известно для случая, когда размерность пространства равна четырем. Это означает присутствие в физическом вакууме сильных (флуктуирующих) кварковых и глюонных полей. Населенный флуктуирующими глюонными полями вакуум имеет ненулевую (отрицательную) плотность энергии. Характер вакуумных флуктуации остается не совсем ясным; возможно, что существенную роль здесь играют инстанионы (инстантоны). Вакуум КХД населен также кварк- антикварковыми парами, дающими дополнительный отрицательный вклад в плотность энергии. Несмотря на все усилия, последовательной

¹ См.: Эйнштейн и философские проблемы XX века. М., 1979. С. 202.

стр. 145

реалистической теории вакуумного состояния КХД на сегодняшний день нет. Один из подходов к исследованию вакуума КХД состоит в том, что изучаются взаимодействия квантовых глюонных и кварковых полей на фоне некоторого классического калибровочного поля, моделирующего глюонный конденсат. В простейшем случае в роли внешнего поля выступает постоянное хромомагнитное поле абелева типа. Аналогично в концептуальном пространстве размерности 2+1 существуют не равные нулю средние квадратичные флуктуации калибровочных полей, обусловленные тем, что минимум эффективного потенциала достигается при конечных значениях напряженности полей (конденсат) ² .

Пространственно-временные представления в теории атомного ядра как ядерной хромодинамики (в терминах кварков и глюонов), основываясь на различии понятия о реальном и концептуальном пространстве-времени, описываются в процессе исследования адрон-ядерных реакций и ядерной материи при движении от инфракрасной (низкие энергии) области через красную (промежуточные энергии) и далее в зеленую (средние энергии) область к ультрафиолетовой (высокие энергии).

В инфракрасной области пространственно-временная организация субатомных и субъядерных взаимодействий характеризуется конфайнментом (удержанием) кварков на струнах меньших 3+1 мерности. Проблема удержания кварков внутри адронов бросает серьезный вызов современной теории поля. Функциональные модели "мешков", предназначенных для удержания кварков в адронах, оказываются сложными и не соответствуют простоте кварковой модели. Являясь структурными элементами адронов, кварки не обязаны следовать предписаниям квантовой теории поля, приноровленной к описанию движения точечных частиц. Кварки могут подчиняться динамике, принципиально отличной от динамики, диктуемой законами квантовой теории поля, основанной на представлении о стохастической Г-геометрии, о стохастическом интервале.

В красной области энергий пространственно-временная организация представляет собой кварково-кластерное образование (проблема многих тел в ядре) ядерной материи, которая в первом приближении подобна фермионному газу низкой плотности, причем объем, занятый сердцевиной, составляет 1/27 часть полного объема. В ядре одновременно существуют квазичастицы (квазинуклоны, квазикварки, квазикварковые кластеры), колебательные и вращательные коллективные возбуждения. Взаимодействия между нуклонами (трехкварковыми кластерами) в ядре осуществляются через обмен парой

нуклонная дырка. В пространственно-временной интерпретации

как трехкварко-

² См.: Жуковский В. Ч. и др. // ЯФ, 1998. Т. 61, N 8. С. 1514.

стр. 146

вый кластер с очень малым временем жизни можно представить как систему пиона (кварк - антикварк) и нуклона (трехкварковый кластер). При определенных комбинациях спин - изоспиновых характеристик пион сильно притягивается к нуклону, совершая при этом несколько оборотов вокруг последнего. Далее по мере возрастания энергии инициирующих частиц число видов резонансов как квазичастиц в адрон-ядерных взаимодействиях растет в зависимости от того, каким образом возбуждено внутреннее состояние ядра. Пространственно-временная модель в красной области носит характер приближенный к реалистическому описанию адрон-ядерных процессов 3+1 мерности. При определении реалистического или номиналистического статуса микропространства-времени идея струн (1+1 мерных объектов) в теории сильных взаимодействий, рассмотрения функциональных моделей теории поля и удержания кварков в концептуальном пространстве размерности меньших трех воспринимаются как технические приемы, не имеющие особого физического смысла. Изучение 1+1 или 2+1-мерного концептуального пространства-времени осуществляется с намерением перенести получаемые результаты на "реальное" 3+1-мерное пространство-время. В ядерной хромодинамике эти модели могут быть приняты в качестве изобразительных и даже приниматься как реалистические теории, и в концептуальных пространствах меньшей размерности они являются своего рода "полигонами" для проверки номиналистических теорий большей мерности, переносимых впоследствии в реалистическое макропространство-время.

При переходе в зеленую область пространство-время имеет дуальную картину на основе кварк-глюонных струн большей мерности и многосвязной топологии. Процессы здесь характеризуются фрагментацией, адронизацией (пионизацией) и как следствие - множественностью. Гипотеза о дуальности означает, что при феноменологической параметризации следует учитывать либо обмен полюсами Редже, либо соответствующие резонансы. В красной области доминируют отдельные резонансы, в синей области (высокие энергии) параметризация с помощью полюсов Редже оказывается более эффективной. Затем при движении к фиолетовой области пространственно-временная организация глубоко неупругих реакций приобретает вид совокупности партонов, которые уже в ультрафиолетовой области обретают асимптотическую свободу.

Следует четко различать реальное пространство-время, существующее вне и независимо от какой бы то ни было теории, и абстрактное пространство-время. При переходе к теориям "элементарных" частиц, в основе которых лежат калибровочные поля структуры материальных взаимодействий, ставится в соответствие не структура реального пространства-времени, а структура некоего абстрактного пространства-

стр. 147

времени. Геометрическое описание материальных взаимодействий осуществляется в терминах теории расслоенных пространств, пространство-время Минковского выступает как база расслоенного пространства, свойства которого не зависят от свойств слоя. Другими словами номиналистический характер гилометризации (геометризации) здесь состоит в том, что все взаимодействия рассматриваются не как следствия неевклидова характера реального пространства-времени, а как следствия неевклидовой природы концептуального расслоенного "пространства", являющегося своеобразной надстройкой над реальным пространством-временем.

Проблема пространственно-временных представлений в ядерной хромодинамике, по сути, связана с проблемой многих тел в ядре (в кварково-кластерном представлении). Традиционно эти проблемы решают в квантовополевом подходе методом канонических преобразований - в переходе в уравнении Шредингера к новой совокупности координат, вследствие чего член, описывающий взаимодействие, становится небольшим. Однако этот метод не универсален. Более совершенным методом считается теоретико-полевой или метод функций Грина (метод диаграмм Фейнмана). Его основная идея заключается в том, что для характеристики поведения системы не нужно знать поведение каждой микрочастицы, а только усредненное поведение одной или двух типичных частиц через одночастичную и двухчастичную функции Грина. Однако сегодня существует решение задачи для двух тел в ядре, а задача для трех имеет сложное решение на основе уравнений Фадеева ³ .

Наиболее перспективной в процессе формирования пространственно-временных представлений в ядерной хромодинамике представляется гипотеза о дуальности, которая означает, что при феноменологической параметризации следует учитывать либо обмен полюсами Редже, либо соответствующие резонансы. В красной области (промежуточные энергии) доминируют отдельные резонансы, в синей области (высокие энергии) параметризация с помощью полюсов Редже оказывается более эффективной.

Пространственно-временная организация теории атомного ядра на основе принципа гилометродинамизма (онтологический аспект) в единстве квантовополевых (калибровочных), хроногеометрических (континуальных) и хронотопологических (многомерия и многосвязная топология) представлений наглядно демонстрирует эвристическую, новационную и прогностическую роль философско- методологических оснований теории атомного ядра в своем развитии. Эвристичность пространственно-временной модели в ядерной хромодинамике, формирующейся в процессе исследования, также как и многообразие комбинаций кварко-

³ См.: Маттук Р. Фейнмановские диаграммы в проблеме многих тел. М., 1969.

стр. 148

вых построений, результатом которых являются реальные частицы (адроны, ядра), заключается в раскрытии диалектики совместного действия концептуальных пространств на основе целого ряда функциональных моделей субатомных и субъядерных взаимодействий в своем развитии.

Философско-методологический и физико-теоретический анализ пространственно-временной картины в кварк-глюонных представлениях показывает, что она обогащает и наполняет новым качественным содержанием представления о пространстве-времени материального мира на уровне микрочастиц. Пространственно-временные представления являются ключевыми для понимания микромира, ибо здесь заложена основа для трактовки субатомных и субъядерных взаимодействий. Концепции о непрерывности и неквантования пространства-времени, об отсутствии понятия элементарных (фундаментальных) длин и времен сохраняется и в хромодинамических представлениях субатомных и субьядерных взаимодействий, выполняется принцип близкодействия (скорость протекания адрон-ядерных реакций конечна). Гилометродинамическая (геометродинамическая) интерпретация пространства-времени в микромире носит характер симфонического (гармонического) калейдоскопического (качественно бесконечного) проявления топологических моделей (кварк-глюонных струн, кварковых "мешков", кварковых (цветных) кластеров и др.) Гилометродинамические представления основываются на положении о нетождественности материи и гилометрии (геометрии), об атрибутивности гилометрии (геометрии).

Постоянный адрес данной публикации: