Дмитрий Селин – Вселенная из планковских битов (страница 3)
Ведь самолёт в полёте из примера выше — это не просто набор деталей. Это процесс, существующий благодаря движению сквозь среду. Пока наша 3D брана движется, на неё «набегает» вакуум высших измерений. Этот набегающий поток — назовём его ветром высших измерений — и есть то, что удерживает мир от распада. Стоит движению прекратиться — и «подъёмная сила» исчезнет. Вселенная «упадёт»: материя потеряет связность, гравитация погаснет, время остановится.
Все мы — пассажиры этого самолёта. Мы существуем ровно по той же причине, по какой существует салон, кресла и воздух внутри: потому что самолёт летит. Мы не просто живём во Вселенной — мы живём внутри движущегося процесса.
Движение как основа всего
Что же делает этот "вакуумный 4D ветер"? Вернёмся к аналогиям из реальной физики. Конечно, такие аналогии можно критиковать, но для понимания основ теории их вполне хватит.
Когда два тела обтекаются потоком, между ними возникает область пониженного давления, и внешняя среда прижимает их друг к другу. Так работает эффект Бернулли — именно он затягивает корабли, идущие параллельным курсом. Похожий механизм — эффект Казимира, где две пластины в вакууме притягиваются из-за разности давления квантовых флуктуаций.
Перенесём это на «планк-битовую» модель. Трёхмерная брана движется сквозь балк (многомерный контининиуум более высокого уровня). Планковские структуры на бране возмущают этот поток, создают за собой области пониженного давления. Между структурами в 3D-бране давление вакуума ниже, чем снаружи, в результате внешняя среда прижимает их друг к другу.
Это притяжение, невидимое изнутри нашей 3D-браны, мы условно называем гравитацией.
Пока это гипотетический механизм: мы используем гидродинамические аналогии, чтобы построить интуитивную картину, но математическое соответствие с уравнениями Эйнштейна ещё предстоит вывести.
Но тот же "вакуумный ветер" работает и на основании мира. Он сближает сами планковские биты, заставляя их собираться в структуры. Без ветра биты были бы просто разрозненными ячейками. Под воздействием "вакуумного ветра" — они самоорганизуются в поля, частицы, атомы. Внешнее воздействие создаёт в 3D бране градиенты давления, которые:
сближают соседние биты,
стабилизируют сложные конфигурации,
удерживают эти конфигурации в течение многих тактов.
Без этого внешнего давления биты оставались бы независимыми, и никакие поля, частицы или законы не могли бы возникнуть. Вся иерархия материи — от кварков до галактик — держится на непрерывном «ветре», дующем из-за пределов нашего 3D-мира.
Вселенная — не результат давнего события. Она — длящийся процесс, подобный вихрю в потоке или пламени свечи. Пламя не «собирается» однажды — оно существует лишь постольку, поскольку через него непрерывно течёт энергия. Остановите поток — и пламя исчезнет мгновенно, без следа.
В физике такие объекты называются диссипативными структурами — это структуры, существующие только вдали от равновесия, за счёт постоянного потока энергии или вещества. Живые клетки, ураганы, водовороты — всё это диссипативные структуры. В нашей модели вся Вселенная оказывается самой большой диссипативной структурой из возможных.
Гравитация и инерция как следствие движения
В классической физике гравитация объясняется искривлением пространства-времени. В нашей модели пространство-время — это сама решётка, и она плоская, пока брана не движется. Но как только движение начинается, возникает давление, которое:
создаёт области сгущения "планковских битов", они самоорганизуются в структуры (от полей до частиц),
порождает притяжение между этими структурами разного уровня,
задаёт инерцию (сопротивление изменению скорости) как меру сложности структуры.
Таким образом, гравитация и инерция — это кинематические эффекты, а не фундаментальные взаимодействия. Они существуют только потому, что брана движется, и исчезнут, когда движение прекратится. Это радикально меняет взгляд на природу сил: они не врождённые, а эмерджентные, порождённые динамикой браны в континууме более высокой мерности.
Почему мы не чувствуем движения?
У прочитавшего до этого раздела читателя наверняка возникнет вопрос:
Ответ — в одном из самых фундаментальных принципов физики: однородное, глобальное воздействие невозможно обнаружить изнутри.
Представьте рыбу в океане, который движется равномерно. Рыба не чувствует течения — ей не с чем сравнить. Течение обнаруживается только относительно берега или через градиенты (разную скорость в разных точках).
Точно так же наблюдатель внутри браны не чувствует ветра высших измерений, потому что ветер действует на всю брану сразу и одинаково. Он меняет всё и везде, не оставляя внутреннего эталона для сравнения.
У этого принципа есть строгие физические воплощения:
Принцип эквивалентности. В свободно падающем лифте вы не чувствуете гравитации — она действует на всё одинаково. Однородное воздействие локально неотличимо от его отсутствия.
Калибровочная инвариантность. В физике наблюдаемы только разности и градиенты, а не абсолютные значения. Если что-то одинаково везде, это нельзя измерить.
"Вакуумный ветер" высших измерений однороден для всей браны — поэтому он невидим наблюдателю изнутри. Мы видим его следствия (материю, гравитацию, время), но не сам ветер и не само движение.
Движение задаёт ход времени
Выше было показано, как скорость света связана с планковским временем
c=_P/t_P
Если ветер высших измерений влияет на всю брану, он может менять планковский тик — скорость, с которой обновляются ячейки и, следовательно, он меняет и скорость света для всей браны.
Почему мы этого не замечаем? Здесь вступает в силу строгий закон: наблюдаемы только безразмерные величины.
Сама по себе скорость света — размерная величина (метры в секунду), и её числовое значение зависит от выбора единиц. Если ветер одинаково масштабирует все времена, все длины и все скорости, то ни одна безразмерная комбинация не меняется. То есть меняется лишь «масштаб единиц», что физически не наблюдаемо ИЗНУТРИ.
Аналогия: фильм, проигрываемый с удвоенной скоростью. Персонажи внутри фильма не могут заметить, что их мир ускорился, — их мысли, часы и все процессы тоже ускорились вдвое. Им не с чем сравнить.
Так и мы: если ветер глобально меняет планковский тик, вместе с ним меняются все часы, все линейки и все процессы во Вселенной. Ни один внутренний наблюдатель в момент "сейчас" этого не зафиксирует.
Но есть исключение - такое глобальное изменение может стать наблюдаемым на протяжении длительных временных интервалов: если ветер неоднороден или меняется во времени, он начинает менять безразмерные отношения — например, постоянную тонкой структуры
Вот изменение постоянной тонкой структуры за миллиарды лет — уже наблюдаемо, и его действительно ищут в спектрах далёких квазаров. Так модель "планковских битов" превращается из чистой спекуляции в гипотезу с наблюдательными ручками.
Большой старт вместо Большого взрыва
В стандартной космологии Большой взрыв — это сингулярность, из которой возникло всё. В модели "планковских битов" это момент, когда брана пришла в движение - Большой старт. До этого момента брана неподвижно покоилась в многомерном пространстве – пока будем обсуждать именно такое состояние, другой вариант будет рассмотрен позже. Пространственная решётка существовала, но в ней не было ни битовых структур, ни полей, ни времени (в нашем понимании) — потому что для времени нужны такты, а такты нужны для событий, а событий не было. Планковские биты не взаимодействии друг с другом в этом состоянии воистину вселенского покоя.
Что именно привело брану в движение? Возможно, столкновение с другой браной, или флуктуация многомерного вакуума, или нечто иное — мы этого не знаем. Но с этого момента началось Движение, вследствие Движения появилось давление извне и решётка стала «заселяться» структурами. Первые узоры — простейшие кластеры битов — образовались почти мгновенно. Затем они укрупнились, породив кварки, лептоны, поля. Так возникла наша Вселенная.
Это решение полностью снимает проблему сингулярности: не было бесконечно плотной точки в пространстве. Было начало движения нашей 3D браны в объёмлющей среде высших измерений. Наше пространство не «взорвалось» — оно стало двигаться.
Важное уточнение – на данном этапе обсуждения мы не будем заглядывать за момент Большого Старта, потому что при нулевой скорости браны не было ни материи, ни полей, ни даже привычного течения времени. Все наши приборы и теории работают только внутри 3D браны и только после начала её движения, то есть во времени.
Движение замедляется
Если брана движется в многомерном пространстве, она взаимодействует с ним. Это взаимодействие можно представить, как трение — вязкость многомерного вакуума тормозит движение. Она неощутима для нас, потому что действует на всю брану целиком, замедляя её равномерно. Но с космологической точки зрения это трение имеет колоссальные последствия.
Скорость браны постепенно падает. Падает и давление «ветра», которое удерживает битовые структуры. Это значит, что:
гравитация ослабевает (очень медленно, но неуклонно),