История одной идеи П. Дирака и её научнофилософское развитие

Godarev-Lozovsky M.G.,

Head of the Laboratory-Department of “Forecasting Research”.

Institute for Research on the Nature of Time, Moscow – St. Petersburg, Russia

E-mail: godarev-lozovsky@yandex.ru

The history of an idea by P. Dirac and its scientificphilosophical development

Аннотация. В духе идеи П. Дирака высказано предположение: в актуально бесконечной Вселенной счетное множество частиц вещества взаимно однозначно соответствует множеству частиц антивещества, но пространственное распределение плотности вещества и антивещества различно.

Abstract. In the spirit of P. Dirac 's idea, the assumption is made: in an actually infinite Universe, a countable set of matter particles corresponds one-to-one to the set of antimatter particles, but the spatial distribution of the density of matter and antimatter is different.

Ключевые слова: вещество и антивещество, взаимно однозначное соответствие, счетное множество.

Keywords: matter and antimatter, one-to-one correspondence, countable set.

Истории науки хорошо известно, что часто появление новых идей встречало противодействие, скепсис или замалчивание. Подобное неприятие сопровождало и гениального ученого Поля Дирака, но сами его неординарные идеи пережили своё время и породили новые подходы, в том числе в философии физики.

В мае 1931 года П. Дирак опубликовал статью, в которой предлагал свою новую и очень смелую гипотезу: дырки в море электронов с отрицательной энергией соответствуют новым, еще не открытым частицам, т.е. античастицам.

Позже, по преданию физиков, в ответ на это В. Паули, иронизируя, сформулировал свой шуточный «второй принцип Паули», который гласил, что с того момента, как физик предлагает теорию, она должна быть сразу приложена к своему автору: так, Дирак должен быть аннигилирован. Затем происходит известная физикам следующая озорная история.

В 1932 году П. Дирак участвует в Харькове в конференции, организованной Л. Ландау и выступает на семинаре с лекцией. Дирак пишет на доске формулы и, продолжая объяснять, ходит от доски к окну и обратно. Каждый раз, когда он поворачивается спиной к Ландау, который с ним несогласен, тот шутливо тихонько произносит: Дирак – дурак, Дирак – дурак. Дирак поворачивается лицом, а у Ландау рот закрыт и выражение совершенно невинное. Он полагает, что Дирак не знает русского языка, а потому тот не догадывается о его проделке. Но закончив лекцию и повернувшись к Ландау, Дирак невозмутимо парирует: «Сам дурак, сам дурак» [1]. Этот эпизод прекрасно иллюстрирует легкий, веселый и ироничный дух физиков тех лет, дух истинных творцов науки.

В итоге, П. Дирак торжествует: в 1933 году позитрон был обнаружен, однако, физики саму исходную теорию Дирака так и не приняли. Н. Бор писал по этому поводу: «Даже когда вопрос о позитроне установлен, я остаюсь при своем убеждении в том, что это не имеет никакого отношения к морю Дирака». В. Паули в письме к П. Дираку также не соглашался: «Я не верю в Вашу теорию дырок несмотря на то, что существование антиэлектрона доказано». Определеннее всех высказался В. Гейзенберг: «Я думаю, что Ваша новая теория уводит слишком далеко от соответствия классическим законам, также как и от экспериментальной очевидности» [2, с. 13 – 154].

П. Дирак утверждал, что мы должны рассматривать тот факт, что Земля (и, возможно, вся Солнечная система) образована, главным образом, из отрицательных электронов и положительных протонов как случайность. Очень вероятно, что для некоторых звезд ситуация является обратной, то есть они состоят из позитронов и антипротонов. На самом деле половина звезд должна принадлежать к первому типу, а другая половина – ко второму [2, с.13 – 154]. Таким образом, П. Дирак представил нам образ Вселенной, в которой вещество и антивещество количественно эквивалентны!

Но как такое возможно, если известно и экспериментально подтверждено, что в нашей Метагалактике, т.е. в наблюдаемой астрономами части Вселенной, вещество и антивещество представлено далеко не одинаково. Ведь если бы такая эквивалентность существовала в реальности, то не должны ли были мы все, по шуточному совету В. Паули, следуя за Дираком, немедленно аннигилировать? К настоящему времени существенных скоплений антивещества в Метагалактике не обнаружено, так что аннигиляция нам с вами не грозит и этот научный факт должен нас утешать.

А.Д. Сахаров так изложил сущность проблемы антивещества (из интервью во время Фридмановской конференции): «В настоящее время мы имеем скорее избыток сценариев происхождения барионной асимметрии. Все они обладают как определенными достоинствами, так и существенными недостатками. Выбрать какой-либо один в качестве предпочтительного мне не представляется сейчас возможным. По-видимому, это дело будущего, но принципиальных трудностей здесь нет. Все существующие схемы возникновения барионной асимметрии основываются на трех известных предпосылках: отсутствие закона сохранения барионного заряда, и как следствие ‒ распад протона; отличие частиц от античастиц, проявляющееся в нарушении СР-инвариантности; не стационарность Вселенной. Если два последних положения не вызывают сомнений, то с нестабильностью протона дело обстоит сложнее…Однако экспериментально обнаружить распад протона пока не удалось» [3, с.5].

Таким образом, барионная асимметрия Вселенной остается одной из самых больших и нерешенных задач всей теоретической физики, при этом допускается, что эта асимметрия, возможно, возникла в первые доли секунды после «Большого взрыва». Б.М. Левин пишет: «Барионная асимметрия Вселенной ‒ наблюдаемое преобладание в видимой части Вселенной вещества над антивеществом. Этот наблюдаемый факт не может быть объяснён в предположении исходной барионной симметрии во время Большого взрыва ни в рамках Стандартной модели, ни в рамках общей теории относительности ‒ двух теорий, являющихся основой современной космологии» [3, с. 5].

Так что, очень естественно, возникает крамольный с точки зрения господствующей космологической парадигмы в физике вопрос: существовал ли сам «Большой взрыв», который явно не совместим с законом сохранения энергии? «Истина голосованию противопоказана»: гласит мудрость истории науки. И если допустить, что меньшая часть современных космологов, отрицающих космологическую сингулярность всё же права, то мы живем в безначальной и бесконечной в пространстве и времени Вселенной. В связи с этим характерны глубоко обоснованные выводы в отношении современной релятивистской космологии крупного российского метролога С.Ф. Левина, который пишет: «Обнаружено несоответствие доплеровской интерпретации дипольной анизотропии красного смещения в спектрах излучения сверхновых типа SN Ia, по которым был сделан вывод об «ускорении расширения Вселенной», анизотропии микроволнового фонового (реликтового) излучения и красного смещения квазаров» [4, с. 109].

Однако, самыми крупными физиками-теоретиками даже не рассматривается альтернативная возможность существования стационарной и бесконечной Вселенной, мировой материальной среды (эфира) и они не испытывают сомнений в отношении расширения Вселенной.

С учетом обозначенной нами, альтернативной общепринятой точке зрения, можно вполне допустить: в актуально бесконечной в пространстве и времени Вселенной счетное множество частиц вещества взаимно однозначно соответствует множеству частиц антивещества, но пространственное распределение плотности вещества и антивещества различно, что и объясняет асимметрию вещества и антивещества, наблюдаемую в пределах нашей Метагалактики.

В этой связи встает другая забытая физиками проблема: экспериментальное обнаружение самораспада протона. Известно, что теоретически не существует запрета на взаимодействия, изменяющие барионное число в нашей Метагалактике на единицу (ΔB = ±1) или на двойку

(ΔB=±2). В первом случае становится возможным самораспад протона, а во втором – самопроизвольное превращение нейтрона в антинейтрон и наоборот (нейтрон – анти-нейтронные осцилляции).

Мы полагаем, что для эксперимента по обнаружению самораспада протона необходимо иметь массу вещества с самым длительным из подтвержденных периодом полураспада ядер, т.е. массу Теллура – 128, время жизни ядер которого несравненно большее, чем предполагаемое время жизни Вселенной. Если же в этом случае самораспад протона будет экспериментально обнаружен, то вполне закономерно будет обосновано предположение, что Вселенная как целое все же безначальна, а не, как многие полагают, родилась 13 миллиардов лет назад в результате неизвестного науке процесса [5, с. 86 – 101]. Будет очень обидно за нашу отечественную науку, если предлагаемый эксперимент увенчается успехом где-нибудь за пределами нашей горячо любимой Родины.

Список литературы

1. Нобелевские лауреаты: Поль Дирак, предсказатель антивещества. (2018), [Электронный ресурс]: URL:

https://news.rambler.ru/other/38878545-nobelevskie-laureaty pol -dirak-predskazatel-antiveschestva/ (Дата обращения:

27.10.2023).

2. Carretero, J.A.C. (2015), Темная сторона материи. Дирак. Антивещество, Величайшие теории, вып. 32: Москва:

Наука, Де Агостини.

3. Левин, Б.М. (2022), О причине барионной асимметрии Вселенной, Евразийский научный журнал. Философские науки, [Электронный ресурс]:

URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-prichine -barionnoy asimmetrii -vselennoy/viewer (Дата обращения: 27.10.2023).

4. Левин, С.Ф. (2022), Философские проблемы и статистические методы фундаментальной метрологии, Метафизика, №4 (46), с.109-120.

5. Годарев-Лозовский, М.Г. (2022), Обнаружение самораспада протона как научная и философская проблема, Метафизика, №2 (48), с. 86-101.