ТЕОРИЯ БАРИОННОЙ СИММЕТРИИ
М.Г. Годарев-Лозовский
Лаборатория-кафедра “Прогностических исследований” ИИПВ,
г.Москва – г.Санкт-Петербург
godarev-lozovsky@yandex.ru
Предложена теория барионной симметрии, в основе которой допущения о различной величине плотности распределения барионов и антибарионов и о их нелокальной запутанности в актуально бесконечной Вселенной.
На вручении ему Нобелевской премии Поль Дирак в 1933 году сказал: “Если мы станем на точку зрения, что полная симметрия между положительными и отрицательными электрическими зарядами является фундаментальным законом природы, то мы должны рассматривать как своего рода случайность, что Земля, и, вероятно, вся Солнечная система содержат избыток обычных отрицательных электронов и положительных протонов. Вполне возможно, что некоторые звезды построены иным путем, именно главным образом из позитронов и отрицательных протонов. Конечно, в мире должно быть одинаковое число звезд каждого сорта” [1, с.189 – 190]. Его идея имеет возможные далеко идущие обобщения.
А.Д. Сахаров так изложил сущность этой проблемы (из интервью во время Фридмановской конференции, 1988 год): “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. Двадцать лет назад единственным аргументом в пользу этой гипотезы был факт барионной асимметрии Вселенной. С тех пор появились теории Великого объединения, в которых несохранение барионного заряда возникает естественно. Однако экспериментально обнаружить распад протона пока не удалось”, цитируется по см. [2, с.5].
Итак, А.Д. Сахаров предлагает три различных, ставших классическими, объяснения барионной асимметрии: нарушение закона сохранения барионного числа (заряда) с обнаружением распада протона; нарушение
−сразу после её рождения. Кратко прокомментируем каждый из перечи-инвариантности; нарушение термодинамического равновесия Вселенной сленных тезисов в порядке их изложения.
1. Закон сохранения барионного числа был принят для объяснениянаблюдаемого постоянства числа барионов в локальной замкнутой системе и вполне допустимо уточнить его в будущем, если обнаружатся границы применимости этого закона. Если в соответствии с одним из предполагаемых каналов будет обнаружен распад протона, то действительно выяснится, что локально, т.е. в наблюдаемой нами части Вселенной, не соблюдается закон сохранения барионного числа. Однако, подобное логически вовсе не будет означать, что этот закон нарушается во Вселенной в целом.
2. Известно, что стандартная модель элементарных частиц, помимочисто теоретических путей, предлагает и экспериментально выявленный путь нарушения CP-инвариантности при слабом взаимодействии, путь, который, однако, может объяснить только незначительно малую часть барионной асимметрии.
3. Нарушение термодинамического равновесия в первые доли секундыпосле Большого взрыва неприемлемо для объяснения наблюдаемой барионной асимметрии в силу того, что в этом случае, космологирелятивисты, нарушая принцип “бритвы Оккама”, одним неизвестным – объясняют другое неизвестное. Это относится и к неортодоксальным попыткам найти причину барионной асимметрии в темной материи, см. [2].
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 следующие глубоко обоснованные выводы извне в отношении релятивистской космологии, которые сделал крупный российский метролог С.Ф. Левин. Он 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” [3, с. 109 – 120]. Обобщим это наблюдение: в силу закона сохранения энергии любая известная науке материя присутствовала в прошлом во Вселенной всегда, ибо само прошлое Вселенной не имело начала.
Но перейдем к проблеме “вещество – антивещество”, т.е. к более широкой, чем проблема барионной асимметрии, и рассмотрим её с точки зрения оснований математики. Известно, что правильная часть всякого актуально бесконечного множества эквивалентна целому множеству. Так, например, счетное множество всех натуральных чисел, являясь правильной частью счетного множества всех целых чисел, находится с последним во взаимно однозначном соответствии. Допустим, что все совокупное множество частиц и античастиц вещества во Вселенной взаимно однозначно соответствует множеству всех целых чисел. При этом множество всех натуральных чисел взаимно-однозначно соответствует множеству всех частиц вещества, а множество всех отрицательных чисел взаимно-однозначно соответствует множеству всех частиц антивещества.
Допустим также, что всё вещество в целом вполне может иметь в крупных масштабах в реальном актуально бесконечном пространстве одно пространственное и равномерное распределение плотности системы частиц, а всё антивещество – другое, значительно меньшее по величине и тоже равномерное. То есть частицы вещества и антивещества почти не соприкасаются между собой, будучи в крупных масштабах равномерно рассредоточены в реальном пространстве Вселенной. При этом общее количество частиц и античастиц во Вселенной будет эквивалентно, а закон сохранения барионного числа в масштабе актуально бесконечной Вселенной с математической точностью неукоснительно соблюдается. Ведь глобальная физическая симметрия вещества и антивещества является естественным следствием математической симметрии числовой прямой.
Напомним, что плотность вещества – это величина, которая показывает массу определенного вещества в единице объема. Распределение масс частиц в реальном пространстве равномерно, если число их на единицу площади в каждой подобласти такое же, как и в любой другой подобласти. При этом равномерное распределение может быть различным: регулярным; случайным; сгрупированным (Напрашивается также уместная наглядная аналогия распределения вещества и антивещества во Вселенной с взаимно однозначным соответствием всюду плотного множества рациональных чисел нигде не плотному множеству натуральных чисел, т.е. множеств, равномерно распределенных на числовой прямой). Обозначим, что в теории мы намеренно ограничиваем рассмотрение объектов только долгоживущими барионами, а именно нуклонами: протонами и нейтронами.
Исходная аксиома №1: множество нуклонов во Вселенной актуально бесконечно, счетно (ведь, природа не терпит как пустоты, так и нарушения закона сохранения энергии).
Исходная аксиома №2: запутанные состояния нуклонов и антинуклонов соединяет нелокальная связь (ведь, “все связано со всем”).
Постулат №1 В актуально бесконечной Вселенной счетное множество нуклонов взаимно однозначно соответствует счетному множеству антинуклонов (гипотеза П. Дирака о эквивалентном количестве вещества и антивещества во Вселенной верна в своей основе независимо от существования или несуществования “моря Дирака”).
Постулат №2. Пространственное распределение плотностей нуклонов и антинуклонов во Вселенной не случайно (В противном случае Метагалактика не смогла бы существовать и с большой вероятностью аннигилировала, однако, известный антропный принцип запрещает подобный сценарий).
Постулат №3. Величина плотности равномерного пространственного распределения нуклонов значительно превышает величину плотности равномерного пространственного распределения антинуклонов во Вселенной (Это допущение объясняет наблюдаемое несоответствие между количеством вещества и количеством антивещества в нашей Метагалактике).
Постулат №4. Закон сохранения барионного числа (заряда) во Вселенной выполняется абсолютно, но его реализация не ограничивается пределами Метагалактики (Закон сохранения барионного числа гласит: во всех процессах, происходящих в природе разности общего числа барионов и антибарионов сохраняются. При этом, как мы полагаем: счетное множество нуклонов и множество антинуклонов во Вселенной действительно находятся во взаимно однозначном соответствии, однако, в Метагалактике – оба эти множества конечны и не эквивалентны).
Постулат №5. Рождение (распад) нуклона в пределах Метагалактики сопровождается одновременным рождением (распадом) антинуклона за пределами Метагалактики (По нашим прогнозам, в случае обнаружения распада протона, одновременно распад антипротона обнаружен не будет: произойдет видимое, но не реальное нарушение закона сохранения барионного числа. То есть если, допустим, происходит редчайшее явление распада протона в пределах нашей Метагалактики, то одновременно с этим, при участии нелокальной связи, за пределами Метагалактики, обязательно происходит распад запутанного с ним антипротона и наоборот: если распадается антипротон, то за пределами нашей Метагалактики одновременно с этим распадается запутанный с ним протон. Вероятность того, что оба запутанных события реализуются в пределах нашей Метагалактики, близка к 0. Последнее обусловлено тем, что в бесконечной системе должна существовать ненулевая вероятность того, что с нашим распавшимся протоном был запутан любой из всего бесконечного множества антипротонов во Вселенной. Таким образом, истинное нарушение закона сохранения барионного числа во Вселенной отсутствует, даже в случае возможного обнаружения в будущем распада протона).
Экспериментальные предсказания ТБС. Будет экспериментально обнаружен распад протона и не будут экспериментально обнаружены нейтрон – анти-нейтронные осцилляции [4, с. 86 – 101] (Необходимо напомнить, что не существует теоретического запрета на взаимодействия, изменяющие барионное число в нашей Метагалактике на единицу (ΔB = ±1) или на двойку (ΔB = ±2). В первом случае становится возможным распад протона, а во втором: нейтрон – анти-нейтронные осцилляции, но последние подразумевают локальную запутанность нуклона и антинуклона с явным нарушением закона сохранения барионного заряда. Также мы попутно предсказываем, что не будет обнаружено процессов, нарушающих сохранение не зависящего от поколения частиц общего лептонного числа).
Директор института гравитации и космологии РУДН, профессор А.П. Ефремов, развивая гипотезу квантовой запутанности и теорию фрактального пространства, пишет: “...совершенно невозможно представить на фрактальной поверхности схемы “взаимного расположения” тех объектов, которые могут быть идентифицированы с взаимодействовавшими частицами – и оставшимися в квантовой запутанности в физическом пространстве на дальней дистанции друг от друга. В частности, соответствующие функции состояния пары частиц на фрактальной поверхности могут оказаться “совсем рядом” или даже просто “территориально совпадать” т.е. оставаться образом одной частицы, что может объяснить все «странности» феномена квантовой запутанности. Более того, в каком-то смысле фрактальное пространство, не являясь “геометрическим вместилищем”, являет собой некое “пространство отношений”, обстоятельное обсуждение которого неоднократно предлагалось в работах и докладах проф. Ю.С. Владимирова в рамках его реляционной теории фундаментальной физики” [5, с.139]. Действительно: бинарная система комплексных отношений в рамках реляционной парадигмы крупного теоретика и большого ученого Ю.С. Владимирова строится на фундаментальной роли в физике философской и математической категории: “отношение” [6, с.19 – 20].
В заключении еще раз процитируем академика А.Д. Сахарова: “Сам факт существования барионной асимметрии свидетельствует об отсутствии в природе закона сохранения барионного заряда...” [7, с.265]. Нам представляется, что в отношении наблюдаемой Метагалактики эта мысль А.Д. Сахарова, может быть справедлива, но, её недопустимо экстраполировать на всю Вселенную в целом. Настоящую работу автор предлагает рассматривать как основу для построения строгой физической теории.
[1] Дирак П. Теория электронов и позитронов. Ижевск.: НИЦ “Регулярные и хаотические динамики”, 1995. – 240с.
[2] Левин Б.М. О причине барионной асимметрии Вселенной. // Евразийский научный журнал. Философские науки. 2022, С.4-7.
https://cyberleninka.ru/article/n/o-prichine-barionnoy-asimmetriivselennoy/viewer (Дата обращения 23.10.2023).
[3] Левин С.Ф. Дипольная анизотропия красного смещения квазаров и сверхновых типа SN I a // Метафизика. 2022, №4 (46). С.109-120.
[4] Годарев-Лозовский М.Г. Обнаружение самораспада протона как научная и философская проблема. //Метафизика. 2022, №2(48), С.86-101.
[5] Ефремов А.П. Гипотеза квантовой запутанности и теория фрактального пространства / Основания фундаментальной физики и математики. // Материалы VI Российской конференции. М.: РУДН. (9 – 10 декабря 2022) С.136-139.
[6] Владимиров Ю.С. Метафизическое триединство физики, математики и философии. // Метафизика. 2023, №2 (48). С.8-22.
[7] Сахаров А.Д. Академик А.Д. Сахаров. Научные труды. // Барионная асимметрия Вселенной. – М.: “ЦЕНТРКОМ” 1995. С. 247-269.
– 524с.
ПОНЯТИЕ
подготовлено в авторской редакции