51 597 subscribers

Смысл разума: квантовая эволюция Вселенной

9,3k full reads
17k story viewsUnique page visitors
9,3k read the story to the endThat's 53% of the total page views
7 minutes — average reading time

Часть 2.

Разбирая столь сложную тему, как возникновение и смысл разума, невозможно игнорировать первичный состав материи и энергии, из которых состоит вся наша Вселенная, в целом, и мы как разумные существа, в частности. Человечество создало и экспериментально подтвердило модель, которая с высокой точностью описывает окружающий нас мир – Стандартная модель элементарных частиц, или просто – Стандартна модель.

Стандартная модель не только точно описывает нашу реальность, но и постоянно проходит проверку на работоспособность, так как всегда пытаются найти отклонение в этой модели, но пока все экспериментальные данные лишь подтверждают её состоятельность. Она не объясняет всё и вся, и отчасти является набором фактов, которые измерены и посчитаны, но непонятна их природа и связь.

Сегодня не будем вникать в самую суть и особенности Стандартной модели, но для понимания формирования разума следует проследить некую особенность, которая не противоречит формированию нашего мира и самой Стандартной модели.

Из чего состоит всё вещество вокруг нас? Из чего состоим мы, и как это формирует наше сознание и разум?

Экспериментально доказано, что всё наше окружение состоит из 12-ти фундаментальных частиц, то есть частиц, которые бесструктурны по сегодняшним представлениям и более не состоят из каких-либо других частиц.

Таблица фундаментальных частиц нашей Вселенной
Таблица фундаментальных частиц нашей Вселенной
Таблица фундаментальных частиц нашей Вселенной

И тут важно понимать основу физики элементарных частиц: любая частица представляют собой колебание в структуре некого поля, и описывается в квантовой теории, на которой и базируется фактически вся современна физика. То есть колебание поля – это и есть проявление частицы. Например, в колебании электромагнитного поля проявляется фотон.

Фундаментальные частицы представлены Фермионами: 6-ю Кварками и 6-ю Лептонами.

Фермионы — это класс частиц, имеющий свою отличительную характеристику в сравнении с другими частицами. Эта отличительная характеристика сводится к значению спина. Значение спина и определяет, к какому классу причислять частицу. Сам Спин – является неотъемлемой фундаментальной характеристикой частицы, который выражается в свойстве взаимодействия тождественных частиц. Называется это «обменное взаимодействие», представляющее собой квантово-механическое явление зависящей от спина частицы.

Кварки и Лептоны представляют из себя фундаментальные частицы, обладающие некими характеристиками, называемыми квантовыми числами: Заряд, Спин, Цвет и т.д. Эти квантовые числа и определяют саму частицу и её состояние, в том числе и во взаимодействиях (Электромагнитном, Гравитационном, Сильном, Слабом).

Помимо 12-ти кирпичиков Вселенной, существуют частицы-переносчики взаимодействия, отвечающие за фундаментальные взаимодействия: Электромагнитное, Сильное, Слабое, Хиггсовское.

Механизм взаимодействия, то есть проявление этих самых сил, обуславливается обменом соответствующими частицами-переносчиками взаимодействия между другими частицами.

Например, Кварк и Лептон, обмениваясь фотоном, осуществляют электромагнитное взаимодействие.
Описания фундаментальных взаимодействий в нашей Вселенной
Описания фундаментальных взаимодействий в нашей Вселенной
Описания фундаментальных взаимодействий в нашей Вселенной

Естественно, все взаимодействия выражены через математический аппарат, который накладывает те или иные ограничения и особенности.

  • Например, электромагнитное взаимодействие – это следствие обмена частицами гамма-квантом. Статическая сила, которая возникает в результате этого обмена называется электромагнитной и описывается законом кулона.
  • Слабое взаимодействие, которое отвечает за бета-распад атомного ядра, представляет собой обмен тяжёлыми частицами, имеющими массу покоя. В результате этого возникающая сила имеет иной потенциал: на малых расстояниях - сила кулоновского типа (такая же, как у электромагнитного взаимодействия), а на больших - из-за того, что частицы переносчики взаимодействия обладают массой, потенциал стремительно уменьшается, поэтому слабое взаимодействие – это короткодействующее взаимодействие.
  • Сильное взаимодействие, отвечающее за стабильность атомных ядер, представляет собой обмен Глюоном. Глюон - это безмассовая частица, и на малых расстояниях проявляется кулоновский потенциал, а на больших расстояниях потенциал становится линейным, что не позволяет Глюонам провзаимодействовать, ограничивая их внутри Кварковой структуры, например, Протона.
Глюон, из-за особенностей в квантовых числах, отличается от Фотона, и является не только переносчиком, но и участником сильного взаимодействия, поэтому Сильное ядерное взаимодействие притягивает протоны и нейтроны, стабилизируя атомное ядро.

  • Хиггсовское взаимодействие, отвечающее за возникновение массы у элементарных частиц, представляет из себя обмен бонозом Хиггса. Его потенциал отличается от предыдущих сил, так как взаимодействие пропорционально массам взаимодействующих частиц, а не зарядам. В знаменателе стоит величина массы – рассчитанное среднее значение колебания вакуумного хиггсовского поля, равное примерно 200 массам протона. Это хиггховский аналог Планковской массы для гравитационного взаимодействия.
  • Гравитационное взаимодействие - это гипотетический обмен гравитоном. Потенциал такой же, как у хиггсовского взаимодействия, но в знаменателе стоит Планковская масса. Это определяющий фактор силы взаимодействия, простой расчёт которого показывает, что Хиггсовское взаимодействие в 10 в 34 степени раз сильнее гравитационного взаимодействия. Это главная причина, по которой гравитон до сих пор не обнаружен. Чтобы его «породить», нужно вкачать астрономическое количество энергии на единицу объема, это в настоящее время технически невозможно.
Гравитон – это квант гравитационных волн, которые были впервые обнаружены в 2015 году. Открытие гравитационных волн косвенно подтверждает существование Гравитона.
Порождение гравитационных волн двумя нейтронными звёздами, гравитационные волны продолжают своё существование и распространение независимо от массы породивших их небесных тел.
Порождение гравитационных волн двумя нейтронными звёздами, гравитационные волны продолжают своё существование и распространение независимо от массы породивших их небесных тел.
Порождение гравитационных волн двумя нейтронными звёздами, гравитационные волны продолжают своё существование и распространение независимо от массы породивших их небесных тел.

Как видим, все взаимодействия похожи друг на друга, но отличаются спином и квантовым числом. Это их главное различие. Однако есть теория, объединяющая эти взаимодействия в единую общую силу. Это подтверждается косвенно, главным образом, прямой зависимостью расстояния от источника возмущения поля. Для всех взаимодействий экспериментально поддержан этот факт.

Так вот, теоретические выкладки показывают, что при энергиях выше 10 в 14 степени ГэВ, происходит объединение всех трёх взаимодействий в единое взаимодействие.

Диаграмма объединения фундаментальных взаимодействий в одно взаимодействие
Диаграмма объединения фундаментальных взаимодействий в одно взаимодействие
Диаграмма объединения фундаментальных взаимодействий в одно взаимодействие

Эту проблему изучает Теория Великого Объединения.

Отсюда можно сделать вывод, что существует прямая зависимость любого процесса от окружающей его среды.

То есть при определенных условиях будут возникать те процессы и состояния, которые энергетически будут в полной мере соответствовать этим самым условиям.

Мой довод подтверждается нынешним мироустройством на фундаментальном уровне.

Вернёмся к кирпичикам мироздания (6 кварков и 6 лептонов). Ядра атомов состоят из Протонов и Нейтронов. Протоны и Нейтроны состоят из Кварков, а именно из Верхнего и Нижнего Кварка.

Протоны и Нейроны – составные частицы, имеющие Кварковый состав.
Кварковый состав Протона и Нейтрона
Кварковый состав Протона и Нейтрона
Кварковый состав Протона и Нейтрона

Так вот, повседневное мироустройство состоит только из двух кварков первого поколения - Верхнего и Нижнего. Кварки второго поколения («Очарованный и Странный») и кварки третьего поколения («Истинный» и «Прелестный») рождаются в ускорителях частиц при соответствующих энергиях, то есть появляются при соответствующих условиях.

Перебирая комбинацию кварков, можно предсказать, какие частицы и при каких условиях могут существовать.

Лептоны тоже делятся на 3 поколения, но в повседневном мире мы наблюдаем только лептоны первого поколения – «Электрон» и «Нейтрино», все остальные рождаются при более высоких энергиях (в ускорителях частиц, в космических лучах и т.п.).

То же самое происходит и с другими частицами. Протон - единственная стабильная составная частица при сегодняшних вешних условиях; одиночный Нейтрон распадается, становится Протоном, меняя свой кварковой состав.

В 99,7% Нейтрон распадается по стандартному бета-распаду нейтрона
В 99,7% Нейтрон распадается по стандартному бета-распаду нейтрона
В 99,7% Нейтрон распадается по стандартному бета-распаду нейтрона

В школе, ещё до понимания модели кварков, я спрашивал у учителей физики: почему нейтрон не обладает электрическим зарядом? Потому что это его природное свойство – слышал я в ответ. Нет, я конечно согласен, что это его природное свойство, да вот только дело всё в кварках, из которых состоит нейтрон. Нужно лишь сложить их электрические заряды, и получить электрический заряд нейтрона.
Почему электрический заряд нейтрона равен нулю?
Почему электрический заряд нейтрона равен нулю?
Почему электрический заряд нейтрона равен нулю?

Прочие составные частицы (мезоны, гипероны, тетракварки, пентакварки и т.п.) распадаются при обычных условиях, а рождаются и существуют только при определённых для их структуры условиях.

Пентакварк в представлении художника. Нестабильная составная частица
Пентакварк в представлении художника. Нестабильная составная частица
Пентакварк в представлении художника. Нестабильная составная частица

Квантовые числа напрямую связаны с окружающими их энергетическими условиями. В одних условиях существуют одни квантовые колебания с определёнными квантовыми числами, в других условиях они преобразуются в другие квантовые колебания, уже с другими квантовыми числами. То есть квантовые числа в квантовых колебаниях поля строго соответствуют окружающим их энергетическим условиям.

В нашем сегодняшнем мире не может просто так появиться и стабильно существовать то, что было в начале рождения Вселенной, и то, что будет в конце её эволюции.

Следовательно, возникновение жизни и разума обусловлено соответствующими энергетическими условиями, и является закономерным эволюционном этапом нашей Вселенной. То есть жизнь и разум возникает только в определённый период эволюции Вселенной. Однако для стабильного существования жизни и разума требуется сохранять эти условия в течение определённого временного периода.

Возникновение жизни и разума – это очередной и, возможно, неизбежный этап эволюции нашей Вселенной.

Этот вывод не только соответствует фундаментальным законам мироздания, которые подтверждены научно, но и не противоречит теоретическим выкладкам новых физических моделей. В дальнейших изысканиях следует отталкиваться от этого постулата.

В следующей статье поговорим об эволюции Вселенной и о фактическом появлении жизни в ней.

Часть 3. Что было до «Большого взрыва»?

================================================================

Ссылки на источники теперь находятся в группе Вконтакте!

Часть 1. Смысл разума: тупиковая ветвь эволюции?