А Л Ь Т Е Р Н А Т И В Н А Я Г И П О Т Е З А
С В Е Т И М О С Т И С О Л Н Ц А
Ф. Г. Лепехин
ВНС Петербургского Института Ядерной Физики, Гатчина
Аннотация
Источником светимости звезд и Солнца является темная энергия
физического вакуума, существование которого установлено
экспериментально. Именно квантовые флуктуации вакуума, происходящие вблизи границы раздела нашего, четырехмерного мира, и многомерного мира теории струн, в больших телах, под действием гравитации, приводят к их светимости длительное время. Благодаря этому, Солнце может испускать не только фотоны, но и, например, нейтрино разных сортов.
Памяти , посвящается.
Фактом является то обстоятельство, что светимость Солнца равна(3.846±0.008)1026 ватт [1]. Это является источником
жизни на Земле. Но объяснить этот простой факт, исходя из научных и общепризнанных представлений, мы не в состояний. По общему мнению, таким источником являются термоядерные реакции, предложенные Бете [2]. Горит водород, выделяется энергия, и получается гелий.
Однако, это утверждение находится в противоречии с давно установленным фактом такого специалиста, как [3]. Он показал, что зависимость светимости звезд от их массы, не совместима с любым источником энергии, независимом от ее испускания. Данные астрономических наблюдений, на основании которых Козырев пришел к такому выводу, до сих пор никем не опровергалась.
В одной из своих работ пишет:
«.. . о существовании у времени физических свойств, приводит исследование природы звездной энергии на основе данных астрономических наблюдений. Из этих данных следует обстоятельство фундаментального значения: светимость звезды является однозначной функцией массы и радиуса во всей
области их возможных значений. При длительном существовании звезд необходимо равенство генерации энергии в звезде и ее расхода. Если эти процессы независимы друг от друга, то из этого следует жесткое ограничение возможных конфигураций
звезд и упомянутая функциональная зависимость оказалась бы
невозможной. Следовательно, в звездах нет источников энергии,
которые бы не зависели от ее расхода. ...Звезда оказывается машиной, которая вырабатывает энергию. Опираясь на закон сохранения энергии, остается заключить, что звезда черпает
свою энергию извне.»
Н. Бор и Л. Ландау на 45 лет раньше Козырева, пришли точно
к таким же выводам. В работе [4] сказано: «Following a
beautiful idea of Prof. Niels Bohr's we are able to believe that the stellar radiation is due to simply a violation of the law of energy...»
Замечательно, что Ландау особенно подчеркивает идею Бора о
возможном нарушении закона сохранения энергии в решении проблемы светимости звезд. И Бор против этого не возражал. Они вместе обсуждали эту идею во время встречи в 1931 году. Столь оригинальный и смелый подход к разрешению проблемы светимости звезд высоко оценил , когда писал Сталину письмо об освобождении Ландау из под ареста.
В этой статье Ландау раньше Козырева оперирует только соотношением наблюдаемых величин - светимости звезды, ее массой, и радиусом. Вычисляется критическая масса звезды, тяжелее которой в звезде нарушается закон сохранения энергии, и звезда светит долго. Эта критическая масса оказывается около полутора масс Солнца.
Н. Бор, Л. Ландау и на много опередили свое
время. Они не знали о теории струн, о существовании многомерного пространства, и о связи его с нашим, четырех мерным миром.
Теория струн [5] возникла в середине 1970-х годов, как струнная модель строения адронов. За 40 лет своего развития она пережила несколько революций, но и сегодня ее все еще нельзя считать окончательно сложившейся. В качестве учебника хороша монография классиков [6], но для нас вполне достаточно обзора в Википедии, или официального сайта теории струн. Из всего этого материала, отметим только то, что хорошо установлено, и что нам будет необходимо.
Язык теории струн подходит к описанию как микроскопического мира, области описываемой квантовой механикой, так и макроскопического мира, области применения общей теории относительности (ОТО). Здесь нет ультрафиолетовой расходимости обычной квантовой теории поля. Она не содержит свободных параметров, это не модель, это настоящая квантовая теория поля, включающая частицу, описывающую гравитацию, которая по своим свойствам не отличается от гравитона.
Все непротиворечивые и самосогласованные квантовые теории струн существуют только в пространстве с числом измерений больше четырех. Было показано, что все различные представления этой теории являются предельным случаем 11-ти мерной фундаментальной М-теории. Но она пока еще не закончена. Математический аппарат для ее выражения еще создается.
Самой большой слабостью теории струн является ее полная
оторванность от эксперимента. До сих пор, ничего, что эта теория предсказывала, в эксперименте не наблюдалось. И, вероятно, от полной безысходности, в [6] выражается надежда, что может быть, благодаря счастливому везению, в будущем все же удастся случайно увидеть некоторые из предсказаний теории струн.
И вот, наконец, эта случайность и произошла. В 1998 году Хуан Малдасена из Принстонского института фундаментальных исследований, в работе [7], обнаружил взаимосвязь между теорией струн и калибровочной теорией Янга-Миллса. В 2012 году он, вместе со Спартаком Беляевым (Курчатовский институт), получил премию Померанчука (ИТЭФ). Как сказано в [8], Малдасене премия вручена «за формулировку дуальности между теорией струн в многомерном пространстве-времени и калибровочными теориями поля в четырех измерениях.»
Это был прорыв. Последовали сотни работ на эту тему. Обзор этих работ содержится в [9]. Теперь можно, и нужно искать предсказания теории струн в нашем, четырехмерном мире. И оказывается, что такие предсказания действительно есть.
Теория струн предсказывает возможность внезапного исчезновения частиц из нашего, четырехмерного мира, вместе с ее энергией и импульсом, за счет того, что она проваливается через стенку, отделяющую нас от многомерного пространства теории струн. Об этом прямо говорится в [5]. Но, если фотоны или нейтрино могут исчезать из нашего мира, то они могут и появляться также внезапно в нашем мире. А тогда мы и наблюдаем их в виде светимости звезд и Солнца.
Это предсказание качественно нового явления, которое раньше не наблюдалось. И убежденность, что это явление действительно наблюдается, основывается на том, что целый ряд подобных предсказаний, сделанных до эксперимента квантовой теорией поля, действительно потом, иногда через десятилетия, наблюдались. Самые яркие из них, это предсказание существования античастиц, и множественного рождения частиц в протон-протонных взаимодействиях.
Итак, теория струн предсказывает существование пространства с числом измерений больше четырех. Единственная возможность обнаружить присутствие дополнительных измерений это гравитационное взаимодействие, или, иначе говоря, следствие ОТО. Искривления пространства-времени не локализованы на бране, и поэтому гравитоны и микроскопические черные дыры могут выходить вовне. В наблюдаемом мире такой процесс будет выглядеть как внезапное исчезновение, или
появление, энергии и импульса этими объектами. А это, собственно, мы и наблюдаем в виде светимости звезд и Солнца, тем самым подтверждая гипотезу о существовании мира с числом измерений больше четырех.
Механизм, с помощью которого частицы внезапно появляются в
нашем мире, впервые рассмотрен С. Хоукингом в работе [10]. Вся наша Вселенная заполнена равномерно средой, если хотите, эфиром, с плотностью (7±1)10-30 г/cм3, или около 5 протонов
/м3. Это существенно больше, чем считалось раньше. Эта среда есть не что иное, как физический вакуум. В нем существуют квантовые флуктуации, своего рода пена из частиц, которые возникают на время порядка 10-43 секунды, и потом снова исчезают. Факт существования темной энергии установлен
экспериментально в наблюдениях сверхновых звезд двумя группами наблюдателей в 1998-99 годах [11].
Так вот, С. Хоукинг установил, что если эти флуктуации
вакуума происходят вблизи горизонта события черной дыры, то одна частица, возникшая из вакуума с нарушением закона сохранения энергии по принципу неопределенности, под действием гравитации, уйдет за горизонт события, и станет не наблюдаемой для нас. А другая, останется в нашем мире, станет наблюдаемой, хотя раньше ее в нашем мире не было. Черная дыра будет светить, как светит обычное черное тело. Некоторые флуктуации вакуума вблизи горизонта события станут видимыми в виде излучения черной дыры.
Обобщая, можно сказать, что это будет происходить, под действием гравитации массивного тела, вблизи любой границы раздела нашего, четырех мерного мира, и многомерного мира теории струн, если масса тела будет достаточно велика. Таким образом, квантовые флуктуации вакуума, или темная энергия, являются источником светимости Солнца, которую мы и видим.
Механизм появления фотонов «извне», по словам , не исключает такого же появления и нейтрино. Пена
физического вакуума может состоять из пары нейтрино и анти
нейтрино. Под действием гравитации, одна из этих частиц уйдет за горизонт события, а другая будет наблюдаться в нашем мире. Таким образом, нейтрино могут появляться на Солнце не только в термоядерных реакциях, но и «извне».
Хорошо забытая гипотеза о природе энергии, ответственной за светимость Солнца, имеет право на существование наряду с
общепринятой в настоящее время гипотезой, что на Солнце горит
водород. На звездах, и на Солнце может ничего и не гореть, а
фотоны и нейтрино будут ими испускаться миллиарды лет.
И только эксперимент может решить вопрос о справедливости той, или иной, гипотезы.
Масса Солнца равна 1.9грамма, а масса протона 1. г. Значит, Солнце, условно, имеет около 1.протонов. Тогда, каждый из протонов Солнца производит около 2 10-18 МеВ энергии в секунду, и он ее излучает. Нам кажется, что Солнце излучает много. Но это только потому, что Солнце является единственным, невообразимо большим телом вблизи Земли. Пренебрегать свойствами тел с такой большой массой мы не в праве. У нас нет опыта для этого. За все время существования Солнца, а это около 5 1017 секунд, оно произвело «извне» около одного МеВ энергии на один свой условный протон. Согласитесь, это не очень много, если жизнь на Земле существует около трех миллиардов лет.
Л и т е р а т у р а
1. Eur. Phys. J., 1 (20, 74.
2. Bethe H., Phys. Rev., 55 (1939), 434.
3. N. Kozyrev, Progr. in Phys., 3 (2005), 61-69.
, Избранные труды, Л., Изд-во Ленинградского
университета, 1951, 447 с.
, 100 лет, http://www. *****
, Причинная или несимметричная
механика в линейном приближении, Пулково, 1958, 90 с.
4. L. D. Landau, Phys. Z. Sowjetunin, 1 (1932), 285.
5. Теория струн,
http://*****. science. /wiki/Теория_струн
Официальный сайт Теории струн,
http://www. *****/db/msg/1199352
6. Шварц Дж., Теория суперструн,
М., Мир, Т. 1, 2.
7. Maldacena J. M., Adv. Teor. Math., 2 (1998), 231.
8. Б. Штерн, http://*****/115N. pdf
9. , УФН, 175 (2005), 1145.
10. S. W. Hawking, Commun. Math. Phys., 43 (1975), 199.
11. , Темная энергия среди нас,
http://www. *****/db/msg/1210535/nodel2.html\\
22 апреля 2013 г файл http://hepd. pnpi. *****/ofve/nni/alhi. doc
