Невидимый мозг. Как мы связаны со Вселенной и что нас ждет после смерти

Электрон – это частица, которая двигается по орбите вокруг атомного ядра. В соответствии с этой моделью она является фундаментальной (не имеющей составных частей).

Струны

В последние годы появилась новая модель, утверждающая, что мельчайшие компоненты материи – фундаментальные частицы – в действительности не точечные и не компактные, какими мы их всегда считали. Если бы оказалось возможным в достаточной степени увеличить кварк с помощью супермикроскопа, то выяснилось бы, что частица, которую представляли твердой как камень, – лишь плод нашего воображения.

На самом деле в таком крошечном масштабе мы разглядели бы одномерное волокно энергии, вибрирующее, как струна скрипки.

Именно это одномерное волокно энергии, вибрирующее на разных скоростях, и выглядит как нечто твердое и массивное, если рассматривать в другом разрешении. На уровне размера атома струны трансформируются в массивные и конкретные фундаментальные частицы, уже нам знакомые: кварки и электроны.

На приведенном ниже рисунке представлена модель базовой структуры материи – от макроуровня (в виде капли воды) до микроуровней (выраженных кварками):

Структура материи

Вселенная из битов

Существует ли нечто более фундаментальное, чем струны? Некоторые, в том числе и автор этой книги, считают, что в самой основе мира лежат биты информации. Марио Бунге называет это цифровой метафизикой. Биты информации являются базовыми составляющими Вселенной. А уже из них программы, заложенные в законах природы, разворачивают информацию в пространственно-временной континуум, который и содержит физическую реальность. Другими словами, наша Вселенная – это гигантский квантовый компьютер.

Если расположить по размеру – от бесконечно малого до бесконечно большого, – то последовательность будет такая:

Свойства частиц

Точно так же как мы, люди, обладаем разными волосами, цветом глаз и кожи, наряду со многими другими отличительными чертами, так и фундаментальные частицы имеют свойства, которые делают их уникальными. Такими характеристиками являются: масса, заряд и спин.

Масса

Масса в физике – это величина, определяющая инерционные свойства, то есть возможность тела сопротивляться изменению скорости под воздействием силы.

Заряд

Заряд – это характеристика частиц, позволяющая им определенным образом вступать в электромагнитные взаимодействия.

Спин

Спин – это тип углового момента, или вид вращательного движения. Очень трудно дать определение этой характеристике. Нелегко представить себе объекты и их состояния, когда речь идет о размерах атомного ядра, но мы попытаемся. Вообразите частицу, вращающуюся вокруг своей собственной оси. В нашей привычной реальности мне придется повернуться на 360°, чтобы снова оказаться лицом к лицу с наблюдателем, находящимся в нескольких метрах от меня. Спин подсказывает нам, какой вид принимает частица, когда мы смотрим на нее с разных сторон. Например, частица со спином, равным нулю, выглядит одинаково со всех сторон. Можно сравнить ее с шаром, имеющим гладкую поверхность: вы увидите одно и то же, под каким бы углом его ни разглядывали.

Частица со спином, равным 1, уже не выглядит одинаково из разных положений. Лишь когда мы повернем ее на 360°, перед нами предстанет исходный вид.

Пример: лицо человека

Частицу со спином, равным 2, придется повернуть на 180°, чтобы вид стал прежним.

Самое невероятное, что иногда частице необходимо совершить два с половиной оборота вокруг своей оси, чтобы вернуть прежний вид. Для таких частиц спин принято считать равным 1/2.

Известные нам частицы можно разделить на две большие категории: фундаментальные частицы, обладающие спином 1/2, которые невозможно увидеть в материальном мире; частицы, которые выступают в роли посредников в силах и взаимодействиях, обладающие спинами, равными 0, 1 и 2.

Примечание: человек должен повернуться два с половиной раза, чтобы наблюдатель снова увидел его лицо.

Значения величин, в которых измеряются характеристики частиц – заряд, масса и спин, – могут отличаться. По этой причине на сегодняшний день насчитывают сотни разных фундаментальных частиц. Частицы, обладающие другими свойствами, могли бы породить иные реальности, вовсе не похожие на знакомую нам физическую действительность. Эту мысль хотел бы донести автор в этой книге.

Силы и взаимодействия

Силы позволяют частицам взаимодействовать. Таким образом, отталкиваясь от самых простых составных компонентов, природа создает сложный, богатый и разнообразный мир из атомов и молекул, элементов и субстанций. Этими природными силами являются: сильные (ядерные) взаимодействия, слабые взаимодействия, электромагнитные и гравитационные силы.