В 1915 году А. Эйнштейн построил новую теорию гравитации - общую теорию относительности. По Ньютону гравитационное взаимодействие передаегся через пространство мгновенно, согласно же теории относительности, невозможно распространение сигнала со скоростью выше скорости света. Эйнштейн рассматривал гравитацию как поле, в котором могут зарождаться волны. По Эйншгейну тяготение связано не с массой, а с геометрией пространства, пространство испьгиявает воздействия масс, следовательно, если изменяется гравитационное поле, то изменяется и пространство (искривляется). Геометрия мира должна быть подобной геометрии искривлённых поверхностей. Гравитация влияет и на течение времени (Гейзенберг 1989: 72-73, Дэвис 1989: 83).
Сегодня считается, что сила гравитации между двумя частицами материи переносится безмассовой частицей со спином 2, которая называется гравигоном. Гравитоны распростраюпотся в виде волн ("окинг 1990: 65-66).
Между электрически заряженными частицами (электроны, кварки, ионы) действуют электромагнитные силы. Электромагнитные взаимодействия намного сильнее гравитационных и проявляются как притяжение (разные заряды) или отталкивание (одинаковые заряды). Если количество положительных и отрицательных зарядов одинаково, то они компенсируют друг друга. Электромагнитное притяжение есть результат обмена виртуальных частиц со спином 1, которые называются фотонами ("окинг 1990: 66-67).
Третий тип взаимодействия называется слабым взаимодействием (сильнее гравитации, слабее электромагнитного и ядерного взаимодействий). Слабое взаимодействие прекращается на расстоянии большем 10 " см от источника и не влияет на макроскопические объекты, действуя между всеми субатомными частицами. Физики долго не понимали, откуда берутся из ядер атомов частицы, которых там нет (из нейтрона - протон, электрон и нейтрино)? Превращение одних частиц в другие - главное проявление этого взаимодействия. При взрывах и коллапсах звёзд испускается огромное количество нейтрино. Слабовзаимодействующие нейтрино тем не менее разрывают наружные слои звезды и образуются клочья облаков расширяющегося газа. Слабое взаимодействие проявляется при испускании некоторыми атомами ядер гелия и электронов (радиоактивность) (А. Беккерель, Э. Резерфорд).
В 1967 году А. Салам и С. Вайнберг предложили объединить электромагнитное и слабое взаимодействия: кроме фотона существуют ещё три частицы со спином 1, так называемые тяжёлые векторные бозоны (%+, %- и "~), которые и переносят слабое взаимодействие. В основе гипотезы Вайнберга-Салама лежала идея о спонтанном нарушении симметрии; частицы,
разные при низких энергиях, при высоких энергиях оказываются одной частицей в разных состояниях. Гипотеза предсказывала, что при высоких энергиях фотоны и бозоны ведут себя одинаково, а при низких энергиях в обычных ситуациях эта симметрия нарушается. Через десять лет их гипотеза подтвердилась экспериментально, физикам была присуждена Нобелевская премия (Ва$Ыберг 1981: 133, Дэвис 1989: 128-136, "окинг 1990: 67-68).
Сильное ядерное взаимодействие удерживает кварки внутри адронов, протоны и нейтроны внутри атомного ядра, действует на расстоянии не больше 10 'м см. Переносчиком ядерных сил считается ещё одна частица со спином 1, которая называется глюон (англ. клей). Сильное взаимодействие обладает свойством ограничения, удерживания в связном состоянии: кварки не могут существовать сами по себе, так как 99% энергии-массы кварка - это энергия связи. Сильное взаимодействие является источником огромной энергии, например энергии Солнца, энергии водородной бомбы. На мощных ускорителях, при высоких энергиях сильное взаимодействие ослабевает и кварки, глюоны ведут себя почти как свободные частицы. При столкновениях протона и антипротона высокой энергии рождаются кварки, "струи" треков которых можно наблюдать ("окинг 1990: 68-69).
4.6. Концепции самоорганизации в физике В физике второй половины ""-ого века утверждается понимание сложности микромира, Вселенной. Изменяется и
представление о Вселенной существующего - существующего без возникающего нет (Пригожин 1985). В рамках классической термодинамики известно много примеров эволюции систем различной природы к единственному состоянию равновесия, однообразия, однородности (необратимый обмен теплом и выравнивание температур, необратимое расширение газа, диффузия дымового облака, расплывание капли чернил в воде, движение по инерции и остановка, равномерное распределение молекул). Закон возрастания энтропии (меры степени беспорядка) утверждает, что в замкнутой системе энтропия всегда возрастает до своего максимального значения ("акен 1980: гл. 1).
Но если воздействовать на систему извне, можно изменить степень её упорядоченности. Г. "акен приводит примеры самоорганизации при фазовых переходах, в которых обнаруживается удивительное сходство: с понижением температуры вода переходит от состояния хаоса (пар) к порядку (кащи, кристалл), нагревание и охлаждение магнита и сверхпроводников влияет на упорядочивание магнитных моментов, когерентное поведение атомов лазера. Лазер - стержень, в который внедрены атомы определённого типа, каждый атом возбуждается действием из вне (освещение). После этого атом действует как антенна, испуская волны света. Когда в лазер накачивается энергия, при малых мощностях накачки лазер работает как лампа, атомы излучают независимо друг от друга, хаотично. Но, при определённом значении мощности накачки, за порогом, возникает новое явление: похоже, что некий демон заставляет атомы испускать один гигантский свет (цуг) длина которого до 300 000 км! Что заставляет подсистемы (атомы) вести себя так организованно? Какие механизмы и принципы способны объяснить самоорганизацию атомов (антенн)? Если дальше накачивать лазер, снова внезапно происходит новое явление: стержень регулярно испускает световые вспышки очень короткой длительности. Известно множество других примеров самоорганизации неживой материи (упорядоченное макроскопическое движение в жидкости при определённом градиенте температур - образование цилиндрических или гексагональных ячеек, крупномасштабные вихри в атмосфере Юпитера, рисунки янтаря, мир кристаллов, вихри Тейлора, самоорганизация неорганических химических систем) ("акен 1980: гл. 1).
В 1973 году профессор »тутгартского университета Г. "акен (р. 1927) для объяснения кооперативности, когерентности действия большого числа объектов, участвующих в самоорганизации, вводит термин синергетика (от греч. вупегде1а - совместное, кооперативное действие). Синергетика как междисциплинарное направление в науке исследует поведение сложных систем, выявляет общие законы самоорганизации. Основной вопрос синергетики: существуют ли общие принципы, управляющие возникновением самоорганизующикся структур и функций? Г. "акен рассматривает примеры самоорганизации не только из физики и химии, но и примеры из биологии, теории вычислительных систем, экономики, экологии, социологии. Во всех случаях система состоит из очень большого числа подсистем. При определённых условиях в системе образуются качественно новые структуры. Система переходит из однородного, недифференцированого состояния в неоднородное, но упорядоченное состояние ("акен 1985: гл. 1).
Бельгийский физико-химик русского происхождения И. Р. Пригожин (р. 1917) подвёл под явления самоорганизации теоретическую базу (понятия и модель перехода от хаоса к порядку). Коренной переворот во взглядах на необратимые процессы произошёл лишь недавно, и мы начали понимать конструктивную роль необратимых процессов в физическом мире (Пригожин 1985: 93). Центральное понятие теории И. Р. Пригожина - понятие диссипативной системы (диссипация - рассеяние вещества и энергии). Диссипативные системы отличаются открытостью, неравновесностью и нелинейностью. Существование таких систем поддерживается постоянным обменом веществом и энергией со средой, при прекращении обмена диссипативные системы разрушаются. Открытость системы является условием самоорганизации. В открытых системах неравновесие может порождать порядок. "аос и порядок связаны и это главное изменение, которое происходит в нашем восприятии Универсума. Каждая, диссипативная система имеет свои управляющие параметры. Каждый параметр имеет своё критическое, пороговое значение, при достижении которого в эволюции системы происходит скачок в другую сеть мер. Точка разветвления эволюции называется точкой бифуркации (от англ. Гочс - вилка). Бифуркация определяет спектр возможных альтернатив, путей развития (тезаурус для отбора). В точке бифуркации, точке неустойчивости, точке разветвления эволюционной линии, существует несколько (как минимум два) путей развития сложных систем. Между точками бифуркации в системах вьпюлняются детерминистические законы, но в точках бифуркации существенную роль играют большие, случайные флуктуации. Выбор - движение к разрушению или к усложнению - зависит от аттрактора (от лат. айгаЬеге - притягивать, то, что определяет цель эволюции), например, в закрытой системе притяжение к тепловому равновесию (аттрактору), в открыгой - при определённых условиях возможен переход к новому уровню упорядоченности (Пригожин 1985, Пригожин, Стенгерс 1986, 1990, 1994, Князева, Курдюмов 1994).