ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение макроскопического квантования физических параметров, как видим, позволяет на единой методологической основе описывать сложную иерархию состояний материальной среды: от проосновы материи - физического вакуума, до обычного конденсированного состояния. Хотя многие аспекты этого, несколько неожиданного, результата требуют дополнительного анализа, тем не менее уже на уровне изложенного можно сделать заключение, что с введением макроквантования физика получает мощный понятийный аппарат макроквантового подхода с новыми возможностями как по методологическим средствам, так и объектам исследования.

Развитие термодинамического метода до самостоятельной расширенной версии равновесной макроскопической термодинамики с учетом макроквантовых и общерелятивистских эффектов приводит к теории парадигменного характера. Действительно, чтобы получить параметры физической сингулярности пришлось с самого начала ввести такую аксиоматику, которая бы исключала появление бесконечно больших и бесконечно малых в теории. Это означает, что как трехмерность нашего пространства, так и континуальность пространственно-временной метрики вообще, принимаемые "нормальной наукой" [Кун,1977], не являются физической реальностью и, в лучшем случае, выполняют лишь роль удачных математических аппроксимаций. Если принять во внимание, что современная физика "давно беременна" этими идеями, то следует обратить внимание на то, что изложенный подход обнаруживает в существующих разделах физики почти незаполненную нишу, в которой все эти идеи легко выстраиваются в целостную картину мира. Фактически речь идет о необходимости разработки квантовой макрофизики, по крайней мере, как альтернативы классической физики сплошных сред.

Нельзя не заметить, что по мере продвижения к описанию сингулярности все отчетливее проявляется основное физическое содержание макроквантового подхода - использование в качестве первопринципов характеристик пространственно-временной метрики. Метрические свойства в этом подходе заданы не только общерелятивистским четырехмерным интервалом, но, прежде всего, и соотношениями неопределенностей (1.1) и (1.2), которые изначально вводят характерные пространственные и временные интервалы, по существу, как квантовые возмущения метрики. Действительно, из соотношений неопределенности следует, например, что термодинамическая температура (энергия) однозначно определяется кривизной локального псевдоэвклидова пространства ()

, где роль радиуса кривизны выполняет радиус макроячейки. Кривизна определяет и характерный масштаб времени

, а совместно с квантовым возмущением радиуса кривизны также и массовую плотность конденсированного и газового состояний

. Здесь использовано определение

Все характеристики как короткодействующего, так и дальнодействующего электромагнитного поля также определяются параметрами метрики, а все взаимодействия разыгрываются в ее разрывах - в окрестности сферы макроячейки. Как кривизна, так и разрывы метрики виртуальны и, по крайней мере, в состоянии термодинамического равновесия ненаблюдаемы.

Обращая внимание на квантовые аспекты, нельзя не отметить принципиальные отличия рассмотренной теории от квантово-механической. Хотя в квантовой механике не имеет смысла одновременно характеризовать частицу импульсом и координатой, само по себе понятие координаты в квантовой теории имеет тот же смысл, что и в классической, поскольку квантовая теория (включая релятивистскую) допускает сколь угодно точную локализацию элементарной частицы в пространстве и времени. В макроквантовой концепции обе канонически сопряженные величины получают вполне определенные ограничения и ни одну из них нельзя задать произвольно. Таким образом, возможность описания свойств материальной среды, не прибегая к понятию материальной точки, позволяет избежать расходимостей, столь характерных для квантовой механики.

Можно утверждать, что в рамках макроквантового подхода развивается известная эйнштейновская научная программа - квантовая теория гравитации и геометризация физики вне квантовой механики поля. Отметим отвечающие этой программе основные особенности обсуждаемой парадигмы.

1. Как гравитационные так и электромагнитные поля (короткодействующие и дальнодействующие) порождаются квантово-релятивистскими возмущениями метрики пространства-времени.

2. Известно, что А.Эйнштейн не включал квантовую механику в свою научную программу, главным образом, из-за непринятия ее статистического истолкования физической реальности. В предлагаемой парадигме квантовая механика, как область микрофизики, стоит в стороне от макроквантового описания; из квантовой механики заимствованы только соотношения неопределенностей, и то лишь в форме, пригодной для макроскопического описания. При феноменологическом подходе (в термодинамическом смысле) введенную таким образом неопределенность не обязательно истолковывать как неопределенность статистического типа. Напротив, с самого начала подразумевается (см. п.1.1), что вероятность обнаружить значение параметра внутри интервала неопределенности всегда точно равна единице. Следует также иметь в виду, что в основе теории положено когерентное соотношение (1.2), для которого изменение в непрерывном времени средних значений координаты и импульса соответствует классической траектории. Эти особенности используемой феноменологии вполне могут истолковаться в духе эйнштейновского детерминизма.

3. Согласно взглядам А.Эйнштейна "каждый элемент физической реальности должен иметь соответствие в полной физической теории. Если значение данной физической величины можно однозначно предсказать, не возмущая систему, то существует элемент объективной (не зависящей от наблюдателя) физической реальности, который ему соответствует. Тем самым, очевидно, на квантовую механику распространяются материалистические концепции, лежащие в основе классической физики" [Вижье Жан-Пьер,1982]. Сформулированные здесь условия полностью соблюдаются в обсуждаемой концепции, поскольку в состоянии термодинамического равновесия система не имеет внешних воздействий и ее состояние не зависит от наблюдателя. Любая процедура измерения связана с необратимостью, но это уже не сфера равновесной термодинамики. Что же касается правильности предсказаний ненаблюдаемых (виртуальных) параметров, то эта проблема переносит нас в традиционную плоскость обсуждения степени адекватности теории физической реальности. Если теория верна, то ее предсказательные возможности должны распространяться и на виртуальные структуры. Здесь статус виртуальности в определенном смысле приближен к статусу наблюдаемости. Следует иметь в виду, что параметры, виртуальные в равновесном состоянии, могут переходить в наблюдаемые при соответствующих неравновесных условиях, соблюдение которых, как уже было сказано, эквивалентно процедуре измерения. Примером этого может служить известное экспериментальное подтверждение макрокванта магнитного потока - типичной виртуальной характеристики в состоянии термодинамического равновесия (4.18).

Еще определеннее идейная общность макроквантового подхода с научной программой А.Эйнштейна следует из его письма В.Бергу (1944 г.): "Целью служит релятивистская характеристика физического пространства, но без дифференциальных уравнений. Последнее не приводит к разумному пониманию квантов и вещества [...]. В принципе это возможно без использования статистического метода, который я всегда считал гнилым выходом" [Кузнецов,1963].

В новом подходе оправдываются прогнозы Л.Д.Ландау о будущей теории, которая "вообще откажется от рассмотрения временного хода процессов взаимодействия частиц. Она покажет, что в этих процессах не существует точно определяемых характеристик (даже в пределах обычной квантово-механической точности), так что описание процесса во времени окажется столь же иллюзорным, каким оказались классические траектории в нерелятивистской квантовой механике" [Берестецкий,Лившиц,Питаевский,1989].

Следует отметить легкость, с которой решается проблема квантования гравитационного поля в новой концепции: гравитационное поле есть поле макроскопическое и для адекватного описания квантовать его надлежит макроскопически. Поэтому макроквантовый подход совершенно естественно переходит в общерелятивистский, сведя в конечном счете все взаимодействия в термодинамически равновесной системе к полям элекромагнитной и гравитационной природы. Последние также объединяются в предельном, физически сингулярном состоянии.

Макроквантовый подход позволяет включить параметры временной и пространственной протяженности в аппарат термодинамики. Известно, что введение параметра времени в физическую теорию является центральной проблемой при создании термодинамики необратимых процессов. Например, в линейной неравновесной термодинамике это достигается априорным введением обобщенных сил и потоков. Но привлечение этих понятий не носит здесь конструктивного характера - чтобы теория имела практическое значение, необходимо располагать экспериментальной зависимостью между потоками и силами. В термодинамике эти соотношения получить нельзя. Понятийный аппарат макроквантования позволяет ввести параметр времени в термодинамическое описание на существенно более фундаментальной - квантовой основе. Состояние динамического равновесия, которое описывается в рамках этого подхода, значительно ближе по содержанию к понятию процесса, нежели состояние статического равновесия классической термодинамики (термостатики). Таким образом, новый подход указывает дополнительный путь к описанию неравновесных процессов через особенности динамического равновесного состояния, в котором уже заключены определенные элементы процесса. Некоторые начальные примеры этого можно найти в приложении, в работах автора, посвященных массообмену [Майков,1994], а также в иных работах [Бобков,Майков,1992]. С.Д.Хайтун считает, что решение проблемы необратимости потребует третьего обобщения ньютоновой механики после теории относительности и квантовой механики [Хайтун,1996]. Со всей определенностью можно прогнозировать, что такого рода обобщением в XXI веке станет квантовая макрофизика как альтернатива классической физики сплошной среды [Майков,1996]. Следует также отметить, что в квантовой макрофизике проблема необратимости физических процессов и проблема необратимости времени выступают как проблемы, непосредственно не связанные одна с другой.

Существует мнение, что классическая термодинамика не полна, поскольку опирается только на два из четырех законов сохранения механики [Мещеряков,Улыбин,1994]. Из расширенной версии термодинамики видно, что это утверждение справедливо лишь частично, поскольку в динамическом равновесии ключевое место принадлежит виртуальным частицам, для которых совместное выполнение законов сохранения невозможно.

Подводя итоги, можно сказать, что обсуждаемая теория равновесной материальной среды является термодинамически феноменологической, макроквантовой, общерелятивистской, нелокальной. Вот почему многие фундаментальные проблемы физики получают свое логическое разрешение или существенное продвижение, если их перевести на язык квантовой макрофизики. К ним относятся проблема введения нелокальности в физическую теорию; проблема необратимости времени; оценка степени нарушения известных законов термодинамики как результат неоднородности пространства-времени; проблема квантования гравитационного поля, физика сингулярности и другие. В рассмотренном процессе инфляции энергии нельзя не видеть дальнейшего обобщения начал термодинамики, которое имеет первостепенное значение для решения проблем космологии. Не нуждается в дополнительной аргументации утверждение, что макроквантовый подход разрешает "парадокс времени" и "космологический парадокс" [Пригожин,Стингерс,1986].

В заключение отметим системный, многоуровневый характер макроквантового подхода, который имеет выход на микро- и мега-уровни. В этом нет нарушения логики, поскольку полученные в рамках макроуровня основные состояния физической реальности, отражающие эволюцию материальной среды из физической сингулярности должны были найти отражение в структурных уровнях материи.