Eter Maxwella – rozwiązanie zagadki

We wcześniejszych wpisach kilkukrotnie wykazywałem, że współczesna fizyka znalazła się w ślepym zaułku paradoksów i osobliwości, z którego nie umie się wyrwać. Warto zastanowić się, co spowodowało ten stan - dlaczego całe zastępy najwybitniejszych naukowców nadal próbują udowadniać i rozwijać teorie, które w sposób oczywisty wpędzają ich w świat logicznych sprzeczności.

Aby zrozumieć ten fenomen trzeba wrócić aż do połowy XIX wieku i stanu ówczesnej wiedzy, gdyż wtedy zaszły wydarzenia determinujące dzisiejsze teorie fizyczne. Był to czas gwałtownego postępu nauki, dokonywania wielu niezwykłych odkryć i wśród ówczesnych naukowców dosyć powszechny był pogląd, że zbliżają się do granic poznania – stworzenie uniwersalnej teorii opisującej działanie całego wszechświata wydawało się być na wyciągniecie ręki. Do takich sądów uprawniały m. in. prace Maxwella, który udowodnił, że oddziaływania elektryczne i magnetyczne, w tym także światło, są rodzajami tego samego zjawiska – elektromagnetyzmu i że rozchodzą się w próżni w postaci fali (fala elektromagnetyczna) z taką samą prędkością (prędkość światła).

Logicznym wnioskiem jaki wyciągnął Maxwell ze swych odkryć było stwierdzenie, że cały wszechświat musi być wypełniony substancją umożliwiającą przepływ tych fal – swoisty nośnik, czy też przewodnik dla nich. Maxwell nazwał tę substancję eterem i w artykule dla Encyklopedii Brytyjskiej napisał: „Jakiekolwiek możemy mieć trudności z uformowaniem spójnej idei budowy eteru, nie możemy mieć wątpliwości, że międzyplanetarne i międzygwiezdne przestrzenie nie są puste, ale zajęte przez materialną substancję czy ciało, które jest z pewnością największym i prawdopodobnie najbardziej jednorodnym ciałem o jakim wiemy". Można dodać, że zgodnie z założeniami Maxwella tenże eter oprócz dokładnego wypełniania całej przestrzeni powinien też być jednorodny, nieściśliwy, bezwonny itp.

Wobec tak sformułowanego przekonania sławnego odkrywcy całe rzesze fizyków rozpoczęły usilne próby doświadczalnego potwierdzenia istnienia eteru i ustalenia jego właściwości. W latach osiemdziesiątych XIX wieku dwaj naukowcy, Michelson i Morley, przeprowadzili eksperyment (serię eksperymentów) w którym wykazali, że postulowany przez Maxwella eter nie istnieje. Wyszli oni z założenia, że Ziemia, która porusza się wobec Słońca, w sposób oczywisty porusza się także wobec eteru (o ile on istnieje). W tej sytuacji światło słoneczne docierające do Ziemi powinno mieć różne prędkości w różnych fazach obrotu Ziemi – n. p. gdy obserwator znajdujący się w jakimś punkcie na Ziemi wraz z jej obrotem zbliża się do Słońca (od momentu wschodu do południa), lub się od niego oddala (od południa do zachodu). Okazało się, że zbliżanie się czy też oddalanie od źródła światła nie ma żadnego wpływu na mierzoną jego prędkość - jest ona zawsze stała. Eksperyment, powtarzany wielokrotnie przez różnych uczonych przy stosowaniu coraz bardziej precyzyjnej aparatury pomiarowej, zawsze dawał taki sam wynik. Wniosek wydawał się oczywisty – coś takiego jak eter Maxwella nie istnieje, natomiast prędkość światła jest zawsze stała (tę prawidłowość potwierdzało także inne sławne doświadczenie – eksperyment Fizeau).

Niezwykle trudną sytuację w jakiej znalazła się w tym momencie fizyka uratował w początkach XX wieku Albert Einstein przedstawiając swe teorie względności (najpierw szczególną, a później ogólną). Dzięki wprowadzenia w tych teoriach pojęcia czasoprzestrzeni i przyjęciu, że nic nie może przekraczać prędkości światła Einstein zaprezentował możliwe rozwiązanie przedstawionych problemów i wywołał entuzjazm środowisk naukowych. Pozytywy teorii względności wydawały się na tyle dominujące, że mało komu przeszkadzały jej słabości, czyli pojawienie się wyników zmierzających do nieskończoności. Cała fizyka poszła tropami Einsteina i do dzisiaj nie może przestać beznadziejnie walić głową w mur paradoksów i osobliwości - przedstawiałem to we wpisach Osobliwości – wielkie oszustwo fizyków oraz Szybciej niż światło, a także w innych, więc nie będę się powtarzał.

Natomiast wyjaśnienia wymaga przyczyna, która sprawiła, że teoria eteru Maxwella została wyrzucona na śmietnik i obecnie wzbudza uśmiech politowania jako historyczna ramotka naukowa.

Przede wszystkim należy spojrzeć na założenia wyjściowe eksperymentu Michelsona – Morleya (powielane przez następców potwierdzających uzyskane przez nich wyniki). Otóż przyjęli oni, że Ziemia (i cały Układ Słoneczny, a także nasza galaktyka Droga Mleczna) przemierzająca wszechświat (kosmos), porusza się względem wypełniającego go całkowicie eteru Maxwella. Sprawa wydawała się na tyle oczywista, że pominięto fakt, iż zagadnienie jest zbieżne z nurtującym już Arystotelesa, a później także Galileusza i kolejnych uczonych problemem istnienia uniwersalnego układu odniesienia. Można mieć nawet wrażenie, że w założeniach tych eter wypełnia jakieś odległe "międzyplanetarne i międzygwiezdne przestrzenie" (takich słów użył Maxwell), ale nie bardzo dotyczy nas bezpośrednio, tego że my sami, także przyrządy badawcze i dokładnie wszystko co nas otacza, co istnieje, też jest wypełnione eterem Maxwella. Nie to jest jednak istotne, ale inny popełniony przez Michelsona i Morleya błąd. Byli oni w stanie określić jakie eter powinien mieć właściwości, ale wcale nie zadali sobie pytania jaki ma całościowy kształt i w związku z tym w jakim jego miejscu my (Ziemia, Słońce, itd.) się znajdujemy – wydawało im się to nie istotne, bo przecież i tak poruszamy się wobec niego.

Myślę, że Czytelnicy tego bloga powinni znać już odpowiedź. Najpierw polecam powrót do mego wcześniejszego postu Kształt przestrzeni. W konkluzji opisanych tam analiz i wniosków napisałem, że Uniwersum (wszechświat) jest przestrzenią trójwymiarową, zakrzywioną w czwartym wymiarze. Jest przy tym stała, stabilna (nieruchoma), sztywna, posiada określoną wielkość, a każdy jej punkt leży dokładnie w jej centrum.

Proszę szczególnie zwrócić uwagę na stwierdzenie, że każdy punkt (kwant) przestrzeni leży dokładnie w jej środku (w centrum wszechświata) i nie może tego miejsca zmienić, a więc, co bardzo ważne, przestrzeń wobec każdego jej punktu (kwantu) jest całkowicie nieruchoma.

Dopiero teraz problem eteru Maxwella, a także eksperymentów Michelsona i Morleya oraz ich następców, można właściwie zinterpretować. Maxwell miał racje (był o tym przekonany), chociaż też popełnił pewien błąd. Każda energia, w tym światło, aby się przemieszczać czy też rozprzestrzeniać (promieniować) rzeczywiście potrzebuje nośnika i on istnieje, ale niepotrzebnie został nazwany eterem. Przestrzeń bowiem nie jest wypełniona eterem, ale to sama przestrzeń, kwantowa przestrzeń, spełnia wszystkie warunki jakie zostały postawione tej substancji (patrz wpis Budowa przestrzeni). Natomiast Michelson i Morley nie zdali sobie sprawy, że chociaż poruszamy się wobec siebie, to jednak zawsze pozostajemy całkowicie nieruchomi wobec przestrzeni i rozprzestrzeniającej się w niej energii – jest to rzeczywiście niezwykle trudne (w zasadzie niemożliwe) do wyobrażenia, ale nie powinno być aż tak trudne do zrozumienia. Trzeba więc powiedzieć, że doświadczenia Michelsona i Morleya oraz ich następców nie obalają koncepcji eteru Maxwella, natomiast potwierdzają prezentowaną na tym blogu Teorię Kwantowej Przestrzeni.

Kwadratura koła i tajemnica liczby pi

Po dosyć długiej przerwie (życie nie składa się tylko z problemów ontologii i budowy wszechświata) wracam do opisywania Teorii Kwantowej Przestrzeni. Nim jednak przejdę do kolejnych tematów stricte „fizycznych” chciałbym na chwilę wrócić do matematyki. W jednym z poprzednich wpisów (Bóg nie jest matematykiem) wykazałem jej niedoskonałość jako metody badawczej stosowanej wobec problemów kosmologicznych, gdyż całkowicie nie radzi sobie z dwoma wielkościami: 0 oraz nieskończoność. Dotarły do mnie później zarzuty, że wykorzystuję sytuacje, które sama matematyka uznała za nielogiczne, nazwała je symbolami nieoznaczonymi i zakazała ich używania. Wobec tego zajmijmy się na chwilę innym problemem, również nierozwiązywalnym przez matematykę, a zwanym „kwadraturą koła”. Problem ten wiąże się nierozłącznie z liczbą pi i faktem, że liczba ta jest niewymierna i przestępna. Sławni uczeni, poczynając już od Archimedesa, napisali tysiące rozpraw na temat tej liczby i sposobów jej obliczania, więc nawet przybliżone omawianie tej tematyki nie ma sensu, a zainteresowani znajdą bez wątpienia stosowne materiały. Tak, czy inaczej, matematyka nie radzi sobie z kwadraturą koła i liczbą pi.

Natomiast w fizyce można znaleźć proste rozwiązanie tego problemu. Wynika ono z ustalenia przez Maksa Plancka, jednego z bardzo nielicznych prawdziwych geniuszy nauki, m. in. najmniejszej możliwej długości mającej sens fizyczny.

W jednym z poprzednich wpisów, zatytułowanym Budowa przestrzeni, zapisałem myśl, którą muszę tu przypomnieć.

Sto dwadzieścia lat temu Planck dokonał jednego z najważniejszych odkryć w historii nauki, gdy wykazał, że dla każdej wielkości fizycznej można określić wartość najmniejszą z możliwych, która jednak jest większa od zera. Dotyczy to także odległości i należy z tego wyciągnąć właściwe wnioski. W praktyce bowiem oznacza to, że w otaczającym nas świecie długość każdego dowolnego istniejącego odcinka nie jest sumą nieskończonej ilości punktów (zer), ale sumą ściśle określonej ilości odcinków o długości Plancka, która wynosi 1,616229(38) x (10 do potęgi -35) metra. Po prostu punkt w fizyce ma długość Plancka, a nie zero.

Uwzględniając powyższe należy stwierdzić, że w fizyce nie istnieje coś takiego jak okrąg czy też koło, ani żadna figura owalna. Długość Plancka w sposób oczywisty dotyczy odcinka absolutnie prostego, więc każda figura geometryczna, którą my nazywamy okręgiem, w rzeczywistości jest wielobokiem foremnym (czy też wielokątem foremnym), którego każdy bok ma długość Plancka. Ważnym warunkiem jest, że długość przekątnej tej figury (niby „okręgu”) musi być także wielokrotnością całkowitą długości Plancka. Obliczenie długości wieloboku foremnego jest oczywiste, a znamy też długość jego przekątnej, więc dokładne ustalenie liczby pi jest równie proste. Należy tylko stwierdzić, że dla każdego różnego wielkością okręgu (wieloboku spełniającego powyżej podane warunki) liczba pi jest różna, chociaż precyzyjna.

Łatwo policzyć, że najmniejszą możliwą wartością liczby pi jest 3 - dla sześcioboku foremnego o bokach długości Plancka, którego przekątna wynosi dwie takie długości. Wszystkie analogiczne, ale większe wieloboki foremne mają stopniowo również większą wartość pi, (ponad 3) zawsze jednak ustaloną tylko dla siebie. Liczba pi nie jest więc wartością uniwersalną i dlatego obliczenie jej jako abstraktu matematycznego, właściwego dla każdej figury którą nazywamy okręgiem, nie jest możliwe. Matematycy udowadniają to od ponad 2000 lat. Po prostu dla jeszcze większej figury (a możemy powiększać ją w nieskończoność) liczba pi będzie jeszcze większa o kolejne (też w nieskończoność) dopisywane cyfry po przecinku. Takie naświetlenie zagadnienia pozwala też w banalny sposób rozwiązać zagadkę kwadratury koła - nie istnieje coś takiego jak koło, więc nie ma żadnego problemu z jego kwadraturą. Natomiast obliczenie obwodu i pole danego wielokąta foremnego jest w programie szkoły podstawowej .

Sądzę, że powyższe wyjaśnienie „tajemnicy” liczby pi jest na tyle proste, że może się przydać każdemu, kto nigdy dotychczas nie odważył się zmierzyć z zagadnieniami matematyki wyższej.

Kilka dni temu zmarł Stephen Hawking, najbardziej znana postać dzisiejszej fizyki teoretyczne i kosmologii. Należy mu się ogromny szacunek za popularyzowanie wiedzy i oryginalność myślenia, chociaż jego dokonania naukowe nie są jednoznaczne. Na swym blogu zaprezentowałem wiele zarzutów wobec współczesnej fizyki i w jakimś stopniu dotyczą także one Hawkinga. Nie da się rozwiązywać żadnych problemów naukowych, jeżeli pozostaje się na błędnych założeniach podstawowych. Mam wrażenie, że Hawking zdawał sobie z tego sprawę i czasami dawał wyraz swym wątpliwościom (n. p. w kwestii istnienia osobliwości – patrz mój wcześniejszy wpis Osobliwości – wielkie oszustwo fizyków), ale sam nie zdołał się wyrwać spod dominacji obowiązujących dzisiaj teorii. Głęboko żałuję, że właśnie on odszedł, bo wydaje mi się, że był jednym z bardzo nielicznych naukowców na tym poziomie, który mógłby poważnie zastanowić się nad rozwiązaniami proponowanymi przez moją Teorię Kwantowej Przestrzeni.

Silne oddziaływania jądrowe - to łatwe.

Jedną z kolejnych zagadek współczesnej fizyki jest istnienie w każdym jądrze atomowym „dziwnych” sił, które utrzymuję je w całości. Jądro atomu zbudowane jest z dodatnio naładowanych protonów oraz obojętnych elektrycznie neutronów. W zasadzie powinna to być struktura bardzo nietrwała, gdyż jednakowy ładunek protonów, zgodnie z regułami elektrostatyki, powinien je od siebie odpychać (odpychanie kulombowskie). Tak się jednak nie dzieje, a przeciwnie, cząsteczki tworzące jądro są ze sobą niezwykle silnie związane.

Natury tych sił fizyka dotychczas nie potrafiła wyjaśnić, ale kilka ich cech jest całkiem dobrze poznanych:

- mają one mały zasięg, który w zasadzie nie przekracza wielkości spajanych przez nie cząstek,

- cząstki są jednakowo silnie związane niezależnie od ich ładunków elektrycznych, czyli tak samo proton z protonem, jak  proton z neutronem oraz neutron z neutronem,

- źródło spajającej siły nie jest ulokowane w punkcie centralnym układu połączonych cząstek, co znaczy, że jej potencjał nie ma symetrii kulistej,

Jak wyżej wspomniałem, silnych oddziaływań nie można wiązać z elektrostatyką. Nie mają one także natury grawitacyjnej, bo jest ona stanowczo za słaba na tak silny efekt. Wobec tej niezwykłej zagadki fizycy kwantowi postąpili jak zazwyczaj w zbyt trudnych sytuacjach. Ponieważ oczywiste jest, że „coś” skleja cząstki w jądrze, więc to „coś” nazwali bozonem pośredniczącym o nazwie gluon (ang. glue - klej) i uznali, że problem jest rozwiązany.

To tak jak gdyby okazało się, że jedna cząstka z nieznanej przyczyny wykrzywia tor poruszania się innej cząstki, więc uznalibyśmy, że z pewnością czyni to oddziaływając na nią przy pomocy cząstek pośredniczących zwanych „krzywonami” (albo jakoś po łacinie) i nawet moglibyśmy określić, że krzywon ma masę spoczynkową 0, spin 1, ładunek 0, itd. (gdyby coś się potwierdziło, to proszę pamiętać, że to ja odkryłem krzywony).

Natomiast moja Teoria Kwantowej Przestrzeni podsuwa bardzo proste wyjaśnienie czym jest silne wiązanie jądrowe i dlaczego ma cechy wymienione powyżej. Trzeba tylko przypomnieć, że kwarki czyli kwanty materii (patrz wpis Powstanie materii oraz elektronów) składające się na protony i neutrony mają odtworzony kształt kwantu przestrzeni, czyli są czworościanami foremnymi. Ich ściany są doskonale gładkie, co ma decydujące znaczenie dla istnienia silnych oddziaływań.

W zasadzie każdy z nas zna to zjawisko - każde dwa przedmioty, które przylegają do siebie ściśle jak najbardziej gładkimi powierzchniami płaskimi, są trudne do rozerwania. Próba ich rozdzielenia spotyka się z bowiem z oporem tworzącego się między nimi podciśnienia, a im stykające się powierzchnie są gładsze, tym wiązanie silniejsze. Dokładnie ten sam mechanizm występuje w stykających się kwantach materii, które przylegają do siebie absolutnie ściśle doskonale gładkimi, płaskimi ścianami. To dlatego silne wiązania jądrowe nie oddziaływają poza układ stykających się cząstek, dlatego też nie jest istotny ładunek cząstek, bo istotny jest tylko ich kształt i dlatego ich źródło nie jest umieszczone w punkcie centralnym, bo jest nim styk całych dwóch ścian.

Warto zauważyć, że pokazany tu mechanizm potwierdza przyjęte w Teorii Kwantowej Przestrzeni założenie o sztywności i doskonale regularnym, krystalicznym kształcie kwantu przestrzeni, a w konsekwencji kwantu materii. Jeżeli kwanty byłyby np. kuliste lub elastyczne, to silne wiązania jądrowe nie istniałyby. Przypominam też, że na niniejszym blogu dzięki Teorii Kwantowej Przestrzeni mogłem już w sposób dalece nieskomplikowany, ale logiczny, wyjaśnić zjawiska: grawitacji, uzyskania masy przez materię, pozytonium, dualnej natury światła, a teraz silnych oddziaływań jądrowych, a to jeszcze nie koniec.

Dualna natura światła – wyjaśnienie problemu

Na początek warto zastanowić się, co się dzieje z jakimkolwiek światłem skierowanym w kosmos. Zgodnie z przekonaniami dzisiejszej fizyki powinno ono ze stałą prędkością przebiegać wszechświat, stopniowo rozchodząc się we wszystkich kierunkach. O ile nie trafi na materię, która je wchłonie, to wówczas, coraz bardziej rozproszone, będzie krążyło w próżni w nieskończoność. Nasuwa się pytanie, jak to wygląda, gdy dane światło rozproszy się już maksymalnie w całym wszechświecie, czy będzie nadal krążyło i wracało do punktu wyjścia nieustająco po "ścieżkach", które już przebyło, to znaczy, czy jest swoistym "perpetuam mobile"? Słowo nieskończoność jest dopuszczalne w matematyce, ale w fizyce kojarzy się natychmiast z podejrzanym określeniem "osobliwość".

Jednym z trochę zaskakujących problemów współczesnej fizyki jest dualna natura każdego promieniowania elektromagnetycznego, w tym też oczywiście światła. Zjawisko, czyli występowanie podwójnego, falowego oraz jednocześnie kwantowego charakteru tego promieniowania, jest właściwie całkiem dobrze zbadane i opisane wzorami. Kłopot polega na tym, że we wszelkich, nawet bardzo wyrafinowanych doświadczeniach, światło ma albo właściwości falowe, albo kwantowe i nigdy nie udaje się ich zarejestrować równocześnie. Nie stanowi to dla fizyki jakiegoś generalnego problemu, więc obecnie mało kto zaprząta sobie nim głowę – po prostu, tak jest i już.

Tym, którym jednak nierozwiązana zagadka natury powszechnie znanego światła nie daje spokoju, podsuwam jej rozwiązanie. Na gruncie Teorii Kwantowej Przestrzeni jest ono bardzo proste.

Najpierw powiedzmy, że zjawisko promieniowania jest realizowane na zasadzie prostego wyrównywania potencjałów energii w sąsiadujących kwantach przestrzeni – od większego potencjału do mniejszego.

Przemierzająca przestrzeń energia jest zjawiskiem wyłącznie falowym, ale środowisko w którym się porusza (przestrzeń) ma budowę kwantową. Więc energia, która przechodzi i wypełnia kolejne z nich – głównie na kierunku ich łańcuchów (budowa krystaliczna), ale też częściowo i stopniowo rozpraszając się na sąsiadujące kwanty – odtwarza kwantową budowę przestrzeni. Ponieważ nie mamy innego środowiska do badania światła niż przestrzeń, to zawsze będzie ono falowe (takie jest) i kwantowe (jak opakowanie w którym się znalazło).

Wszystkie kwanty przestrzeni są dokładnie jednakowej wielkości i budowy, oraz są jednakowo (krystalicznie) ułożone, więc energia zawsze w jednakowym tempie przechodzi z jednego do drugiego kwantu – to jest prędkość światła (i każdego innego promieniowania elektromagnetycznego). Przechodzenie fali elektromagnetycznej przez przestrzeń nie jest dla niej obojętne, gdyż w każdym kwancie przestrzeni zostawi ona pewną minimalną ilość swej energii i w efekcie jej długość będzie stale minimalnie rosła – do zauważenia dla nas jedynie na bardzo dużych odległościach (patrz mój wpis Wielki Niewypał). Jednocześnie energia każdego kwantu przestrzeni („energia punktu zerowego”) minimalnie wzrośnie. W efekcie światło wcale nie krąży w nieskończoność we wszechświecie (o czym na początku wpisu), a można rzec „rozpuszcza się” czy też rozprasza się w całej dostępnej przestrzeni. Mając do wypełnienia aż całe Uniwersum ślady każdego znanego nam promieniowania, niezależnie od jego natężenia, pozostawiane w pojedynczych kwantach są tak znikome, że dotychczas doświadczalnie nie do zarejestrowania.

I jeszcze jedna uwaga o promieniowaniu elektromagnetycznym. Wszyscy fizycy wiedzą, że w jego funkcjonowaniu największą przeszkodę stanowią elektrony. Elektrony odbijają, czy też rozpraszają fale elektromagnetyczne (zjawisko Comptona), ale nie wiadomo dlaczego. Zgodnie ze standardami dzisiejszej fizyki, czyli traktując elektron jako obiekt o ujemnej energii, a promieniowanie jako energie dodatnią, to przy zetknięciu powinny się one wzajemnie zlikwidować, czy też anihilować – natomiast w praktyce anihiluje elektron i materia (pozytonium). W Teorii Kwantowej Przestrzeni i ten problem ma proste rozwiązanie. Elektron, który jest miejscem pozbawionym przestrzeni, kwantem superpróżni, czyli „dziurą” w krystalicznej przestrzeni, w sposób oczywisty nie może uczestniczyć w procesie przekazywania energii dalszym jej kwantom, gdyż absolutnie nie absorbuje promieniowania. Jest jak przerwa w drucie, która uniemożliwia płynięcie prądu. Jednocześnie elektron otoczony jest innymi kwantami przestrzeni i „odbija”, przekierowuje na nie, strumień energii płynący z jednego kierunku. Problem jest bardziej złożony, bo energia dociera szerszym torem niż pojedyncze kwanty tworzące łańcuch, ale analizując kąty jej „odbicia” trzeba pamiętać, że elektron ma, tak jak one, kształt czworościanu foremnego i w tym kontekście rozpatrywać wspomniane zjawisko Comptona.

Elektrony – czym są, jak powstały i jak funkcjonują

We wpisie o powstaniu materii wspomniałem pobieżnie o mechanizmie jednoczesnego powstania elektronów. Czas by omówić bliżej to zagadnienie. Wielki Wstrząs spowodował „bałagan” w strukturze Uniwersum (przestrzeni pierwotnej), a przywracanie jego krystalicznego uporządkowania doprowadziło do sytuacji, w której część kwantów przestrzeni została „wtłoczona” w siebie. Najczęściej dwa, czasem trzy, a rzadko nawet cztery kwanty przestrzeni zostały sprężone (ściśnięte) do wielkości jednego, tworząc kwanty materii. W procesie ściskania każdego kwantu materii uczestniczy  absolutnie całe Uniwersum i w ten sposób nadaje mu masę.

Należy teraz przypomnieć, że Uniwersum ma ściśle określoną wielkość i składa się ze stałej, dokładnie policzalnej liczby kwantów przestrzeni. Nie może ono zmienić swej wielkości, więc gdy pewna ilość kwantów została użyta do budowy materii, w jego strukturze w tym samym momencie pojawiły się luki, miejsca w których zabrakło kwantów przestrzeni, zabrakło pojedynczego kryształu. A więc pojawiły się miejsca puste w sensie absolutnym, gdyż nie zawierające nawet przestrzeni, aczkolwiek zachowujące kształt jej kwantu. Ponieważ samą przestrzeń nazywamy próżnią, to miejsca w których zabrakło nawet przestrzeni można nazwać obszarami lub kwantami superpróżni. Właśnie te miejsca w przestrzeni, w których brakuje kwantu przestrzeni, gdzie występuje superpróżnia, są nazywane w fizyce elektronami.

W pewnym sensie są one przeciwieństwem materii i gdy dojdzie do zetknięcia się najprostszego kwantu materii i elektronu (obszaru superpróżni) to nastąpi anihilacja materii – kwant materii rozpadnie się na dwa kwanty przestrzeni, z których jeden wypełni superpróżnię, a drugi pozostanie na swoim miejscu. Jest to znane w fizyce zjawisko „pozytonium”. Znika materia (i jej masa, bo Uniwersum nie ma już czego ściskać) oraz znika elektron, ale to nie znaczy, że znikają bez śladu (że nie ma nic), bowiem została w tym miejscu przestrzeń i to uzupełniona o jeden kwant w miejscu po elektronie. Pozostaje także pewna ilość energii, ale temat ten będzie musiał być później omówiony dokładniej, bowiem nie wprowadziłem jeszcze do swoich rozważań problematyki energii. Wkrótce to zrobię i przy okazji wykażę dlaczego w pozytonium (anihilacji) czasami zostają dwa, a czasami trzy kwanty promieniowania gamma, czego dzisiejsza fizyka wciąż nie może wyjaśnić. Pozornie może wydawać się, że pozytonium potwierdza einsteinowską regułę równoważności materii i energii, gdyż w tym doświadczeniu po zniknięciu materii pozostaje właśnie energia (oprócz przestrzeni), co sugeruje, że się zamieniły. To znów przypadkowa zbieżność, bowiem prawda jest taka, że materia rozpadając się na przestrzeń  tylko uwalnia z siebie energię, dla której była  swego rodzaju magazynem, a nie zamiennikiem czy też równoważnikiem.

Elektrony oczywiście nie posiadają żadnej masy ani energii próżni, ale ważną ich cechą jest to, że wykazują swoiste podciśnienie w stosunku do wszystkich otaczających kwantów przestrzeni. Ich stałym dążeniem (uproszczam, gdyż jest to dążenie wymuszone przez całą przestrzeń, a nie tylko sam elektron) jest poszukiwanie kwantu materii, aby się wypełnić.

Tu muszę zamieścić istotną uwagę. We wcześniejszych wpisach, gdy omawiałem budowę krystalicznej przestrzeni, użyłem sformułowania, że jest ona absolutnie sztywna. Był to błąd, gdyż powinienem napisać nie „absolutnie sztywna”, a jedynie „wystarczająco sztywna”.

Konsekwencją tego jest, że nie będąc absolutnie sztywnym, każdy kwant przestrzeni „odczuwa” przechodzące przez siebie wektory grawitacji, czyli to, na jakich kierunkach znajduje się materia stawiająca opór (większy lub mniejszy, zależny od ilości materii). Z drugiej strony podciśnienie powodowane przez elektrony (kwanty superpróżni) również zaznacza się w kwantach przestrzeni i jest "wyczuwane" przez inne elektrony jako sygnał, by w danym kierunku nie dążyć. To właśnie dlatego elektrony otaczające jądro atomu (związane z nim słabym wiązaniem atomowym, które wyjaśnię w innym miejscu) są jednocześnie "strażnikami" chroniącymi kwanty materii tworzące jądro przed dotarciem do nich innych elektronów i nieuchronną później anihilacją.

Dzięki złożonym, skomplikowanym i wciąż zmieniającym się "śladom" grawitacji i podciśnienia superpróżni w krystalicznej strukturze przestrzeni elektrony są w nieustannym ruch, stale chcąc trafić na materię i się wypełnić. Trzeba dodać, że poruszanie się elektronów polega faktycznie na przesuwaniu się kolejnych kwantów przestrzeni na długości tworzonych przez nie krystalicznych  łańcuchów, dzięki czemu obserwator uzna, że to nieustannie wędruje „dziura” w ich budowie .

„Podciśnienie superpróżni” czyli aktywność elektronów ukierunkowana na połączenie z materią ma stałą wartość i jest nazywana ładunkiem ujemnym elektronu. Może być on błędnie charakteryzowany jako energia ze znakiem ujemnym i przez to sugerować, ze elektron ma masę. Aktywność elektronów jest jednym z podstawowych zjawisk, które decyduje o funkcjonowaniu wszechświata i m. in. są one nieodłącznym elementem budowy bardziej złożonych form materii jakimi są atomy, o czym już wspomniałem, ale co będzie wymagało znacznie szerszego omówienia.

Ilość istniejących we wszechświecie elektronów odpowiada ilości kwantów przestrzeni trwale zużytych do budowy materii, pomniejszonej o ilość powstałych kwantów materii. Znaczy to, że jeden kwant materii stworzony z dwóch kwantów przestrzeni powoduje powstanie jednego elektronu, a kwant materii złożony z trzech kwantów przestrzeni będzie "ojcem” dwóch elektronów. Pojawiają się one w dowolnie dużej odległości od "rodzącego" je kwantu materii, ale nigdy w bezpośrednim sąsiedztwie. 

Istnienie łańcucha kwantów przestrzeni łączących (i dzielących jednocześnie) materię i wytworzony przez nią elektron, może powodować pojawienie się zjawiska wzajemnego ich związania (splątania).  Łańcuch taki, o dowolnej długości, dzięki swej sztywności ma zdolność natychmiastowego, dwustronnego przekazywania sobie nawzajem reakcji obiektów, które łączy. Ustalenie powyższe w sposób wystarczający, chociaż bardzo pobieżnie, wyjaśnia problem zjawiska splątania cząstek w teorii kwantowej. Po raz kolejny dzięki zjawisku sztywności krystalicznej, kwantowej przestrzeni w stosunkowo prosty i klarowny sposób można wyjaśnić fenomeny funkcjonowania wszechświata (reakcje szybsze niż światło, grawitację, nadanie masy materii, a teraz także kwantowe splątanie). 

Grawitacja – rozwiązanie zagadki

Podstawowym błędem, który dotychczas nie pozwalał wyjaśnić zjawiska grawitacji, jest jej definicja. Wydaje się ona tak oczywista, że aż niemożliwe byśmy się mylili:

Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie, wzajemnie przyciągając się.

Inaczej mówiąc, każda materia ma właściwość przyciągania każdej innej materii, a im więcej jest skupionej materii tym silniej przyciąga inną materię. Definicja odnosi się wprost do tego, co można zaobserwować jako pozornie oczywiste i powszechne zjawisko naturalne. Newton na widok spadającego jabłka doskonale to zrozumiał i opisał w sformułowanym przez siebie prawie powszechnego ciążenia.

Do opisu nie można mieć zastrzeżenia, ale nie wyjaśnia on istoty zjawiska, a dokładniej nie wyjaśnia dlaczego każda materia ciąży ku każdej innej materii. Cała współczesna fizyka teoretyczna ma z tym potężny problem, bo podejmowane próby interpretacji zjawiska wciąż nie dają się pogodzić z regułami funkcjonowania pozostałych oddziaływań fizycznych. Dotyczy to także powszechnie przyjmowanej za prawdziwą ogólnej teorii względności, w której grawitacja jest skutkiem zakrzywienia czasoprzestrzeni przez każdy obiekt posiadający masę. Teoria ta postuluje istnienie fal grawitacyjnych (rozchodzących się z prędkością światła) i amerykańscy naukowcy od lat próbują je zarejestrować w ramach programu LIDO. Co jakiś czas nawet ogłaszają sukces (2015 – 2016 r.), ale bez przekonania, bo już musieli odwoływać niektóre swoje odkrycia. W instytucie CERN w Genewie idzie się inna drogą i trwają tam usilnie poszukiwania postulowanej przez model standardowy cząstki elementarnej zwanej bozonem Higgsa, która powinna nadawać masę cząstkom elementarnym i w konsekwencji uczestniczyć w funkcjonowaniu grawitacji. Tu również ogłoszono w 2012 – 2013 r. sukces, czyli odkrycie doświadczalne tej cząstki, ale także uczyniono to raczej bez entuzjazmu (używano zwrotów „chyba go mamy”, „raczej go mamy”, „mamy go z dużym prawdopodobieństwem” itp.) Nie wnikając w szczegóły, pewnym problemem jest to, że tak odkryty bozon Higgsa, zgodnie z wynikami eksperymentów, sam posiada masę i nie wiadomo co jemu ją nadało – czyżby jakiś jeszcze inny bozon?

Wróćmy więc do definicji grawitacji i wyjaśnijmy, dlaczego to właśnie ona niechcący narzuca nam mylny pogląd. Błąd tkwi w słowie przyciąga, które jednocześnie sugeruje, że źródło grawitacji (pola grawitacyjnego) znajduje się w materii (w jej masie). Prawda jest taka, że dwie cząsteczki zmierzają do siebie w wyniku działania grawitacji, ale wcale nie muszą się przyciągać, a mogą być do siebie dopychane. I tak właśnie jest, gdyż materia nie jest podmiotem, a tylko przedmiotem grawitacji, której faktycznym sprawcą (źródłem) jest przestrzeń.

Grawitację powoduje to samo zjawisko, które nadaje masę materii (co wyjaśniłem w poprzednim wpisie). Kwanty materii (skoncentrowane kwanty przestrzeni), które powstały po Wielkim Wstrząsie, są nieustająco ściskane przez całą krystaliczną przestrzeń. Wobec centralnego położenia każdego kwantu materii w Uniwersum (patrz wpisy Kształt przestrzeni i Budowa przestrzeni), wektory nadające im masę, ściskające je, są jednakowo duże z każdego możliwego kierunku. Jednak na kierunku, na którym znajdzie się jakakolwiek inna cząstka materii, wektor ten jest mniejszy, gdyż to ona przejmuje na siebie część sił ściskania (sprężania) danego kwantu (i wzajemnie). Od strony wewnętrznej układu każdych dwóch cząstek materii, ściskające je siły przestrzeni są słabsze niż docierające z wszystkich innych kierunków. W tej sytuacji cząstki nie przyciągają się, lecz są do siebie dopychane przez przestrzeń. Można to zobrazować też stwierdzeniem, że materia od strony innej materii jest odrobinę lżejsza niż z innych stron. Jeszcze inaczej mówiąc, to każda cząstka materii ma „swój” wszechświat, który zakłóca pojawienie się w nim innej cząsteczki (i vice versa), a dążące do doskonałości przestrzenie obu cząstek starają się zlikwidować zakłócenia.

Trzeba tu jeszcze wyjaśnić pewien niezwykle ważny element, związany z tym zjawiskiem. Ktoś może zarzucić, że sztywne, krystaliczne łańcuchy kwantów przestrzeni jednakowo otaczające i ściskające kwant materii, nawet jeżeli z jednej strony naciskają mocniej, to i tak nie powinny go przesuwać (poruszać) wobec oporu jaki będą stawiać kwanty przestrzeni po drugiej, wewnętrznej stronie układu. Byłoby tak, gdyby kwanty miały kształt n. p. sześcianów foremnych (ściany parami równoległe) i wówczas żaden ruch w przestrzeni nie byłby możliwy. Jednak zarówno kwanty przestrzeni jak i materii mają kształt czworościanów foremnych i każda ich krawędź może być traktowana jak swoiste ostrze klina, a zbudowane z nich krystaliczne łańcuchy są bardziej skomplikowane (skośne) i dlatego umożliwiają przesuwanie się i zbliżanie do drugiego kwantu materii (co on robi analogicznie).

Oczywiście im więcej skupionej materii, tym bardziej powiększa się układ ściskających wektorów, tworząc grawitację wprost proporcjonalną do masy ciał. Podobną zależność można wykazać także dla zmieniającej się  odległości między tymi ciałami. Nie ma wątpliwości, że prawa Newtona opisujące grawitację nie ulegają żadnym zmianom również przy tak funkcjonującym mechanizmie, aczkolwiek słowa w definicji: „obiekty posiadające masę przyciągają się”, trzeba zastąpić słowami: „obiekty posiadające masę są dopychane do siebie przez przestrzeń”.

I jeszcze jedna istotna uwaga odnośnie grawitacji. Zgodnie z obliczeniami współczesnej fizyki grawitacja, rozumiana w dotychczasowej formule, powinna właściwie już dawno spowodować przyciągnięcie się do siebie całej materii znajdującej się we wszechświecie – dlatego m. in. teoria rozprzestrzeniania się przestrzeni jest tak popularna, bo rzekomo rozwiązuje ten problem. Otóż zgodnie z zaprezentowaną przeze mnie koncepcją, w najdalej od nas położonej strefie przestrzeni (w najbardziej od nas odległym punkcie każdej naszej geodezyjnej, który leży w połowie jej długości) znajdują się obiekty, które w ogóle nie będą do nas dopychane (grawitacja zerowa). Dzieje się tak gdyż wektor zewnętrzny (ściskający) i wektor wewnętrzny (którego opór trzeba przełamać) są sobie równe, równoważą się i nie można nawet powiedzieć, który jest którym. Na „krańcach” wszechświata grawitacja nie działa, a że każdy obiekt (także my osobiście) leży na krańcu przestrzeni (a jednocześnie dokładnie w jej centrum) obawa, że wszechświat się zapadnie jest nieuzasadniona.

Zarówno proces nadawania masy kwantowi materii jak i działanie grawitacji (w momencie gdy pojawi się drugi kwant materii) są zjawiskami, które wywołuje przestrzeń i która dzięki swej sztywności i krystaliczności czyni to natychmiast i „całą sobą” (nie z prędkością światła, nie przy pomocy żadnych fal grawitacyjnych i bez użycia grawitonów). Sądzę więc, że naukowcy amerykańscy mogą już sobie dać spokój ze swym programem LIDO.

Powstanie materii

Muszę przyznać, że w niektórych miejscach swych analiz idę na skróty, chcąc możliwie szybko przekazać informacje, które wydają mi się najważniejsze. Proszę więc wybaczyć, że problemem energii przestrzeni (próżni, punktu zerowego) zajmę się trochę później. Teraz jedynie dodam, że ustalony już wcześniej fakt, że Uniwersum (pierwotna przestrzeń) jest sztywne, musi zapewniać pewna minimalna, ale niezbędna ilość energii, którą posiada każdy kwant przestrzeni. Temat będzie wymagał odrębnych analiz, ale trzeba o nim pamiętać przy omawianiu mechanizmu powstania naszego Wszechświata (materii i czasu oraz oddziaływań). Na początek zajmijmy się powstaniem materii.

Do dyspozycji mamy tylko Uniwersum, które nie wyrosło, czy też nie rozrosło się z jakiegokolwiek punktu i nigdzie się nie rozprzestrzenia, nie rozlatuje, ani donikąd nie zmierza. Jest to trójwymiarowa, zakrzywiona wokół siebie przestrzeń, stała (statyczna), izotropowa (jednorodna), sztywna, o zerowej entropii i temperaturze 0 K, zbudowana z kwantów przestrzeni o kształcie czworościanu foremnego, tworzących strukturę kryształu doskonałego. Ten w pewnym sensie bardzo prosty twór, (chociaż niemożliwy do wyobrażenia z uwagi na zakrzywienie) jest całkowicie wystarczający, aby „zrodzić” nasz Wszechświat.

Rozpoczęło to się w momencie (z zastrzeżeniem, że czasu wcześniej nie było), gdy z jakiejś przyczyny doszło do Wielkiego Wstrząsu całego Uniwersum. Nastąpiło wydarzenie, które spowodowało całkowitą destrukcję struktury kryształu przestrzeni, jej rozbicie, rozpad charakterystycznych dla tej figury ciągów kryształów (łańcuchów kwantów). Nie możemy określić co spowodowało Wielki Wstrząs, skąd pojawiła się energia, która go wywołała, ale można intuicyjnie uznać, że jest to sytuacja bardziej prawdopodobna niż Wielki Wybuch z wpisanymi w siebie osobliwościami. Wielki Wstrząs był drgnięciem przestrzeni zaledwie w skali Plancka, po którym zniknęła sztywność całego Uniwersum, chociaż nie jego pojedynczych kwantów.

Natychmiast po Wielkim Wstrząsie Uniwersum spróbowało odtworzyć swą idealną strukturę krystaliczną, jedyna formę w której może statycznie (spokojnie) istnieć. W chaosie wymieszanych bezładnie kwantów przestrzeni rozpoczął się proces odtwarzania struktury kryształu idealnego, odbudowywania łańcuchów kwantowych. Probabilistyczne uwarunkowania tego procesu spowodowały, że łańcuchy odtwarzały się niejednocześnie i w różnych kierunkach. Zdarzyły się więc sytuacje, że w pewnych miejscach, na zbiegu odbudowujących się łańcuchów kwantowych, znalazł się dwa kwanty przestrzeni, podczas gdy ilość miejsca wystarczała tylko na jeden. Sztywniejąca struktura całej przestrzeni nie pozwoliła na korektę ułożenia powstałych już ciągów i dlatego dwa kwanty przestrzeni musiały zostać ściśnięte (skoncentrowane, wtłoczone jeden w drugi) do wielkości i kształtu pojedynczego kwantu przestrzeni. Zdarzyły się też rzadsze przypadki, gdy zbiegły się nieprawidłowo trzy kwanty przestrzeni i one również musiały zostać ściśnięte o wielkości pojedynczego kwantu.

Po prostu doskonałe, regularne i sztywne Uniwersum, o ściśle określonej wielkości, musiało tak zrobić, gdyż nieprawidłowości w jego budowie strukturalnej zagrażały jego rozsadzeniem. W ten sposób krystaliczna struktura została zachowana, aczkolwiek pojawił się w niej nowy element – cząstka materii będąca podwojeniem lub potrojeniem kwantu przestrzeni. Ten proces miał też specyficzny przeciwny efekt, gdyż jednocześnie w strukturze Uniwersum, (mającego ściśle określoną „pojemność”, która nigdy nie może się zmienić), pojawiło się miejsce (lub dwa miejsca) w którym zabrakło kwantu przestrzeni użytego w procesie stworzenia materii. Można rzec, że powstała dziura w przestrzeni, przerwa w łańcuchu kwantów, albo super próżnia (traktując samą przestrzeń jako próżnię), Miejsce to zachowuje kształt oraz wielkość kwantu przestrzeni i wykazuje wobec przestrzeni swoiste podciśnienie. W fizyce nazywamy je elektronem, a jego problematyka będzie wymagała oddzielnego omówienia.

Najbardziej elementarnymi cząstkami materii są byty utworzone z dwóch lub trzech kwantów przestrzeni, które Uniwersum ścisnęło do wielkości i kształtu pojedynczego kwantu przestrzeni. Byty te są kwantami materii. Próbują one nieustająco rozpaść się ponownie na kwanty przestrzeni, ale sztywna przestrzeń nie pozwala na to. Najważniejszą więc ich cechą jest to, że od momentu swego powstania pozostają one w stałej kontrakcji z naciskiem całej krystalicznej przestrzeni, która w ten sposób nadaje im masę.

Opisałem powyżej wyjątkowo prosty mechanizm, wręcz banalny, w którym cała, absolutnie cała przestrzeń, uczestniczy w powstaniu i nadaniu masy każdej pojedynczej cząstki materii. Można tu znaleźć pewne podobieństwa do koncepcji pola Higgsa, które również obejmuje całą przestrzeń i nadaje masę materii. Należy jednak zauważyć, że Higgs nie wyjaśnia skąd się wzięła materia i jaki jest mechanizm uzyskania przez nią masy, poza ogólnym stwierdzeniem wzajemnego oddziaływania tego pola i materii. Warto też w tym miejscu wspomnieć o założeniu Fritjofa Capry, który twierdzi, że materia jest zagęszczoną przestrzenią. Może to się wydawać bliskie mojej koncepcji, ale traktowania przestrzeni jako substancji elastycznej czy rozciągliwej, uniemożliwia także temu naukowcowi znalezienie właściwej drogi.

Powróćmy do momentu powstania materii. Mamy dwie podstawowe jej cząstki, zbudowane z dwóch lub trzech skoncentrowanych kwantów przestrzeni. Nie można wykluczyć istnienia także cząstek stworzonych z aż czterech kwantów przestrzeni, ale w dostępnym nam świecie są one bardzo rzadkie (pozostaje do przyszłych rozważań czy są one masowe w „czarnych dziurach” i czy zachowują tam strukturę krystaliczną). Samodzielnie występujący pojedynczy kwant materii jest dobrze znanym fizykom pozytonem, ale najczęściej kwanty materii występują zgrupowane w większe cząstki (bariony) jako budulec jąder atomów. W tej postaci są one znane w fizyce jako kwarki - dokładnie kwark dolny i kwark górny.

Zaprezentowane powyżej treści są najbardziej ogólnym i uproszczonym przedstawieniem problemu. Niezbędne będzie później zwrócenie uwagi na możliwości jakie daje kombinacja kwantów materii (kwarków) odtwarzających różne fragmenty i układy krystalicznych łańcuchów oraz wyjaśnienie co spaja te kwanty ze sobą (wiązania silne). Do tego oczywiście jeszcze wrócę, ale już teraz można powiedzieć, że silne wiązania nie są realizowane przez żadne gluony, postulowane przez fizykę kwantową, a ich mechanizm jest całkowicie inny i, dzięki sztywności cząstek, bardzo prosty.

Sposób powstania kwantów materii oraz elektronów wskazuje, że byty te są w zasadzie błędem przestrzeni, niedoskonałością, czy też skazą jaka pojawiła się w jej budowie. Jest też oczywiste, że przestrzeń nieustannie próbuje te błędy wyeliminować, co powoduje rozliczne konsekwencje. W tym miejscu należy wyjaśnić zagadkę grawitacji, która wciąż nurtuję fizykę, jako najbardziej palący, nierozwiązany problem. Do tego przejdę w następnym wpisie.