2. Neutrino contra pozostałe cząstki. Prędkość i masa

  Oczywiście nie jest celem tej pracy przedstawienie systematycznego opisu cząstek elementarnych. Ograniczymy się więc do skrótowego przeglądu rodziny cząstek, do której neutrino przydzielono, leptonów. Należą do nich: elektron, mion (m), taon (t), neutrina tych trzech cząstek – trzy i tylko trzy rodzaje neutrin, co w sposób przekonywujący potwierdziło doświadczenie, a także obserwacje astronomiczne; oraz ich antycząstki. Wszystkie są fermionami posiadającymi spin połówkowy.

Oddziaływania. Cząstki te nie uczestniczą w oddziaływaniach silnych, wszystkie jednak uczestniczą w oddziaływaniach słabych jako cząstki rozpadające się lub jako produkty rozpadu. Połowa z nich, ta obdarzona ładunkiem, oczywiście oddziaływuje elektromagnetycznie; neutrina, jak już wiadomo, nie. Ta właśnie cecha wyróżnia neutrina spośród wszystkich innych cząstek.

Spin (ogólnie). Inną ich wyjątkową cechą jest kierunek spinowego momentu pędu, istnienie tak zwanej skrętności. Tutaj trzymać się będziemy wyobrażeniowej interpretacji spinu jako wielkości związanej z samoistnym ruchem obrotowym cząstki, którego istnienie w istocie swej nie podlega żadnym uwarunkowaniom zewnętrznym*

   Nie wnikamy przy tym w to, że na ogół cząstki traktuje się jako pozbawione wymiarów zewnętrznych (punktowe) – w każdym razie wszystkie leptony, oraz, że spin jest wielkością o charakterze kwantowym. Mimo wszystko, dla upoglądowienia sprawy i bez uszczerbku dla istoty naszych przemyśleń, przyjmijmy dla rozważań jakościowych, uproszczony model, w którym cząstka rotuje. Już to upraszczające założenie pomoże nam dojść do konkluzji interesujących i wcale nie sprzecznych z faktami empirycznymi. Nie wnikamy przy tym w wartość spinowego momentu pędu, który w gruncie rzeczy nie jest wielkością opisującą specyficzne cechy określonej cząstki, a swe źródło ma w cechach samego plankonu (z tego powodu różne cząstki mają ten sam spin, np. 1/2) – opisałem to w poprzedniej serii i jeszcze do tego wątku powrócę. Przyjmujemy tylko, że kierunek osi obrotu odpowiada kierunkowi spinowego momentu pędu. To wystarczy.    

     Nietrudno zauważyć, że istnieją dwie skrajne opcje rotacji cząstek względem kierunku ruchu postępowego (nie koniecznie mowa o cząstkach subatomowych): prostopadła i równoległa. Oś obrotu cząstki może być bowiem prostopadła do kierunku jej ruchu lub współliniowa z kierunkiem ruchu postępowego (w kierunku zgodnym lub przeciwnym). W drugim przypadku mamy do czynienia z tak zwaną skrętnością (helicity).

     Wróćmy do naszych cząstek. Zwróćmy uwagę na to, że podstawowa definicja momentu pędu, przedstawiona w artykule poprzednim (serii postów), nie w pełni pasuje do cząstek elementarnych. Z jednej strony bowiem traktujemy je jako punkty materialne, z drugiej zaś jako kulki (ciało sztywne), gdyż tylko przy niezerowych rozmiarach obiektu mówić można o niezerowym, własnym, „osobistym”, właściwym tylko tej cząstce, momencie pędu.     

     „Nie ma tu sprzeczności, gdyż światem cząstek elementarnych rządzą prawa mechaniki kwantowej, określające probablistyczny charakter, prametrów przestrzennych i dynamicznych cząstki” – można  stwierdzić. Czy to już rzecz wyjaśnia? Oczywiście, że nie. Wyraża tylko niezmąconą wiarę w nieomylność aktualnego modelowania rzeczywistości. W kontekście tym warto zauważyć, że w świetle dokonanych już ustaleń, cząstki (elsymony) nie są obiektami punktowymi. Własny moment pędu cząstki jest więc rzeczą jak najbardziej realną, nawet bez uciekania się do dogmatycznych stwierdzeń w stylu: „to przecież wynika z mechaniki kwantowej” (z całym dla niej szacunkiem). Sam spin, jak wiemy, jest wielkością o charakterze relatywistycznym, co wcale nie musi być sprzeczne z tym „mechanistycznym” traktowaniem cząstek. Dla przypomnienia, w artykule poprzednim uznałem, że spin cząstki ma swoje źródło w spinie plankonowym. Chodzi więc o inne podejście (metodologiczne) do tego samego zagadnienia (dające zresztą ten sam wynik). Inna sprawa, że, jak wiadomo, teoria aktualnie odnosi się do cząstki jak do punktu materialnego, niezależnie od tego (a może właśnie dlatego), że opis jej uwzględnia dualizm korpuskularno-falowy, a interpretacja jej parametrów fizycznych ma charakter probablistyczny. To jednak w gruncie rzeczy uniemożliwia zasadniczo wgląd poznawczy w jej ewentualną strukturę, jeśli nie można jej zbadać poprzez bombardowanie innymi cząstkami (tutaj chodzi przede wszystkim o nukleony). Dla przykładu, struktura elektronu nie jest znana pomimo ogromnych sukcesów „teorii standardowej”, a w wersji wcześniejszej, elektrodynamiki kwantowej. Nie dziw. Przecież zgodnie z naszymi ustaleniami, o strukturze cząstek decyduje grawitacja, nie uwzględniana przez mechanikę kwantową. Zagadnieniu struktury cząstek poświęcone są przede wszystkim artykuły traktujące o plankonach i elsymonach. Na ogół więc, w publikacjach o charakterze popularnym, podkreśla się, że określenie spinu jako obrotu wokół osi, nie jest w pełni adekwatne, choć ukierunkowuje stosownie wyobraźnię czytelnika. Jednak, w kontekście naszych rozważań, traktowanie cząstek jako punktów materialnych mija się z celem.

Skrętność neutrin. Jaki jest więc kierunek spinu neutrin? Okazuje się, że neutrina (wszystkie) różnią się w sposób zasadniczy od pozostałych cząstek, tym mianowicie, że kierunek ich spinu, wszystkich trzech znanych neutrin oraz ich anty-, jest równoległy (lub antyrównoległy) do kierunku ich ruchu postępowego, co oznacza istnienie tzw. skrętności (helicity), właśnie w odniesieniu do neutrin. Skrętność jest rzutem spinu na kierunek ruchu. Jest to cecha wyjątkowa, swoista dla neutrina. W odróżnieniu od pozostałych cząstek (odddziaływujących elektromagnetycznie), oś jego obrotu jest, jak już wspomniałem, równoległa (lub antyrównoległa) do kierunku ruchu. Te dwie możliwości stanowią o rozróżnieniu pomiędzy neutrinem i antyneutrinem. Tak nawiasem mówiąc, to bardzo interesujące, gdyż spin pozostałych cząstek (dla przypomnienia, oddziaływujących elektromagnetycznie) zasadniczo, choć nie koniecznie, jest prostopadły do kierunku ich ruchu postępowego, co oznacza ich (w tym przypadku) zerową skrętność. Dla przykładu, elektron obracać się może w dwóch kierunkach i co najważniejsze, jego spin nie decyduje o tym, czy jest cząstką, czy też antycząstką. Prostopadłość kierunku jego spinu do kierunku ruchu postępowego, wiąże się z tym bezpośrednio. Elektrony są identyczne, nierozróżnialne, a zwrot rotacji w prawo (lub lewo) wokół osi prostopadłej do kierunku ruchu postępowego, nie różnicuje ich, gdyż zależy od tego, jak patrzymy (od strony którego bieguna). Tak to sobie można wyobrazić. Zauważmy, że przy tym fala elektromagnetyczna jest falą poprzeczną. Czy to przypadek? Z całą pewnością nie. Nawet nie trzeba odwoływać się do uczonych teorii niedostępnych laikowi, by dojść do takiego wniosku.

     Wracając do porównania neutrina z pozostałymi cząstkami, zauważmy, że przedstawione zostało ono w sposób jakby mechanistyczny. Czy słusznie? Wszak w tej skali  rządzą prawa mechaniki kwantowej. Wyrazem tego jest nieoznaczoność. Dla przykładu, pęd elektronu (w tym tego z rozpadu beta) nie może być, wraz z jego położeniem (równocześnie), wyznaczony w sposób jednoznaczny. Nieoznaczoność ogranicza wgląd w dynamiczne cechy układów. Najbardziej klasycznym przykładem tego jest powłoka elektronowa atomów – „chmura” zamiast klasycznie planetarnych orbit. W tym kontekście rozważanie konkretnych cech dynamicznych elektronu uznać można za nieporozumienie. Także problem rzutu jego spinu na kierunek ruchu traci swe ostrze. Czy rzeczywiście? Czy nieoznaczoność jest cechą obiektywną Przyrody, czy też cechą Jej obserwowalności? To już odwieczne pytanie. Choć coraz rzadziej się je słyszy, gdyż kwantowe myślenie zdominowało naszą wyobraźnię, warto przywołać je w kontekście naszych rozważań. 

Masa neutrin. Czy poruszają się z prędkością c? Do niedawna przyjmowano, że masa spoczynkowa neutrin równa jest zeru (niekiedy z dodaniem uwagi: „w granicach błędu pomiarowego”). Uzasadnienie tej tezy wbrew pozorom jest dość proste i logiczne. Gdyby bowiem masa spoczynkowa neutrina nie była równa zeru, to poruszałoby się ono wolniej niż światło. Jeśli tak, to obserwator poruszający się szybciej od neutrina, choćby minimalnie i oczywiście wolniej niż światło, po wyprzedzeniu go, patrząc tym razem do tyłu, stwierdziłby, że pozostawia za sobą antyneutrino. W samej rzeczy. Cząstka, którą wyprzedził, z jego punktu widzenia, teraz oddala się, przy czym kierunek skrętności jest zachowany, co sprawia, że staje się antycząstką. Dodajmy do tego, że neutrino wkręca się w kierunek ruchu w lewą stronę (jak śruba lewoskrętna), a antyneutrino w prawą stronę. Okazuje się jednak, że są to dwie różne cząstki, których właściwości nie mogą przecież zależeć od położenia obserwatora, to znaczy wyboru układu odniesienia. Wykazano to doświadczalnie. Przedstawione powyżej rozumowanie służy za „dowód” tego, że masa neutrina równa jest zeru, a ono porusza się z prędkością światła.

     Czy jest to jednak dowód niezbity? Co na to eksperyment? Już w roku 1995 w Los Alamos oszacowano eksperymentalnie masę neutrin na 0,5 eV – 5 eV. W 1998 r. podczas eksperymentu w urządzeniu Super-Kamiokande (Japonia) wykazano istnienie oscylacji neutrin atmosferycznych. Oscylacje neutrin są właściwie bezpośrednim dowodem na to, że neutrina posiadają masę. A co na to teoria? Otóż Model Standardowy nie przewiduje niezerowej masy neutrin. Do niedawna wprost dominowało przekonanie, że neutrina nie posiadają masy spoczynkowej, jak fotony. Nic dziwnego, że wprowadzenie ich do teorii wprost pociągnęło za sobą konieczność dokonania zmian, powiedziałbym: nieestetycznych już w samym formaliźmie teorii. Wygląda to jednak, jak sztuczne łatanie dziur i sprawia wrażenie niespójności z modelem ogólnym. Masa neutrin jest więc do dziś zagadką pomimo zgodności tego (pełzającego) opisu z eksperymentem. W ogóle, dla obowiązującej dziś teorii standardowej wyjaśnienie wielkości mas także pozostałych cząstek (dlaczego taka, a nie inna?) jest także poważnym problemem, właściwie wyzwaniem na przyszłość. Model Higgsa mimo wszystko nie odpowiada na zasadnicze pytanie: Dlaczego? Droga do zrozumienia wiedzie poprzez strukturalizację cząstek, co możliwe stało się dopiero po wprowadzeniu bytu absolutnie elementarnego (plankonu) i odkryciu dualności grawitacji. Jaka jest więc prędkość neutrin?   

Prędkość neutrin. Niezerowość masy neutrin oznaczać by miała, że ich prędkość mniejsza jest od prędkości światła. Konkluzja ta nie bardzo pasuje jednak, przynajmniej intuicyjnie, do ustalenia, że neutrino i antyneutrino, to dwie różne cząstki (w związku z przytoczonym powyżej „dowodem” na to, że neutrino porusza się z prędkością c). Czy zatem coś tu pachnie niekonsekwencją? Widocznie to, co „z braku laku” dziś uznane jest za „stan wiedzy”, stanowi właściwie tylko „modus vivendi”. Stwierdziłem to nie po raz pierwszy. Dalej podejmiemy próbę zmierzenia się z tematem. Co otrzymamy przyjmując, że neutrino porusza się szybciej niż światło? Zanim odpowiemy, zauważmy, że przytoczony powyżej „dowód” słuszny jest także dla tej sytuacji.

     Sądząc po wyniku wspomnianego wyżej doświadczalnego pomiaru masy neutrina, raczej powinniśmy zaakceptować tezę, że masa tych cząstek nie jest równa zeru. Wraz z tym jednak, obstawanie przy twierdzeniu, że ich prędkość jest mniejsza od c, prowadzi do sprzeczności z twierdzeniem, że nie może taką być. Podałem przecież „dowód” logiczny tego twierdzenia. Nie należy go lekceważyć. Jedynym wyjściem dającym szansę na rozwiązanie kwestii jest przyjęcie za dopuszczalną możliwość, że cząstki te poruszają się szybciej, niż światło. Konsekwencje tego są bardzo interesujące. To także przywróci wiarę w możliwość koherentnego opisu sprawy. 

     Wyjdźmy więc z tego założenia. Od razu zauważamy, że tylko w tym przypadku prędkość neutrina zasadniczo nie może być równa zeru względem ciał należących do naszego podświetlnego świata, nie można traktować tej prędkości jako względną. O względności ruchu można bowiem mówić wyłącznie w odniesieniu do ciał (masywnych), podświetlnych. Z tego powodu energia kinetyczna neutrin też nie może być zerowa, bo nie może być względna. Właśnie przez to, jako niezmiennicza (?), może być energią własną (i jednoznaczną) określonych neutrin, których działanie powoduje rozpady określonych cząstek – właśnie dzięki temu można neutrina wykryć. Neutrina nie posiadają cech lokalności.  

     Zatem, względność ruchu istniejąca w naszym świecie nie może dotyczyć (w naszych oczach) obiektów znajdujących się po drugiej stronie osi wyznaczonej przez niezmienniczą (i nieosiągalną... z obydwu stron?) prędkość c. Nasza względność ruchu nie dotyczy więc neutrin. W samej rzeczy. Gdyby neutrino poruszało się z prędkościami mniejszymi, niż c, możliwa byłaby sytuacja, w której względem jakiegoś obserwatora, jego prędkość byłaby zerowa. Jednak, gdyby możliwa była taka sytuacja, neutrino faktycznie nie istniałoby. Musiałoby się bowiem zdecydować, czy jest neutrinem, czy antyneutrinem. A przecież tożsamość cząstki nie może zależeć od układu odniesienia. W związku z tym zresztą cała materia w oczach nieszczęsnego obserwatora musiałaby się zdecydować na to, czy jest materią, czy też antymaterią. Czym my jesteśmy, nie mamy wątpliwości. My antymaterią staniemy się dopiero w chwili inwersji Wszechświata, za jakieś 10²⁰ lat. Oto jeszcze jedna przesłanka za tym, że neutrino porusza się szybciej, niż światło.

Inne spojrzenie na cząstkę neutrino. Wstępna konfrontacja dwóch wizji

1. Nawiązanie

    W serii artykułów poświęconych plankonom i elsymonom, a także  przy innych okazjach, wspominałem o neutrinach(Tu i dalej nazwa ta obejmuje też antyneutrina i niezależnie od stanu zapachowego.). Sugerowałem między innymi ich nadświetlną prędkość. Oczywiście bazowałem na swych pracach wcześniejszych. W swej książce wspomniałem, że popełniłem coś na ten temat już w latach dziewięćdziesiątych ub. stulecia (wysłałem artykuł do „Problemów”, które, jak się okazało, miały większe problemy ze sobą i niestety po krotkim czasie przestały istnieć). Zawsze mnie intrygowały (problemy z neutrinami). Poświęciłem im sporo miejsca także w artykułach mych blogów, publikowanych w latach 2012-17. A teraz znów popełniam tę niestosowność nie bacząc na „aferę operową”* (i nie bacząc na problem neutrin z supernowej SN 1987 A). Istna opera. Zbadajmy rzecz pomimo, że świat nauki odetchnął z ulgą, gdy okazało się, że „wszystko w porządku”, czyli „zawiniły” po prostu, o zgrozo, wady układu doświadczalnego.

     W badaniach naszych, choć bazować będziemy na ustaleniach znanych i akceptowanych powszechnie, uwzględnimy także to, co wnoszą wyniki rozważań prowadzonych w mych pracach, rozważań w szczególności związanych z postulowaną dualnością grawitacji, oraz, bazującą na niej strukturalizacją materii na poziomie cząstek elementarnych i znacznie niżej. To zrozumiałe, że w tej sytuacji, siłą rzeczy, trzeba będzie odejść od tradycyjnych pojmowań, wyobrażeń, nawyków myślowych, a nawet paradygmatów. Czy słusznie? Zobaczmy, co z tego wyniknie. Jak dotąd wiodło się nie najgorzej. Model Wszechświata przedstawiony w poprzednich pracach jest raczej konsystentny. Czy także słuszny – zadecydują wyniki badań empirycznych (Kto je podejmie?) i antycypowanych (w tych pracach) efektów obserwacyjnych. 

     I jeszcze jedna uwaga. Cząstkom neutrino poswięciłem cztery kolejne artykuły. Należy więc wstrzymać się z pochopnymi wnioskami.

*) Wikipedia: „Według badaczy pracujących w eksperymencie OPERA, polegającego na pomiarze prędkości wiązki neutrin wysyłanych do odległego o 730 km włoskiego laboratorium INFN Gran Sasso, cząstki te przekroczyły prędkość światła w próżni. Prędkość zmierzono ponad 15 000 razy, stwierdzając że była ona większa o 20 milionowych niż prędkość światła. Ustalono, że cząstki docierały do włoskiego laboratorium o 50-70 nanosekund szybciej, niż gdyby się poruszały z prędkością światła. CERN ogłosiło 22 września 2011 roku apel do świata nauki o weryfikację ich odkrycia i ewentualne powtórzenie w drodze niezależnych eksperymentów, mających potwierdzić lub obalić te niezgodne ze szczególną teorią względności wyniki.

     Wyniki tych niepotwierdzonych eksperymentów stały (kontynuuję relację) w sprzeczności z innymi znanymi danymi obserwacyjnymi. Na przykład neutrina powstałe w wybuchu supernowej SN 1987A dotarły na Ziemię trzy godziny wcześniej w stosunku do fotonów (co jest spowodowane tym, że neutrina wydostały się z eksplodującej gwiazdy wcześniej niż fotony). Gdyby neutrina poruszały się z prędkością większą od prędkości światła, a różnica w prędkości byłaby taka, jaką uzyskano w eksperymencie OPERA, to neutrina z tego wybuchu dotarłyby na Ziemię ponad cztery lata wcześniej zanim dotarłoby światło.”

     Dodam od siebie, że istnieje też możliwość innego opóźnienia (znacznie mniejszego, niż 50-70ns), a ostateczny wynik mógł być wynikiem nałożenia na siebie dwóch czynników (rzeczywistej różnicy i wspomnianego błędu). Poza tym prędkości neutrin mają prawo być zróżnicowane (inne tych ze supernowej i inne tych operowych). Co prawda to prawda, nawet jeśli chodzi wyłącznie o istnienie takiej opcji.

     „Po ogłoszeniu wyników eksperymentu wielu skrytykowało sposób jego przeprowadzenia, kilku z naukowców uczestniczących w eksperymencie odmówiło użycia ich nazwisk w ogłoszonych wynikach uważając, że opublikowana analiza danych jest przedwczesna, sugerowano różne możliwe błędy metodologiczne. Ostatecznie wynik eksperymentu został wytłumaczony przez błędne podłączenie odbiornika GPS do komputera mierzącego czas przelotu cząstek.”

     Wszyscy z radością przystali na to. Co my tu mamy? Naukę, czy psychologię? O próbach sprawdzenia tego bądź co bądź zaskakującego wyniku, raczej się nie mówi. Kropki nad i nie postawiono, a jeśli ktoś postawił, to w imię wiary. Gdyby ponowiono, z wynikiem oczekiwanym, byłoby bardzo głośno. Przecież media tylko na to czekają. A gdyby ponowiono, z wynikiem niechcianym, to lepiej wszystko pod dywan. Consensus omnium – tylko nie media (i sponsorzy).

11. Pozostałości (w filozofowaniu) na zakończenie serii

Powróćmy do dualizmu GO (grawitacja « obrót). Powyżej, przy omawianiu sprawy skoncentrowaliśmy się na przyciąganiu, w dodatku zajmowaliśmy się tylko plankonem. Spróbujmy powiązać ten dualizm ze zjawiskami mogącymi zajść w układach o dużej koncentracji materii, szczególnie w sytuacji, w której pojawić się ma efekt grawitacyjnego odpychania. Załóżmy, że mamy do czynienia z rotującym, ściskanym jądrem zapadającego się obiektu. Jego masa staje się już zerowa. Co z jego obrotem? Jeśli wspomniany wyżej dualizm istnieje (albo można go odnieść do tej sytuacji), to, w związku z zerowaniem się masy, obrót powinien znikać. Masywny obiekt zapadając się, w sprzeczności ze zdrowym rozsądkiem, w pewnym momencie (Jakim? Dobre pytanie), zamiast obracać się coraz szybciej bez ograniczeń, zaczyna zwalniać. Coś tu nie gra. Przyśpieszenie ruchu obrotowego jest przecież koniecznością podyktowaną przez zasadę zachowania momentu pędu. Jak wyjść z tego ambarasu? Otóż, aż do momentu, w którym masa staje się zerowa, prędkość obrotu rośnie (choć szybkość jej wzrostu stopniowo maleje do zera) i jest w punkcie zerowym maksymalna, a więc nie zerowa. Tak nawiasem mówiąc, interesujące, jaka jest maksymalna prędkość liniowa podczas takiego obrotu. Intuicja (jej część agresywna) podpowiada, że c, ale to wcale nie takie pewne, bo jest to prędkość zakazana dla materii substancjalnej. Jeśli obiekt zapada się dalej, Pani intuicja twierdzi, że grawitacja odpychająca jest reakcją antyobrotową. Nie koniecznie intuicja. Wystarczy, że masa staje się ujemna. Mamy właściwie złożenie dwóch momentów pędu. Moment pędu (składnik) związany z masą ujemną, skierowany przeciwnie, narasta, powodując na pewnej głębokości zatrzymanie obrotów. A co potem? Silne odpychanie powoduje rozszerzanie się. Czy w tym momencie układ zaczyna obracać się w przeciwną stronę? Intuicja podpowiada, że tak. Jeśli tak, to do czego doprowadzi kolizja obrotów w przeciwne strony, zachodząca głęboko we wnętrzu gwiazdy? Czy do emisji promieniowania (gamma?) na zewnątrz i dzięki temu do „uspokojenia”? Chciałbyś.

Intuicja nie koniecznie musi mieć rację. Układ nie musi wcale obracać się w przeciwną stronę. Nawet się nie zatrzyma, wbrew temu, co powyżej stwierdziłem. Podczas zapadania się, aż do wyzerowania się masy, prędkość kątowa obrotu wzrasta, chociaż coraz wolniej (w związku z maleniem masy). W momencie wyzerowania się masy prędkość obrotu jest maksymalna. Przy dalszym ściskaniu prędkość maleje i dąży do zera w związku ze wzrastaniem masy ujemnej. Czy osiągnie to zero? Chyba raczej nie. Zatrzymanie zapaści następuje znacznie wcześniej. Nie mówimy bowiem o Wszechświecie w momencie poprzedzającym Wybuch, w warunkach koncentracji materii znacznie większej. Zatem prędkość obrotu ulegnie tylko zwolnieniu, by następnie z powrotem wzrastać aż do osiągnięcia stanu masy zerowej, a następnie znów maleć. Nie ma więc mowy o zmianie kierunku obrotu. Czy tak lepiej?

    To tyle w odniesieniu do zapadającej się gwiazdy. Coś innego zapadający się Wszechświat. W nim wszystko, co dotąd wirowało, zatrzymuje się wraz z zatrzymaniem zapaści. To moment, punkt na osi czasu. Dochodzi do odbicia, jak w zwierciadle. Przypomina to neutrino zbliżające się do swego odbicia w lustrze, które jawi mu się antyneutrinem. Rzeczywiście. Zapadający Wszechświat, tak dla przypomnienia, zawierać ma antymaterię. Gdy zatrzymuje się granicznie ściśnięty, następuje odbicie, jakby w zwierciadle, odbicie nowym Wybuchem, wybuchem materii (będącej antymaterią dla antymaterii), a to, co się obracało w np. w lewo, zacznie się obracać w prawo. Do kwestii tej wrócimy gdy zajmiemy się cząstką neutrino. Tam będzie sporo zaskoczeń. By uprzedzić ewentualne zarzuty dodam, że sam Wszechświat jako całość nie rotuje. O tym już wiemy od dawna.

Popuściliśmy znów wodze fantazji. Czy należy powściągać ją cuglami? A kropka nad „i” oddala się w dalszym ciągu. Nawet już jej nie widać. W momencie zatrzymania kontrakcji Wszchświata zatrzymuje się więc też obrót – wszystkiego, co się dotąd obracało, a nie cały Wszechświat, bo on się przecież nie obraca. Czy dotyczy to także plankonów? Chyba nie, gdyż są tworami prawdziwie elementarnymi i nic nie może zakłócić tego czym są, tym bardziej, że nie można wyróżnić żadnego konkretnego kierunku. [Przestrzegam przed próbami wprowadzenia ad hoc, antyplankonów. Po prostu, to nie miałoby sensu, a świadczyłoby o niezrozumieniu istoty rzeczy.] I dobrze, gdyż właściwie stanowią sobą geny ruchu. Wszechświat gotów do wybuchu był z pewnością powszechną statycznością (trzeba lojalnie przyznać, że tylko na „mgnienie oka”). Swoją drogą, czy Wszechświat, jako całość obraca się? (Mimo wszystko zapytałem, bo niektórzy w dalszym ciągu sądzą, że tak.) Z całą pewnością nie, gdyż aby to miało miejsce, musiałby istnieć układ odniesienia, zewnętrzny w stosunku do niego. Poza tym istnienie osi obrotu, czyli uprzywilejowanego kierunku, godziłoby w sposób rażący w zasadę kosmologiczną, której spełnienie warunkuje sens wszystkich naszych rozważań, a przy tym czyni za dość żądaniu pełnej, można by rzec, absolutnej symetrii, jaką reprezentować sobą powinien twór globalny, tożsamy w całej pełni z Przyrodą. Chyba na podobieństwo plankonów... Czy zatem także Wszechświat, z tego samego powodu ma spin 1/2?  ...A może każdy z plankonów to odrębny wszechświat jak nasz (trochę mały, więc z małej litery), trochę podobnie, jak w zakończeniu pierwszego filmu o dwóch facetach w czerni...? Czy mimo wszystko jednak Wszechświat obraca się? Co stwierdzałby wówczas obserwator? Chyba to, że na każdy obiekt działa siła mająca określony kierunek (odśrodkowa siła bezwładności), przy czym w miarę rozszerzania się Wszechświata, siła ta, wobec stałego okresu obrotu, byłaby coraz mniejsza. Oznaczałoby to, że przyśpieszenie ekspansji (jeśli ma miejsce) stopniowo maleje. Wraz z tym Wszechświat rozszerzając się chyba obracałby się coraz wolniej, zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu. Przyśpieszenie malałoby więc jeszcze szybciej. Po jakim czasie osiągnęłoby wartość zero? Mimo wszystko chyba po nieskończenie długim czasie. A przecież materia tworząca wybuchający Wszechświat była ilościowo ograniczona, a to powinno raczej wykluczać nieskończoność. Oprócz tego istnienie wyróżnionego kierunku (siła, oś obrotu) przeczyłoby w sposób jawny zasadzie kosmologicznej. Wniosek? Wszechświat nie obraca się. Do tego samego wniosku doszliśmy sądem, że nie istnieje żaden byt poza Wszechświatem. A może z obrotem plankonu jest dokładnie to samo. Czy zatem jego wewnętrzny moment pędu musi oznaczać istnienie obrotu? Czy możliwe, że to, co my odbieramy jako obrót jest zgoła czymś innym po uwzględnieniu dodatkowych wymiarów?..

Pospekulowaliśmy sobie. Czasami to nawet zdrowo. Na stare lata komórki mózgowe dzięki temu znów rozmnażają się (Zgodnie z pobożnym życzeniem? Czy trzeba odkryć naukowych, by dojść do takiej konkluzji? Jakiej? Że się rozmnażają, czy że zgodnie z pobożnym życzeniem?). 

10. Filozoficzne poklosie

   Przyroda realizuje się w ogromnym zróżnicowaniu form. Zadziwiające, że właściwe jej cechy manifestują się bardzo podobnymi, jeśli nie identycznymi formami opisu i to w różnych skalach. To nie nowość. Powyżej zwróciliśmy uwagę na związek między ruchem obrotowym i grawitacją. Zasada równoważności stanowiła bazę dla ogólnej teorii względności. Z drugiej strony, już dosyć dawno ludzie, którym zwierzałem się ze swych dociekań zwrócili uwagę na podobieństwo moich filozoficznych przemyśleń kosmologicznych z zasadą Macha. Wtedy zupełnie nie myślałem o tym. Dziś warto o Machu wspomnieć. Jego idee filozoficzne wywarły niemały wpływ na Einsteina, choć on ze swą ogólną teorią względności poszedł w zupełnie innym kierunku. Szkoda, a może na moje szczęście (...) Mach nie mógł wiedzieć o grawitacji dualnej (nawet dziś mało kto wie – tylko czytelnicy moich popełnień). Być może Einstein był najbliżej tego (już ponad sto lat temu), ale jego myśleniem zawładnęli matematycy. No i dobrze, że tak się stało (mógłbym pomyśleć). Wszystko ma swój czas. W tych dawnych czasach Mach kierował się wyłącznie intuicją, fenomenalną intuicją, a dziś, grawitacja dualna aż się wprasza, ale silniejsze są ugruntowane procedury. [Jak przy „leczeniu” raka metodą chemioterapii – sukces, gdy przedłużają cierpienie chorego o dwa tygodnie. Najważniejsze, że koncerny farmaceutyczne świetnie na tym zarabiaja].  

    Zasada Macha, choć kontrowersyjna, do dziś ma wpływ na sposób myślenia filozofów i kosmologów. Mówi, że

cała materia we  Wszechświecie jest ze sobą ściśle powiązana, a masa ciała nie jest jego wewnętrzną cechą, ale skutkiem oddziaływania pozostałej materii Wszechświata^[1].

Według zasady Macha,  bezwładność  materii (opór przy przyspieszaniu) nie wynika z własności wewnętrznej materii, ale stanowi miarę jej oddziaływania z całym Wszechświatem. Bezwładność ta występuje tylko dlatego, że istnieje pozostała materia we Wszechświecie. (Wikipedia)

Mógłbym zapytać: Czy zasada Macha nie jest w gruncie rzeczy intuicyjną interpretacją zasady kosmologicznej? Kontrowersyjna przez to, że jest interpretacją. Różnie jest też przyjmowana (na różnych bazach swiatopoglądowych).

   Według innej wersji: inercjalny układ odniesienia określony jest przez uśredniony ruch wszystkich obiektów we Wszechświecie. Oznacza to, że w opróżnionym z materii Wszechświecie nie istnieje układ inercjalny, nie jest on jakością semantyczną. W świetle naszych ustaleń, dodatkowo stwierdzić możemy, że jedyny faktycznie istniejący, inercjalny układ odniesienia określony jest przez moment (miejsce), w którym ruszyła ekspansja hubblowska. Dziś reprezentuje go horyzont Wszechświata. Bazując na tych uogólnieniach i uwzględniając wyniki naszych przemyśleń, stwierdzić możemy, że cechy przyrody, nawet w najmniejszej skali rozmiarów, uwarunkowane są przez najogólniejsze cechy globalne Wszechświata i odwrotnie. [Tak można zinterpretować sedno zasady Macha.] To „odwrotnie” być może jest, z naszego punktu widzenia, jeszcze ważniejsze. Zdania te właściwie równoważne są opinii wypowiedzianej na początku tego postu. Opinia, którą tu wyraziłem pozostaje w ścisłym związku z przyjętym przez nas twierdzeniem, że Początek, wspólny jest dla wszystkiego, co istnieje. Chodzi oczywiście o wyróżniony moment w procesie o charakterze cyklicznym. Wprost uznajemy to za obiektywny fakt przyrodniczy. Oto jeszcze jeden argument dla potwierdzenia faktu zajścia Wielkiego Wybuchu.

    A jak się to ma do naszych ustaleń? Zbiór pytań jest niewyczerpany, nawet nie licząc tego pytania. Tak właściwie należałoby zakończyć ten artykuł. Niestety kropka nad „i” zawieruszyła się gdzieś, a nam przychodzi borykać się z wątkami, które dotąd nie dały o sobie znać w sposób należyty, przy tym zasób pytań jest niewyczerpalny. Na część z nich nawet możemy już odpowiedzieć. Wiemy, że oddziaływania grawitacyjne w skali atomu są bardzo słabe w porównaniu z elektromagnetycznymi, a co dopiero silnymi. Jak pogodzić to z przyjętą przez nas tezą, że źródłem wszystkich oddziaływań jest grawitacja? W tej chwili już nie jest trudno odpowiedzieć na to pytanie. Otóż stwierdzana przez nas masa cząstek jest znikomo mała w porównaniu z masą łączną wszystkich rozdzielonych plankonów tworzących daną cząstkę. Znaczna ich masa jest zamknięta. Grawitacja, jaką wywierają na siebie te cząstki jest więc bardzo słaba. Przypomnijmy sobie „niszę życia”, której istnienie uświadomiłem sobie w refleksji ze znaczkiem (Q) w poście 5, zapisanej inną czcionką. Być może „magiczny” czynnik: 10⁴⁰ wskazuje na gęstość upakowania plankonów w materii percepowalnej przez nas. Siła z jaką oddziałują ze sobą same plankony jest potężna, niewspółmiernie w porównaniu z siłami charakteryzującymi oddziaływania silne (te najsilniejsze). Oto przykład liczbowy. Siła z jaką przyciągają się wzajemnie (grawitacyjnie) dwa plankony z odległości charakterystycznej dla ich rozmiarów, równej ich średnicy, jest około 10³³ razy większa od siły przyciągania między dwoma nukleonami odległymi od siebie o odległość odpowiadającą ich rozmiarom (powiedzmy 10^-16 m). Nic dziwnego, że plankony tak chętnie łączą się ze sobą, tworząc układy z całą pewnością bardzo złożone liczebnie (setki, tysiące, miliony?). Nic dziwnego też, że jądra atomowe są dużo uboższe, gdyż zawierać mogą tylko nieco ponad 270 nukleonów.* „Setki, tysiące, miliony”? Ile właściwie plankonów potrzeba, by utworzyć przyzwoitą cząstkę? Czy dowolnie dużo? Czy nie ma żadnych ograniczeń? Z całą pewnością są. Zdanie na ten temat wyrobić sobie można z lektury artykułów poświęconych plankonom i dualizmowi korpuskularno-falowemu. 

Sprawą naprawdę zagadkową jest geometria Wszechświata. Co jakiś czas motyw ten powraca w naszych rozważaniach. Zbudowaliśmy model elsymonowy materii. Nasze myślenie wzbogaciło się o ten element. Wcześniej przyjęliśmy za obowiązujący model oscylującego Wszechświata, uznaliśmy przy tym, że jego globalna geometria uzasadnia nieustanny (bez zatrzymania) ruch, tylko i wyłącznie „do przodu”, bez zmiany kierunku – w momencie przełomu. Czy model elsymonowy sprzyja poszukiwaniom takiej geometrii? Wskazywałyby na to skojarzenia, które pojawiły się już wyżej, choćby w związku z domniemaną bardzo swoistą rotacją plankonu. A może plankon swoją specyficzną topologią modeluje cały Wszechświat, jest pod względem topologicznym jakby wszeświatem elementarnym, jak komórka elementarna monokryształu? Chyba nie całkiem, gdyż Wszechświat jako całość absolutna nie może rotować. Zasada kosmologiczna wyraża także to. 

*) Przypuszcza się, że możliwe jest istnienie jąder stosunkowo trwałych, zawierających więcej niż 270 nukleonów (tzw. wyspy stabilności). Stosunkowo niedawno udało się wytworzyć jądro o masie 277, zawierające 112 protonów, a ostatnio (2010) otrzymano kilka atomów pierwiastka 117 (Ununseptium 294). Interesujące, że w przyrodzie (tej przez nas percepowalnej) nie istnieją. Te dwie przesłanki prowadzić mogą do wniosku, że naturalne warunki nukleogenezy stanowią o ograniczeniu liczby pierwiastków mogących istnieć w przyrodzie. Warto w tym kontekście przypomnieć sobie, że zanim powstały gwiazdy, istniały tylko trzy pierwiastki: wodór, hel i lit. Daje to asumpt do nowych przypuszczeń o charakterze kosmologicznym. Jeśli bowiem w laboratorium wytworzyć można pierwiastki nie istniejące w przyrodzie, to znak, że warunki stworzone dla tego celu w laboratorium nigdy w naturze nie zaistniały lub też pierwiastki te są nad wyraz nietrwałe i nie zachowały się do dziś, w każdym razie nie mogą powstawać dziś, na przykład w gwiazdach supernowych, bo byłyby do wykrycia. Jeśli więc powstały, zdarzyło się to bardzo dawno, na przykład w kwazarach. Hipotezę dotyczącą zjawisk, jakie zaszły w związku z zapaścią kwazara, w szczególności nukleogenezę pierwiastków superciężkich, przedstawiłem w  artykule drugim poświęconym powstaniu galaktyk. 

9. Magnetyczne cechy materiałowe

W tym kontekście zastanowienie wzbudza to, skąd bierze się paramagnetyzm. Paramagetyzm z jednej strony jest cechą słabego własnego magnetyzmu ciała, a z drugiej, jest reakcją, też słabą, na zewnętrzne pole magnetyczne. To reakcja materiału, w którym brak pełnego uporządkowania cząsteczek i atomów. Chodzi przede wszystkim o gazy i ciecze. To efekt bardzo słaby, gdyż magnetyczne momenty cząstek są zorientowane (w chaosie) dowolnie. Tak, jak w tłumie ludzi zdezorientowanych. W związku z tym chaosem jednak nie można też całkowicie wyeliminować niepełnej kompensacji spinowych momentów magnetycznych poszczegolnych cząstek. Mamy zatem w rezultacie bardzo słabe pole magnetyczne i bardzo niewielką polaryzację pod wpływem pola zewnętrznego. W fazie krystalicznej dają o sobie znać, w związku z uporzątkowaniem struktury, spinowe momenty magnetyczne. Jeśli one się znoszą, to materiał nie wykazuje na zewnątrz magnetyzmu. Jeśli jednak materiał ten znajduje się w zewnętrznym polu magnetycznym, dokonuje się (bardzo słaba) polaryzacja. W zależności od kierunku tej polaryzacji w stosunku do zewnętrznego pola magnetycznego mamy materiały paramagnetyczne i diamagnetyczne. Wszystko zależy od cech sieci krystalicznej i budowy chemicznej. Istnieją materiały, w których spinowe momenty magnetyczne atomów w sieci orientują się zgodnie (ferromagnetyki) i przeciwnie (antyferromagnetyki). Istnieją też materiały, w których momenty magnetyczne „w prawo” nie są równe tym w lewo. To tzw. ferrimagnetyki (ferryty). Są też metamagnetyki, w których orientacja spinowych momentów magnetycznych zależy od temperatury i od zewnętrznego pola magnetycznego. W pewnym momencie, podczas zmian temperatury i zewnętrznego pola, dochodzi wtedy do przemiany fazowej, skokowej zmiany cech magnetycznych. Mogą więc zachowywać się jak ferromagnetyki lub jak antyferromagnetyki.

 Materiały silnie magnesujące się, a także antyferromagnetyki, w zasadzie wszystkie, zawdzięczają swe cechy, możliwości wyeksponwania się spinowych momentów magnetycznych. Możliwe to jest jeśli stanowią strukturę krystaliczną. Temperatura ma wpływ na ich cechy magnetyczne. Jeśli temperatura materiału ferrromagnetycznego przekracza tzw. temperaturę Curie, staje się on paramagnetykiem. Pozostałe materiały magnetyczne tracą swe własności (stają się paramagnetykami) w tzw. temperaturze Neela.

8. Jeszcze raz na temat spinu i rotacji cząstek

A jak to jest z rotacją cząstek? „To wprost oczywiste, że rotują.” O tym, że tak jest, świadczyłoby doświadczenie. Wszystkie cząstki oprócz neutrin oddziaływują elektromagnetycznie. Na ich ruch ma w szczególności wpływ pole magnetyczne. Oznacza to, że każda, nie licząc neutrin, posiada moment magnetyczny. Przy tym istnienie momentu magnetycznego świadczy o istnieniu rotacji (lub drgań). W układzie takim, jak atom, orientacja momentu magnetycznego elektronów pozostaje w ścisłym związku z momentem magnetycznym jądra, jednak o zewnętrznych cechach magnetycznych materiałów decyduje spin elektronów z powłok zewnętrznych w atomach, oraz ułożenie samych atomów w molekułach tworzących makroukłady.  To w bardzo dużym uproszczeniu. Wielkość momentu magnetycznego określonej cząstki zależna jest od jej budowy, a decydującą rolę odgrywa tu jej spin. Dla przykładu, spinowy moment magnetyczny elektronów z orbit zewnętrznych atomów niektórych substancji, w szczególności pewnych metali, ma bezpośredni wpływ na własności magnetyczne materii w stanie krystalicznym (np. ferromagnetyzm). Elektrony z orbit zewnętrznych odpowiedzialne są za geometryczne cechy sieci krystalicznej, a więc także cechy magnetyczne materiałowe. O cechach magnetycznych ciał opowiem w następnym poście – taka jakby cezura.

 Sam spin przy tym, zgodnie z tutejszymi fantazjami, pochodzi od plankonu. Problemem zasadniczym byłoby więc powiązanie struktury plankonowej cząstek z ich cechami określonymi na bazie mechaniki kwantowej i wyznaczonymi doświadczalnie.  Ze spinem nie jest tak prosto, choć modeluje się go w książkach popularnych (i w szkole) jako wirowanie cząstek wokół osi. Łatwo tak modelować, gdy chodzi o elektrony związane, na przykład w atomie. Ale to przypadek szczególny.

  Znamienne, że ten sam spin mają cząstki różniące się między sobą (elektrony, protony). W dodatku wielkość ich spinu nie zależy od tego, w jakich zjawiskach dana cząstka uczestniczy, oraz, czy jest samotna, czy też tworzy jakiś układ z innymi cząstkami. Już to zatem świadczyłoby o tym, że źródło spinu znajduje się gdzieś głębiej w strukturze cząstki – jej oddziaływanie z otoczeniem nie ma wpływau na jego wartość. Świadczy też o pierwotności samego spinu, jako parametru czegoś znacznie mniejszego od danej cząstki. Rozumowanie to prowadzi więc do przypuszczenia o nieelementarności elektronu (i innych cząstek), o istnieniu jakiegoś bytu dużo mniejszego (bo większe byłoby wykrywalne), choć stanowiącego integralny element strukturalny każdej bez wyjątku cząstki. 

To, że także neutrina posiadają spin oznacza, że nie jest on związany z oddziaływaniem elektromagnetycznym, że jest czymś pierwotnym (w sensie struktury, a także w sensie historii – tworzenia sie cząstek w pierwszych chwilach Wielkiego Wybuchu. Ciekawe, że mechanika kwantowa powołała do życia byt nazywany spinem. A przecież bazą „oddziaływaniową”  mechaniki kwantowej jest elektromagnetyzm (a nie grawitacja). Po prostu, by w doświadczeniu wszystko zgadzało się z teorią, trzeba było do teorii wprowadzić jakiś element nie mający żadnego związku z elektromagnetyzmem. Nie znaczy to, że jego fizyczna natura jest zrozumiała. Jeśli tutejsze rozważania są słuszne, to bliscy jesteśmy tego zrozumienia.

 Jak dotąd nie istniał punkt zaczepienia dla sądów zakładających strukturalność cząstek nazywanych elemenarnymi (pomijając kwarkową strukturę hadronów, ale same kwarki...). A przecież do wniosku o istnieniu struktury doszliśmy (tuż powyżej) na podstawie przesłanek powszechnie znanych, choćby tej, że spin cząstki nie zależy od jej masy. Znacznie więcej na ten temat będzie w artykułach traktujących o cząstce neutrino. 

   Sądzę, że młodym nie zaszkodzi więc także zastanowić się nad tą zdawałoby się marginalną kwestią: Czy elektron (lub jakakolwiek inna cząstka) obraca się? „Ależ oczywiście” – w odpowiedzi, nikogo nie zaskakuje. Ale przecież źródłem spinowego momentu pędu elektronu jest, zgodnie z powyższymi fantazjami, moment pędu jednego z plankonów. Zatem, czy ten gigant (na przykład elektron) w porównaniu z malusieńkim plankonem, mając w dodatku symetrię nie koniecznie kulistą (albo na tyle duży, by ją posiadać), obraca się? Jeśli tak, to jak to manifestować się powinno w doświadczeniu? Chyba raczej nie spinem mającym swe źródło we własnościach pojedyńczego plankonu. Zatem nie obrót danej cząstki określa jej spin (zauważyłem to już wcześniej). Tak zresztą się sądzi i określa się spin jako parametr nierozłączny każdej cząstki, wynikający z jej natury kwantowej – co wcale nie wyjaśnia sprawy, co najwyżej werbalizuje niezrozumienie. Słusznie więc, że nie chodzi o obrót samej cząstki. W samej rzeczy. Gdyby bowiem spin cząstki określał jej własny, całościowy moment pędu, zbiór możliwych „osobistych” momentów pędu cząstek byłby znacznie bogatszy, jeśliby nie był wprost liczbą dowolną i zależną oczywiście od ich masy i wpływu otoczenia (od zewnętrznych pól). Byłaby więc mowa o rotacji cząstki, na przykład wskutek działania zewnętrznych pól. A jednak mamy spin, na przykład 1/2 (Elektronu, protonu, itd.).  Kogo to z Was młodych zastanowiło? Dla potwierdzenia tego wniosku zauważmy, że moment pędu ciała obracającego się zależy od jego masy, ściślej: od jego momentu bezwładności. Jak to możliwe więc, by ten sam moment pędu posiadał elektron i proton, cząstki o tak różnych masach? Teraz już wiemy jak odpowiedzieć na to pytanie. Po prostu, spin nie pochodzi od samej cząstki, nie zależy od jej cech „zewnętrznych”, lecz jest jej parametrem pierwotnym i pochodzi od „jakiegoś” podstawowego elementu jej struktury, na tyle elementarnego, że jest jednakowy dla prawie wszystkich cząstek. Czy plankonu? Wszystkie drogi prowadzą do... 

Mamy więc wyjaśnienie (Czy tylko dla laika?), dlaczego wiązanie spinu cząstki z jej własnym obrotem wokół osi „nie jest słuszne”. W książkach popularno-naukowych podkreśla się, że ten „obrót cząstki” to tylko upoglądowienie czegoś znacznie bardziej złożonego, że wynika z zależności o charakterze matematycznym („Istnienie spinu wynika z symetrii obrotowej funkcji falowej cząstki” – za Wikipedią). Ale nie wyjaśnia się dlaczego nie jest słuszne utożsamianie spinu z ruchem wirowym cząstki. Nie wszyscy są fizykami, ale czy sami fizycy, poza wymową równań, widzą więcej? A jednak, jak widać, okazuje się, że chodzi nie tylko o „uwarunkowania kwantowe” i „charakter relatywistyczny” spinu, albo o „czysto matematyczny” sens tej wielkości. Widzę w tym potwierdzenie słuszności koncepcji o istnieniu bytu absolutnie elementarnego, niezależnie zresztą od tego, czym by był. 

Ale to jeszcze nie wyjaśnia naturalnej rotacji cząstek (poza spinem). Tu nie wystarcza stwierdzenie, że oddziaływują z otoczeniem. A jak nie ma otoczenia, to cząstka nie obraca się? Czy to tylko naiwne dywagacje? 

    By się nie rozpraszać, nie tworzyć łańcucha przypuszczeń i spekulacji ostatecznie prowadzących do nikąd, ograniczmy się w konkluzji  do hipotezy, że źródłem naturalnej rotacji, nawet ciał, jest istnienie spinu plankonowego. Spin plankonowy stanowiłby więc praprzyczynę obrotu wszelkich ciał. Ruch obrotowy intryguje i intrygował od zawsze, a jego opis, to rzecz na razie powierzchowna, powiedzmy: fenomenologiczna. To mi przypomina leczenie objawowe bez wnikania w przyczyny. Czy dotarliśmy do przyczyny, czy już wiemy skąd nogi rosną? [Przypomnijmy sobie intelektualne przygody i perypetie z wiadrem napełnionym wodą – Newton, Mach, Einstein.] 

    Warto zwrócić uwagę (nie po raz pierwszy) na to, że masa Plancka jest bardzo duża w porównaniu z masą każdej cząstki, jest wprost niebotyczna. Moment pędu Plankonu w związku z tym stanowi chyba parametr dominujący, wprost rządzi całą cząstką, a jej ewentualna rotacja własna stanowi czynnik na ogół pomijalny. Nie dziw, że ma to wpływ na cechy dynamiczne samych cząstek, a także układów, zbiorów cząstek związanych ze sobą, a nawet na ciała stanowiące zespoły skondensowanej materii, w szczególności gdy chodzi o zjawisko rotacji. Plankon rządzi do tego stopnia, że oddziaływania cząstki z otoczeniem, a także cechy jej wewnętrznej budowy, modyfikują tylko w ograniczonym stopniu jej naturalną rotacyjność (uwarunkowaną plankonowo). Dlatego właśnie mówi się o spinowym momencie pędu cząstki niezależnie od jej stanu dynamicznego. Przy deterministycznym podejściu, rzecz nabiera wagi. W spojrzeniu głębiej, ku strukturze cząstek, prawda nie zaciera się wskutek nieoznaczoności. Sądząc po tym wszystkim można przypuszczać, że naturalny ruch obrotowy wszystkich ciał ma swe źródło w spinie plankonowym. Czy to cząstka subatomowa, czy to Kula Ziemska. Ruch obrotowy jest niejako genetyczną cechą każdego tworu materialnego, a tym genem jest spin plankonowy. Być może tu tkwi rozwiązanie kwestii rotacji w ogóle.         [Czy tylko rotacji w sensie geometrycznego obrotu? Ogólniej chodzi o cykliczność. Czego? Także Wszechświata! Dla starożytnych nawet pojęcie czasu bazowało na cykliczności. Liniowość czasu jest pozorna, powiedziałbym: lokalna. A Wszechświat oscyluje, nie dlatego gdyż mnie (albo jemu) się tak chce, lecz dlatego, gdyż zbudowany jest z plankonów stanowiących ATOMY wszelkiego bytu materialnego, więc ich własności, między innymi istnienie rotacji, muszą decydować o cechach Wszechświata. O proszę, znów mamy zasadę Macha. Oj te skojarzenia.]

    Należałoby jeszcze dodać, że w przypadku ciał makroskopowych, rozkład przestrzenny orientacji spinów plankonowych, w uśrednieniu jest zerowy i tylko dlatego przy opisie rotacji ciał nie bierze się go pod uwagę, a decyduje wyłącznie istnienie pary sił działających na ciało. Doszliśmy do tego bazując na dualiźmie grawitacji i ruchu obrotowego. „Doszliśmy”, ale podkreślić należy, że to wszystko jest hipotezą, którą trzeba zweryfikować.

A czy ktoś zastanowił się, już z czysto filozoficznego powodu, dlaczego 1/2, a nie na przykład 1/3? Wiem, to wychodzi z obliczeń. Ale dlaczego to, a nie coś innego? Czy dlatego, że „na dwoje babka wróżyła?”, dwie strony medalu? Połowa jakiejś całości tak samo prawdopodobna? Istnienie alternatywy? Ekspansja i kontrakcja? 

No właśnie, kontrakcja Wszechświata (oscylującego). Poczas inwersji, u szczytu ekspansji, nastapi, jakby zmiana orientacji spinów, a co za tym idzie, też momentów magnetycznych i (automatycznie) odwrócenie ładunków elektrycznych na przeciwne. W pewnym momencie będzie to energetycznie korzystniejsze. I wtedy materia stanie się antymaterią. Wszechświat podczas kontrakcji zbudowany będzie z antymaterii. Stanie się materialny podczas (następnego) Wielkiego Wybuchu. Może to tylko czcze fantazje, ale warto zastanowić się. Znakomita większość stwierdzi, że nie warto. A ilu się zastanowi? Już tylko po to, by wykazać czarno na białym, że to wyłącznie bzdura. Przyjmę to orzeczenie pod warunkiem, że ktoś rzeczywiście wykaże. Przyjmę z radością, jako ten, który przyczynił się do badań obalających te wszystkie herezje.  

Od plankonu zaczyna się wszystko, a on?... A może chodzi o to, że każdy ruch w danym momencie ma jeden z dwóch możliwych zwrotów, zatem w danym momencie reprezentowana jest połowa możliwych ruchów, jakie by nie były? Nieco inaczej przewidywałem to zanim doszedłem do wzoru (3). Czasami nie zawadzi trochę pofilozofować (nawet w roli chłopka roztropka). A trochę mniej „naiwnie”? Zmiana rotacji na przeciwną oznacza zwrot przeciwny momentu pędu.

Powyżej przedstawione zostały kolejne etapy (osiem) rozumowania. Wcale nie jest pewne, że na tym sprawa się kończy. Co do jednego mam przekonanie: niezależnie od wyników badań bardziej zaawansowanych profesjonalnie, nastąpił określony postęp w zrozumieniu sprawy, choćby na poziomie „filozofowania”. A w krytyce jest czego się czepiać – rzecz najważniejsza.        

7. Różne masy cząstek, a jednak ten sam spinowy moment pędu

    Zadziwiające, że plankon, tak bardzo mały przecież, posiada moment pędu charakteryzujący na przykład elektron. Zadziwiające nie mniej to, że cząstki różniące się między sobą, także masą, mają ten sam spin, w dodatku równy spinowi plankonu. Jak to wyjaśnić mając na myśli aspekt strukturalny? Fenomenologicznie świadczy to o istnieniu wspólnego dla wszystkich cząstek elementu strukturalnego (nawet jeśli mowa o bozonach mających spin całkowity). Świadczy bezpośrednio o istnieniu struktury. Jak dotąd struktury cząstek nie rozważano. Nawet nie wyciągnięto wniosku, zdawałoby się oczywistego, o istnieniu wewnętrznej srtuktury. Po prostu nie było za co złapać (lub myśli bujają w innych rewirach). Teraz już jest. Właśnie plankon swym spinem manifestuje swą wszechobecność jako „aktywny” element każdej cząstki. I chyba nic dziwnego. Przecież masa pojedyńczego plankonu jest bardzo wielka w porównaniu z masą wszystkich cząstek (ok. 10^20 raza), a w związku z tym właśnie, jego „osobisty”  moment pędu dominuje bezwzględnie w każdej cząstce. Prawda, że proste? Jeśli wszystko to jest prawdą, to można przypuszczać, że spin elektronu (i innych fermionów), jest wypadkową wielkiej liczby (nieparzystej) połówkowych spinów wszystkich plankonów tworzących go (wszystkie oprócz jednego znoszą się wzajemnie). A jednak: „Jak mogą się znosić, jeśli wszystkie są identyczne?” Otóż chodzi nie tyle o spiny (1/2), co moment pędu nierozróżnialnych (z osobna) plankonów. Chodzi o układy plankonów wprost połączonych ze sobą (masa grawitacyjna tych układów tylko w znikomym stopniu przekracza wartość zero). Energetycznie uprzywilejowaną powinna być w tym przypadku forma, w której momenty pędu (kręty) sąsiadów wzajemnie zorientowane są przeciwnie (moment pędu jest wielkością wektorową), co daje układowi kręt zerowy. Być może nawet tak właśnie (a nie inaczej) plankony są ze sobą połączone. Daje to możliwość otrzymania tak fermionu, jak i bozonu. Przedstawia to schematycznie poniższy rysunek, mający upoglądowić rzecz, która stanowi faktycznie tylko jeden z aspektów większej złożoności. Tu nie uwzględnia się na przykład, zakładanego istnienia trzech rodzajów połączeń tworzących elsymony: czworościanu i dwunastościanu i sześcianu. Krzyżyki i kółka symbolizują przeciwne zwroty wektorów krętu. Dla przypomnienia, fermiony mają spin połówkowy, a bozony całkowity (na tym rysunku zerowy).

   Można więc sądzić, że spin jest pierwotną cechą każdej cząstki, rodzajem „atawizmu” wskazującego na to, że wszystko zaczęło się od plankonu. Czy to wyjaśnia sprawę? To dopiero początek (jeśli mądrzejsi ode mnie nie uznają, że właśnie na tym wszystko się kończy). Kontynuujmy... Rzecz dotyczy w jednakowym stopniu fermionów i bozonów, przynajmniej w pierwszym przybliżeniu. Najbardziej reprezentatywną grupę bozonów stanowią fotony o spinie równym 1. Widzimy to na rysunku poniżej. 

Dwa połączone ze sobą plankony nie mogą zatem utworzyć fotonu, gdyż zgodnie z modelem przedstawionym na pierwszej parze rysunków, spin dwóchpołączonych plankonów równy byłby zeru (a nie równy jedności). W dodatku, foton jako kwant pola elektromagnetycznego, posiadać powinien w swej budowie elementy strukturalne ładunku elektrycznego, wbrew temu, co można było sądzić z nagła na bazie samych rysunków.  [Tak na marginesie: foton. Dlaczego jego prędkość jest wieksza od prędkości wszystkich cząstek masywnych? Już to notabene oznacza niezmienniczość tej prędkości. Po prostu, jego masa grawitacyjna równa jest zeru – nie posiada on bezwładności (nie przeciwstawia się siłom, więc jest najszybszy – tak można dydaktycznie rzecz skomentować).] W oparciu o przesłanki powyższe i wcześniejsze, przypuszczać można, że foton jest obiektem posiadającym dwa bieguny. Zbudowany jest z dwóch, chyba identycznych członów, posiadających (każdy z nich) spin 1/2. Tu przypominamy sobie modelowanie chromosomowe z eseju poprzedniego. To nas jakoś zbliża do przypuszczeń dotyczących elektronów, pozytonów i ich anihilacji. Na rozwinięcie tego tematu chyba jednak za wcześnie, pomimo skojarzeń chromosomalnych w artykule na temat dualizmu korpuskularno-falowego.  A kwarki?

     W rzeczywistości z całą pewnością nie chodzi o zabawę klockami. Nawet jeśli sama koncepcja ma jakieś szanse korespondować z tym, co może być prawdą przyrodniczą, droga ku rozwikłaniu zagadki mimo wszystko ginie w dosyć gęstej mgle. To przecież dopiero pierwsze kroki w tym systemie zapatrywań, ku zrozumieniu struktury mikroświata, która wbrew rosnącym w głąb bytu fluktuacjom kwantowym, dana jest opisowi jednoznacznemu, wprost deterministycznemu. Tak mi się widzi (przez okulary przeciwmgłowe). Sądzę, że w odniesieniu do skali plankowskiej (a nie skali subatomowej, uwarunkowanej przez obserwable), jest to możliwe. [Przypomnijmy sobie deterministyczne wyjaśnienie efektu tunelowego w poprzednim eseju.] Herezje? Kto doczytał do tego miejsca i się gniewa, niech ma za to. Niezależnie od tego gratuluję, że dotrwał, a jeśli zechce kontynuować, zostanie wynagrodzony kolejnymi herezjami. Ciekawość, to...   

     A kwarki i cała reszta? Wprawdzie model kwarkowy, wraz z kwantową teorią pola, opisuje elegancko wiele rzeczy (poza nieszczęsną grawitacją), ale o elementarnej strukturze cząstek już formalnie zaelementarnionych, nie wiemy nic. Pole do popisu dla młodych (tylko tych, którzy mają cierpliwość czytać, bo są wystarczajaco ciekawi – takich jest coraz mniej). Fluktuacje kwantowe, struny, supersymetria... Chyba jednak nie tędy droga, w każdym razie dla mnie. Supersymetria? À propos, od dosyć dawna zajmuję się z dużą dozą zaangażowania zliczaniem skwarków* w śląskich kluskach.

Celem badań (do których namawiam młodych) byłoby poznanie zasad budowy elsymonów trwałych, to znaczy tych, które mogą w ogóle istnieć. Nieistotne, że po zaistnieniu, choć po upływie określonego czasu, w większości rozpadają się one wskutek ingerencji zzewnątrz (na ogół neutrin, zgodnie z jedną z tutejszych hipotez). Ale to już inna sprawa. Zwróćmy uwagę, że masa plankonu jest znacznie większa od masy każdej z cząstek, którymi zajmuje się fizyka współczesna, bo około 2,4·10²² raza od masy elektronu. Przyczyna tego jest już nam znana. Godne podkreślenia jest to, że znów zamanifestowała się jedność świata, co może stanowić kryterium poprawności obranej drogi, w każdym razie zaspokaja wymogi prezentowanych tu fantazji i poczucia estetyki (mam nadzieję, że nie „szczególnego”).

*) Skwarki – odpowiedniki kwarków w supersymetrii.