Религия и наука

Существует мнение, что задача философии сводится к поиску ответов на два вопроса: 1) есть ли бог? 2) как стать счастливым?

Хокинг называет законы природы божественным разумом. Имея в виду подобные высказывания, видный теолог Поль Тиллих заметил, что только физики способны употреблять слово «бог» без всякого смущения. Верит ли при этом физик в бога или является атеистом, он неизбежно прибегает к подобной метафоре, когда говорит об окончательных законах, как о проявлении божественного разума.

Вайнберг приводит любопытные рассуждения членов комитета палаты представителей по науке, космосу и технологиям при обсуждении вопроса, продолжать ли строительство сверхпроводящего суперколлайдера, или свернуть все работы, пока еще не поздно. Когда я, пишет Вайнберг, обрисовал, как в процессе изучения элементарных частиц мы открываем законы, которые становятся все более согласованными и универсальными, что существует красота этих законов, отражающая что-то, что встроено в структуру вселенной на самом глубоком уровне, последовал вопрос, а поможет ли это нам найти бога?

Нашим суждениям можно придавать самый разный смысл, делает вывод Вайнберг. Если вы хотите, скажите, что бог – это энергия. Но не смущайтесь при этом, что вас превратно поймут, заявив однажды, что кто-то обнаружил бога в кучке угля. Поэтому, если это слово имеет для вас хоть какую-нибудь ценность, вам следует уважать то, в каком смысле оно исторически употреблялось, особенно сохраняя те различия, которые не дают смыслу одних слов смешиваться со смыслом других.

Да, Эйнштейн однажды выразился в том смысле, что он верит в бога Спинозы, проявляющего себя в гармонии всего сущего, а не в бога, занимающегося судьбами и деяниями людей. Однако весь наш опыт на протяжении истории науки показывает об обратном движении – изучая сущее, мы движемся к холодной безличности законов природы.

И первый великий шаг в этом направлении заключался в демистификации небес. Ключевым было наблюдение Ньютона, что один и тот же закон тяготения управляет и движением Луны вокруг Земли, и движением тела, падающего на поверхность нашей планеты. Сегодня нам все более понятен принцип Коперника: ни одна космологическая теория не должна восприниматься всерьез, если в ней нашей Галактике приписывается какое-то особое место во вселенной.

Органическая и человеческая жизнь также потеряли свой покров таинственности. В начале 19 века Юстус фон Либих и другие химики-органики показали, что не существует препятствий к лабораторному синтезу ряда химических соединений, связанных с феноменом жизни.

Возможно, что довольно странным на этом фоне выглядит заявление Шредингера о том, что мы настолько продвинулись в понимании материальных основ нашей жизни, что можем сделать вполне убедительный вывод – сегодняшние законы физики не могут описать это явление. Однако эти доводы, относящиеся к 1944 году, которые он высказал в своей книге «Что такое жизнь?», сводились к тому, что генетическая информация, управляющая живыми организмами, слишком устойчива для того, чтобы вписаться в мир непрерывных флуктуаций. Специалисты по молекулярной биологии показали, что он не принял во внимание устойчивость, которую могут порождать химические процессы, известные как катализ энзимов.

Проблема несовместимости современной теории эволюции и веры в заинтересованного бога не относится к логике. Можно вообразить, что бог установил законы природы и привел в действие механизм эволюции с намерением, чтобы когда-нибудь в результате естественного отбора возникли люди, однако существует реальная несовместимость темпераментов. Хотя мы и далее будем восторгаться красотой окончательных законов природы, мы не обнаружим, что жизнь или разум имеют особый статус во вселенной. Мы не откроем также никаких стандартов моральных ценностей. Моральные принципы можно обнаружить где угодно, но только не в законах природы.

Джон Уилер был поражен тем фактом, что согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, невозможно точно сказать, что физическая система обладает определенными значениями таких величин, как координата, энергия или импульс, пока эти величины не измерены прибором какого-то наблюдателя. С точки зрения Уилера, чтобы придать смысл квантовой механике, необходим какой-то тип разумной жизни. А разумная жизнь не только обязана была появиться, но должна продолжать распространяться на вселенную, чтобы рано или поздно каждый бит информации о физическом состоянии вселенной стал бы доступен наблюдению. Заблуждения подобного рода проистекают из доктрины позитивизма, которая утверждает, что наука должна иметь дело только с теми вещами, которые можно наблюдать.

Другие физики исходят из представлений о квантовой механике, основанных на понятии волновой функции, описывающей не только атомы и молекулы, но и лаборатории и наблюдателей в них, причем законы, которыми управляет эта функция, не зависят от существования наблюдателей.

Конечно, есть такие константы, например, массы элементарных частиц, которые меняются от места к месту или от одного момента времени к другому, более того, от одного слагаемого в волновой функции вселенной к другому. Если бы это было так, то все ученые, изучающие законы природы, должны были бы жить в той части вселенной, где константы природы имеют значения, приемлемые для эволюции разумной жизни.

Вайнберг обращается к следующей аналогии. Пусть существует планета Земля-штрих, во всех отношениях совпадающая с нашей, кроме одного: люди развили там физику, ничего не зная об астрономии. Получая откуда-то извне определенное количество энергии, равное 1,99 калорий на один квадратный сантиметр, там подумали бы, что эта фундаментальная величина явно имеет божественное происхождение. Нашлись бы физики, которые доказывали бы, что все константы когда-нибудь найдут свое объяснение в окончательных законах физики, а их приемлемость для существования жизни – это просто случайность. На самом деле, и те, и другие были бы неправы. Когда обитатели другой планеты обрели бы знание астрономии, они узнали бы об источнике тепла и солнечного света. А физик-скептик понял бы, что люди на этой планете живут в мире, получающем определенную порцию тепла и света просто потому, что ни в одном другом мире они не могли бы жить.

Складывается впечатление, что чем больше фундаментальных физических принципов открывается, тем меньшее отношение к нам они имеют. Например, в 1920-х годах считалось, что единственными элементарными частицами являются электрон и протон, из которых состоим мы сами и весь мир. Когда были открыты новые частицы, например нейтрон, ученые сначала думали, что они составлены из электронов и протонов. Сегодня все сильно изменилось. Мы не совсем понимаем, что значит элементарность частицы, но уже выучили важный урок, что вхождение частиц в состав обычного вещества не имеет никакого отношения к тому, насколько они фундаментальны. Почти все частицы, чьи поля содержатся в уравнениях современной стандартной модели частиц и взаимодействий, так быстро распадаются, что они не могут находиться в составе обычного вещества и оказывать какое бы то ни было влияние на человеческую жизнь.

Электроны являются существенной частью окружающего нас мира, а частицы, называемые мюонами и тау-лептонами, едва ли имеют отношение к нашей жизни. Но в том виде, как это выглядит в наших теориях, электроны ни в коей мере не кажутся более фундаментальными, чем мюоны или тау-лептоны. Никто еще не обнаружил никакой корреляции между тем, что важно для нас, и тем, что важно для фундаментальных физических законов. Большинство верующих и не верующих узнают что-либо о существовании бога вовсе не из научных открытий. Тем не менее, многие открытия кажутся такими парадоксальными и с трудом поддающимися логике научного объяснения, что их волшебный эффект порождает не только рациональные настроения, но и некие проблески верования.

Обратимся к доказательствам существования бога в современной науке.

Наука объясняет бога, а бог – науку. Так пишет Хайш Бернард, видный специалист по астрофизике, исследователь специфической разновидности света или электромагнитного квантового вакуума (поля нулевой точки), ученый из исследовательской лаборатории Локхид, занимавшейся разработкой спутников-шпионов и физикой Солнца.

В основе современной науки лежат такие идеи, как материализм, редукционизм и вера в случайность.

Материализм – это вера в то, что реальность состоит исключительно из материи и энергии – то есть вещей, которые можно измерить в лаборатории или наблюдать в телескоп. Все остальное – это иллюзии или игра воображения.

Редукционизм – это вера в то, что сложные вещи можно объяснить через анализ их составляющих. Примером может служить то, что сознание порождается элементарными химическими процессами в мозгу.

Вера в случайность – это убеждение в том, что природные процессы подчиняются законам вероятности в рамках возможного.

А как с пониманием природы вселенной?

Первая проблема. Ключевым фактором космологических инфляционных теорий являются квантовые флуктуации (колебания, случайные отклонения физических величин от их средних значений). Проблема состоит в том, что квантовые флуктуации предполагают существование квантовых законов. Если бы не существовало квантовых законов, как и любых других, ничто не могло бы происходить. Нет законов – нет действия. Рождение вселенных в результате работы квантовых законов, инфляционных полей, описываемых теорией струн, возможно только при условии существования этих самых законов, полей, свойств, которые мы принимаем на веру.

Вторая проблема. Мы не можем наблюдать ни одну другую вселенную даже в принципе, поскольку любые попытки проводить замеры во вселенной с другими фундаментальными законами природы приведут к таким же результатам, как попытка исследовать Луну при помощи микрофона или записать музыку при помощи телескопа. Приходится принимать на веру существование бесконечного числа незримых вселенных.

Третья проблема. Если люди представляют собой некие физические сущности, случайно возникшие в хаотичной вселенной, тогда получается, что в нашей жизни не может быть никакой высшей цели. Тогда на чем основан морально-этический фундамент общества и цивилизации?

Слово наука используется в двух очень разных значениях:

-эпистемология говорит нам, что наука – это способ исследования реальности;

-онтология говорит нам, что наука – это концептуализация самой реальности, но в этом случае получается, что речь идет о сциентизме, слепой вере в науку.

Русский астрофизик Николай Кардашев предложил следующую типологию цивилизаций:

-к первому типу относятся цивилизации, которые овладели энергетическими ресурсами планеты;

-ко второму типу – цивилизации, овладевшие энергетическими ресурсами звезды;

-к третьему типу – цивилизации, овладевшие энергетическими ресурсами целой галактики.

Эпистемология науки утверждает, что мы живем в физической вселенной, состоящей из материи и энергии, и любые проявления вселенной можно понять через поведение ее первичных составляющих: молекул, кварков, или, возможно, суперструн. Предполагается, что разобрав вселенную на подобные части, мы сможем понять ее механизм. Такова вселенная редукционистов – вселенная, где все может быть сведено к поведению частиц материи и энергии.

Итак, наука рассказывает нам о физической реальности и ничего не может сказать о нефизических реальностях. Но это не означает, что их не существует.

Х.Бернард выдвигает предположение о том, что эволюция живых организмов может происходить путем сочетания чисто физических детерминистических процессов и нефизической склонности к порядку и информации. Живым существам свойственно стремление к порядку и самоорганизации, что предполагает наличие высшего порядка. У живых существ эти свойства возникают спонтанно в результате элементарных физических процессов.

Тейяр де Шарден, палеонтолог, был уверен в том, что эволюция имеет место, но у нее к тому же есть цель. Он ввел термин точка Омега для обозначения той цели, к которой стремится сознание в процессе эволюции и на пути к окончательному объединению. Эволюцией движет влечение жизненных форм к будущему состоянию совершенства, а поэтому речь идет не о случайных мутациях.

И, возможно, вселенная на самом деле движется к некоему состоянию эсхатологического совершенства, а не сказывается в бездну энтропии.

Энтропия – это мера неупорядоченности в системе мира, или проще, мера усталости мира. Пока есть раскаленные звезды и сравнительно холодные планеты - это определенный порядок, или космос. Если когда-нибудь звезды остынут, и энергия окажется равномерно распределенной по всей вселенной, это будут хаос – следствие возрастания энтропии. Можно привести и бытовые примеры. Известно, что порядок в доме нужно поддерживать, а беспорядок образуется сам собой. Если периодически не чистить компьютер, его начинает глючить. Это проявление возрастания энтропии – самопроизвольного перехода порядка в хаос.

Теория хаоса показывает, каким образом микроскопические причины могут повлечь за собой непредсказуемые макропоследствия. А при рассмотрении явлений квантового уровня все становится еще более неопределенным. Современные физические теории суперструн и М-теория (мембранная теория) указывает на существование микроизмерений – иных измерений, перпендикулярных по отношению к нашему четырех мерному пространству. Эта теория представляет собой сугубо математические построения, не получившие до сих пор никаких экспериментальных подтверждений.

Даже самые компетентные физики, не специализирующиеся на этих теориях, признают, что не все понимают. В середине 1990-х годов Эдвард Виттен и другие физики-теоретики обнаружили веские доказательства того, что различные суперструнные теории представляют собой различные предельные случаи неразработанной пока 11-мерной мембранной теории. Эта теория была создана с целью объединения фундаментальных взаимодействий. В качестве базового объекта используется так называемая «брана» (многомерная мембрана) – протяженный двухмерный или с большим числом измерений объект.

Открытие Э.Виттена ознаменовало вторую суперструнную революцию. Когда он дал название М-теории, то не уточнил, что обозначает М, предположительно потому, что не чувствовал за собой права давать название теории, которую не мог полностью описать. Предположения о том, что может обозначать М, стало игрой среди физиков-теоретиков. Одни говорили, что М обозначает мистическая, магическая, другие – матричная и мембранная. Кто-то заметил, что это перевернутая заглавная буква его фамилии.

Об уникальности солнечной системы

Солнечная система находится в особом положении в Галактике. Дело в том, что скорости вращения волны плотности в месте расположения Солнца на радиусе диска и скорость вращения Солнца по галактической орбите примерно равны. Это означает, что Солнце находится вблизи так называемого коротационного круга, на котором выполняется условие равенства скоростей твердотельного и дифференциального вращений. Можно предположить, что в каждой галактике есть лишь один коротационный круг, который является в ней выделенным местом.

Солнце вращается почти синхронно с волной плотности, и это должно создать специальные условия для эволюции протосолнечного облака.

Итак, Солнце – вовсе не рядовая звезда на периферии Галактики, оно находится в особом месте. Наша солнечная система удалена от центра Галактики на две трети ее радиуса, она находится в точке покоя, здесь пространство-время плоское, а в других частях оно искривленное, а в центре Галактики оно вновь спрямляется.

Ученые приходят к выводу о том, что природа вселенной зависит от значения всего шести чисел – физических констант. Например, соотношение между силами гравитационного и электрического взаимодействия. Одно из чисел описывает силу взаимодействия между двумя нуклонами при образовании углерода – элемента, составляющего основу всей жизни на Земле. Астроном Фред Хойл идентифицировал в качестве определяющего фактора при образовании углерода, из которого мы состоим, особый резонанс, позволяющий углероду накапливаться в результате трех-шагового процесса (тройной альфа-процесс), протекающего внутри звезд. Он показал, что отличие силы взаимодействия между нуклонами всего на десятые доли процента (а именно эта сила определяет упомянутый выше резонанс), количество углерода в природе было бы намного меньше.

Критический диапазон силы взаимодействия, в рамках которого возможно образование обитаемых вселенных, составляет 4%.

Некоторые ученые считают, что если бы сила взаимодействия между нуклонами отличалась от нынешней всего на 0,4%, то углеродная жизнь во вселенной была бы невозможна, ибо тогда звезды производили бы почти исключительно один углерод, либо один кислород, но не оба вещества вместе.

Если перемножить шесть чисел друг на друга, мы получим общую вероятность возникновения подходящей среды во вселенной: 1/720. Для этого надо пытаться один раз бросить шесть игральных костей, чтобы на всех было по 6 точек.

Поле нулевых колебаний

Чтобы понять, что представляет собой поле нулевых колебаний, представьте себе старинные механические часы с маятником. Если не заводить часы, то сила трения рано или поздно заставит маятник остановиться.

Теперь представьте себе, что маятник становится все меньше и меньше, пока не достигает атомарных размеров – а значит, начинает подчиняться законам квантовой физики, среди которых принцип неопределенности Гейзенберга: ни один квантовый объект не может пребывать в полном покое. Любому объекту микроскопических размеров свойственны некоторые остаточные колебания – результат квантовых флуктуаций.

Радио, телевидение, сотовые телефоны – все они работают за счет передачи или приема электромагнитных волн. Видимый свет тоже представляет собой подобную волну, только намного более высокой частоты. Еще выше частота у таких излучений, как ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи, гамма-лучи, поскольку все они находятся за пределами видимого спектра.

В квантовой теории существует стандартная процедура применения принципа неопределенности Гейзенберга по отношению к электромагнитным полям – ибо, распространяясь в пространстве, электрические и магнитные поля колеблются наподобие маятника.

Согласно этому принципу, в любой точке пространства всегда присутствуют некоторые электромагнитные колебания на каждой возможной частоте. Если сложить между собой эти нескончаемые флуктуации, мы получим фоновое море света, чья совокупная энергия воистину колоссальна. Это и есть электромагнитное поле нулевых колебаний.

Эти колебания называют нулевыми, поскольку, несмотря на то, что их потенциал энергии огромен, они все же представляют собой наинизшее возможное энергетическое состояние. Все другие энергетические процессы протекают на фоне этого нулевого состояния и накладываются на него.

Возьмите любой объем пространства и извлеките оттуда все – иными словами, создайте вакуум. Но после этого у вас останется поле нулевых колебаний. Конечно, мы можем вообразить себе подлинный вакуум, где нет совершено ничего. Однако в реальности квантовый вакуум пронизан полем нулевых колебаний с его бесконечным спектром электромагнитных волн.

Есть старое изречение о том, что природа не терпит пустоты. В действительности природа пустоты просто не знает. Вакуума как состояния полной пустоты (абсолютное ничто) просто не существует в природе. Законы квантовой механики постулируют, что вакуум представляет собой поле нулевых колебаний – состояние парадоксов и возможностей – бурлящее море из пар элементарных частиц, энергетических флуктуаций и силовых возмущений, которые то и дело обретают и утрачивают существование.

Это поле может служить источником различных квантовых бед, подлинно технологической магии. Вполне возможно, что оно станет бесконечным источником энергии, доступной везде, а может быть, даже откроет нам путь к воздействию на гравитацию и инерцию.

Таким образом, квантовый вакуум представляет собой отнюдь не пустое, но предельно насыщенное пространство. Только по традиции используется термин «квантовый вакуум».

Мы не можем наблюдать поле нулевых колебаний в силу того факта, что оно представляет собой наинизшее возможное энергетическое состояние. Мы могли бы воспринимать его только через контраст – как мы воспринимаем многие другие явления. Ваш глаз работает за счет того, что позволяет свету падать на затемненную сетчатку. Однако, если бы ваш глаз был наполнен светом, то в нем не было бы тьмы для создания контраста. Именно этот эффект мы имеем в случае поля нулевых колебаний. Оно ведет себя подобно ослепительному свету, которые мы не можем воспринимать, поскольку нет контрастного фона.

Это поле находится везде – и внутри нас, и вне нас, пронизывая каждый атом нашего тела – и в результате мы оказываемся слепы к его присутствию. Видимый нам мир света – это добавочный свет, существующий на фоне поля нулевых колебаний и поверх его.

В действительности, все несколько сложнее. Трудно представить, что в совершенно темной комнате ваши глаза не могут зафиксировать ни малейших свидетельств поля нулевых колебаний. Даже если предположить, что невидимость этого поля обусловлена его идеальной размерностью, не допускающей ни малейших контрастов, все равно должны быть видны некоторые малейшие отклонения. Фактически принцип неопределенности Гейзенберга гласит, что в каждой точке вселенной должна присутствовать световая энергия.

А еще он гласит, что энергия не может излучаться достаточно далеко, чтобы мы зафиксировали ее как обычный свет. Таким образом, у нас есть свет (электромагнитное излучение), который обретает существование, но затем мгновенно исчезает. И все же совокупный эффект его существования состоит в том, что энергия присутствует повсюду.

У нас нет ни малейших сомнений в том, что все пространство наполнено энергией нулевых колебаний. Нет сомнений и в том, что есть множество явлений, которые очень хорошо объясняются наличием энергии нулевых колебаний. Поэтому есть смысл воспринимать эту энергию как некое реальное явление и сосредоточиться на изучении его проявлений вместо того, чтобы категорически отрицать ее на основании того, что этого не может быть.

Сила Казимира

Одно из важнейших следствий принципа Гейзенберга – это сила Казимира. Мы знаем, что можем устранить часть поля нулевых колебаний вместе с энергией нулевых колебаний из пространства между двумя металлическими пластинами и при этом получить измеряемые последствия. Римский поэт и натуралист Лукреций еще в 50 году до н.э. упоминал о явлении, когда две металлические пластины слипаются между собой. Чтобы осознать природу данного факта, ушло почти 2000 лет. В 1948 году голландский физик Хендрик Казимир теоретически обосновал этот эффект, показав, что он может быть результатом действия электромагнитного поля нулевых колебаний.

Теперь это явление называется сила Казимира: сила действует между двумя металлическим пластинками и представляет собой разновидность лучевого давления. Если проводить аналогии, то следует указать на эффект деформации пластиковой бутылки, которую закрыли в горах, где атмосферное давление на 30% ниже, чем на уровне моря. Электромагнитное излучение, включая свет, оказывает на предметы давление подобного рода. Например, Солнце давит на хвост пролетающей кометы, отталкивая его в сторону.

Если мы поднесем близко две пластинки из любого электропроводящего материала, то согласно законам электромагнетизма, все электромагнитные волны, чья длина превышает промежуток между пластинками, подавляются. Иными словами, они исключаются из промежутка между пластинками. Это же касается и поля нулевых колебаний.

Подобно стенкам принесенной с горы бутылки, пластинки подвергаются давлению силы, направленной внутрь, поскольку в диапазоне длинных волн излучение нулевых колебаний между ними отсутствует, тогда как с наружной стороны оно остается таким же, как и прежде. Эта разница и составляет силу Казимира. Данная сила становится ощутимой лишь в тех случаях, когда пластины разделены очень малым расстоянием – намного меньше миллиметра. Чем ближе сведены пластины, тем больше сила, прижимающая их друг к другу.

И это логично, поскольку при сближении пластинок подавляется излучение нулевых колебаний на все более коротких волнах, а следовательно, давление снаружи становится все более сильным. Пластины не могут быть бесконечно гладкими, поскольку размеры составляющих их атомов все-таки конечны, а значит, процесс сокращения зазора придется остановить в тот момент, когда дальнейшему сближению станут препятствовать шероховатости.

Более того, металлические пластины не действуют как проводник на нулевые колебания, длина волны которых сопоставима (или меньше) с размером атомов, из которых состоит пластина. Тем не менее, если поверхности достаточно гладкие, то прижимающая их друг к другу сила может стать весьма заметной.

Сила Казимира уже на практике сказывается в микротехнологиях, вызывая такое явление, как прилипание – нежелательное взаимное притяжение между микроскопическими частями технологических узлов.

Творение

И сказал бог: да будет свет. И стал свет. Свет представлен в Библии как первое проявление творения. Но как он мог возникнуть, если Солнце, Луна и звезды сотворены были только на четвертый день?

Может быть Библия – это древняя аллегория, чья цель состоит в том, чтобы разъяснить верующим суть и последствия добра и зла, а не законы физики?

Обратимся к уравнению Ньютона F=ma. Оно было введено как некий постулат, который сам Ньютон не вывел. Постулат – это такое правило, относительно которого делается допущение, что оно верно, а доказать его или вывести из других правил не можешь. Вы например, допускаете, что 1+1=2, но доказать этого вы не сможете, вы просто допускаете, что абстрактные числа работают определенным образом.

Уравнение движения, известное как второй закон Ньютона, означает, что, если вы подвергаете объект воздействию определенной силы, он приобретает некоторое ускорение. При этом, чем большей массой обладает объект, тем меньше будет ускорение, если вы не увеличите силу.

Инерция

Итак, Ньютон, а за ним все физики сделали допущение, что всей материи присуще такое свойство, как масса, которая представляет собой меру инертности объекта, его способности сопротивляться ускорению.

В чем же причина инертной массы? Физики порой объясняют наличие массы так называемым принципом Маха. Однако этот принцип проработан не до конца, и он не объясняет такое наблюдаемое явление, как мгновенное дальнодействие, само существование которого входит в прямое противоречие с теорией относительности А.Эйнштейна.

Учеными было высказано предположение о том, что масса представляет собой иллюзию. Материя сопротивляется ускорению вовсе не потому, что обладает неким внутренним свойством под названием масса (как постулировал Ньютон), а потому, что поле нулевых колебаний противодействует любому ускорению. Если облечь все это в метафизические термины, вселенная напоминает некое фоновое море квантового света (электромагнитное поле нулевых колебаний). Всякий раз, когда вы толкаете какой-либо материальный объект, этот свет генерирует силу, которая препятствует ускорению. Именно в результате действия этого квантового света материя, из которой состоит наш мир, кажется плотной и стабильной.

Результатом исследований стала статья «Инерция как сила Лоренца в поле нулевых колебаний», авторами которой стали Г.Путхофф, Б.Руэд, Х.Бернард.

Суть в следующих положениях. Теория кварков была выдвинута в 1964 году. Экспериментальное подтверждение существования двух кварков, составляющих протон – верхнего и нижнего – было получено в начале 1970-х годов. Через семь лет теория расширила число кварков до 6, разбив их на три пары – верхний -нижний, очарованный - странный, истинный - красивый. К началу 1990-х годов 5 из 6 кварков были обнаружены экспериментально. Истинный кварк был обнаружен в лаборатории Ферми.

А несколько месяцев спустя на орбитах других звезд были обнаружены планеты размером с Юпитер: были зарегистрированы некие покачивания звезд в результате гравитационного воздействия на них каких-то массивных небесных тел.

А вот с теорией инерции дела обстояли иначе. Она возникла словно ниоткуда. Описать инерцию как электромагнитную силу – это был совершенно новый шаг.

Прежде всего следует принять за факт, что квантовый вакуум состоит не только из электромагнитной энергии нулевых колебаний. Есть и другие поля и энергии нулевых колебаний, связанные с сильным и слабым взаимодействиями.

Есть мнение, что все три типа взаимодействия – электромагнитное, сильное и слабое – на самом деле являются разновидностями единого всеобъемлющего взаимодействия. Возможность повлиять на массу, инерцию и гравитацию переходит из сферы научной фантастики в сферу интересов реальной физики.

Если это так, то слова: да будет свет! представляют собой очень глубокое высказывание. Инерция – это свойство материи, которое придает ей плотность – именно она делает вещи вещественными. Связь между полем нулевых колебаний и инерцией предполагает, что наш плотный стабильный мир материи непосредственно зависит от ежесекундной поддержки со стороны первозданного моря квантового света.

Отсюда следует вопрос: если в основе физической вселенной лежит некая фундаментальная световая реальность, тогда как мир пространства и времени выглядит с точки зрения светового луча? Иными словами, как выглядели бы вещи, если бы мы двигались со скоростью света?

Теория относительности вполне определенно высказывается по этому вопросу. Если бы мы двигались со скоростью света, то все пространство сжалось бы для нас в одну точку, а все время схлопнулось бы в один миг. В системе отсчета света время и пространство отсутствуют.

Но сказать, что в основе нашего материального мира (привычной трехмерной реальности с ее неумолимым бегом времени) лежит некая разновидность света, который сам по себе не знает, ни времени, ни пространства, значит впасть в мистику. Однако в контексте изложенного, это математически верное утверждение и оно основано, во-первых, на теории о поле нулевых колебаний с точки зрения стохастической электродинамики, во-вторых, на специальной теории относительности.

Следует сделать примечание. Теория стохастической электродинамики смотрит на квантовую физику как бы с обратной стороны. Признавая, что принцип неопределенности Гейзенберга требует, чтобы электромагнитные флуктуации обладали энергией нулевых колебаний, теория считает, что все может быть наоборот, по крайней мере, математически. Иными словами, электромагнитные флуктуации поля нулевых колебаний могут приводить к принципу неопределенности Гейзенберга. А если принят этот как бы вывернутый вывод, то дальше можно осуществить расчеты с использованием еже только обычной классической физики. В силу этого, теория СЭД является очень ценным инструментом для математических расчетов, а вовсе не альтернатива в физике.

Вернемся к свету. Есть еще более интригующий момент. С точки зрения квантовой физики, свет распространяется маленькими пучками энергии под названием фотоны. Рассмотрим отдельный фотон. С момента своего возникновения он мчится со скоростью света до тех пор, пока не натолкнется на какой-нибудь объект, который его поглотит или уничтожит.

Если вы посмотрите на какое-нибудь тусклое пятно в ночном небе, например, на огромную галактику Туманность Андромеды, то увидите свет, который с вашей точки зрения летел от своего источника к сетчатке глаза 2 миллиона лет. Но с точки зрения самого луча, ситуация выглядит иначе. Вместо того, чтобы излучиться из какой-то далекой звезды в галактике Андромеды и мчаться через всю вселенную, каждый фотон, образно говоря, видит, как он родился и сразу же впитался в нашу сетчатку. Это один краткий скачок, который, согласно специальной теории относительности, вообще не отнимает времени у фотона.

А все потому, что в системе отсчета частицы, движущейся со скоростью света, все расстояния сокращаются до нуля и время схлопывается в ничто. С точки зрения фотона, он мгновенно перескакивает из одной точки в другую, поскольку в его мире расстояний не существует. Фактически, мы можем сказать, что фотон родился ради того, чтобы куда-то приземлиться, и он достиг точки назначения в один миг – пусть даже ему пришлось, с нашей точки зрения, преодолеть 2 млн. световых лет.

А может ли вообще существовать фотон, у которого нет точки назначения? Если направить луч прожектора в ночное небо, нам останется неизвестным, где закончит свой путь луч света. Мы заставили фотоны родиться и направляем их куда угодно. Однако с точки зрения самого фотона, он совершает мгновенный скачок куда-то. Если направить луч лазера на черную поглощающую поверхность в лаборатории можно точно замерить, сколько он потребляет энергии из своего источника за единицу времени. Затем можно направить луч лазера в различные точки ночного неба. Если есть направление, где на пути луча не встретится ни один объект, способный поглотить испускаемые лазером фотоны, прежде чем они достигнут хаббловского горизонта (это предельное расстояние, на котором мы можем наблюдать вселенную), потребление энергии должно уменьшиться: некоторые фотоны не излучатся, поскольку у них нет точки назначения.

За этими физическими фактами, вероятно, стоит глубокий смысл, истина об одновременной взаимосвязи всех вещей. Эта связь может послужить нам лучше понять природу вселенной, истоки пространства и времени, этих иллюзорных явлений, которые кажутся нам весьма реальными.

Свет творения

Специальная теория относительности – глубокая и тонкая область физики. Эта теория основана на свойствах света. Тогда как сам свет в собственной системе отсчета не ощущает времени и пространства, именно замеры световых сигналов определяют время и пространство в нашей системе отсчета.

Рассмотрим следующий парадокс. Радиосигналы представляют собой форму света – свет с очень большой длиной волны. Представьте себе, что вы посылаете радиосигнал в систему звезды Альфа Центавра – и он отправляется с вашего передатчика со скоростью света. Затем вы садитесь в космический корабль и мчитесь вслед за сигналом, вполовину меньше световой. С какой скоростью будут убегать от вас радиоволны, если станете преследовать их на скорости, вполовину меньше их собственной?

Как ни парадоксально – со скоростью света! Тогда вы ускоряетесь и начинаете двигаться вслед радиоволнам со скоростью 90% от световой. Но радиоволны по-прежнему уходят от вас со скоростью света. Даже если достигнете 99% скорости света, они будут удаляться от вас точно так же.

Этот парадокс видится еще более загадочным, если вспомнить, что коллега, которого вы оставили возле передатчика, тоже видит, что волны удаляются от него со скоростью света, несмотря на то, что он покоится, а вы несетесь вслед за ними на скорости 99% световой. Мало того, когда вы летите со скоростью 99% от световой, он наблюдает, что вы движетесь всего на 3 000 км в сек медленнее, чем радиоволны, тогда как согласно вашим собственным замерам, эти волны удаляются от вас со скоростью света.

Вопреки нашему обыденному представлению, время и пространство – это не различные понятия. В обыденной жизни мы никак не спутаем 10 сек и расстояние в 10 км. Однако законы относительности указывают, что это вполне можно, когда речь идет о релятивистском движении (движении на скоростях, близких к скорости света, описывается законами специальной теории относительности). Так получается в силу особого значения, которое приобретает свет в теории относительности.

Теория относительности

С точки зрения классической физики кажется, что специальная теория относительности ставит повозку впереди лошади. Вместо абсолютного времени и пространства, которое наполнено эфиром, где распространяется свет, Эйнштейн назвал фундаментальным явлением, распространение которого определяет течение времени и протяженность пространства. Можно даже сказать, что свет создает пространство-время. Но можно предположить также, что свет (в форме вселенского электромагнитного поля нулевых колебаний) также создает и поддерживает мир материи, которая наполняет пространство-время. Отсюда, наверное, и появляется смысл фразы: да будет свет.

Тем более, что в собрании легенд иудейской каббалистической традиции, известном как Агада, говорится, что свет, сотворенный в самом начале, есть не тот же самый свет, что излучает Солнце, Луна и звезды. Свет первого дня был таким, что с его помощью человек мог бы одним взглядом обозреть мир из конца в конец. И далее: предвидя порочные и грешные поколения времен потопа и Вавилонской башни, бог скрыл его, однако в мире грядущем вновь явит его тем, кто достоин, во всем первозданном великолепии.

Большой Взрыв

Около 14 млрд. лет назад произошел Большой Взрыв, но что послужило его причиной? Откуда происходит первозданный материал для этого взрыва и когда началось время? Если расчеты верны, то в течение первых 300 000 лет во вселенной еще не было стабильной материи, а только электромагнитное излучение. Видимый свет и представляет собой такое излучение. Единственная разница между микроволнами, инфракрасным излучением и видимым светом, ультрафиолетовым, рентгеновским излучением и гамма-излучением состоит в длине волны и количестве переносимой энергии. Все это – разновидности электромагнитного излучения. В самом общем смысле мы вполне можем назвать их светом. Тогда мы сможем отождествить свет из Бытия с электромагнитным излучением, которое сопровождало Большой Взрыв.

Эпоха излучения закончилась 14 млрд. лет назад, ее следы сохранились в фоновом (реликтовом) излучении температурой всего 2,7 градуса по Кельвину. Речь идет о радиосигнале, который пронизывает вселенную.

Бог и единая теория

Широкую известность получила книга английского астрофизика Стивена Хокинга «Краткая история времени» (1988), где он пишет следующее. Если мы когда-нибудь создадим полную теорию, тогда сможем вплотную заняться вопросом о том, почему существуем мы и вселенная. И если мы отыщем ответ, то это будет наивысший триумф человеческого разума, ибо мы поймем разум бога.

До этого, видимо, еще довольно далеко. Мы же погорим о самом акте творения. Каким образом появилась физическая вселенная? Каким образом были сформированы свойства пространства и времени? Каким образом возникли и поддерживаются свойства материи? Не следует ли нам воспринимать законы физики как проявление божественных идей, а не как границы его потенциала.

Мы выяснили, что самое фундаментальное свойство материи – масса. Именно масса делает вещи плотными, реальными и ощутимыми для нас. Но масса – это иллюзия. Качество, которое характеризует массу, а именно – сопротивление ускорению – может оказаться сугубо электромагнитным явлением. Не на это ли указывали древние мыслители, которые подчеркивали взаимосвязь между миром материи и трансцендентными нематериальными сферами.

Тогда получается, что когда мы говорим о творении мира, то взгляд «сверху вниз» - это откровение. А взгляд «снизу – вверх» это физика. Но в обоих случаях речь идет об одном и том же процессе творения. И тогда мы можем сказать просто и однозначно: бог есть!

Пространство и время

Специальная теория относительности гласит, что свойства пространства и времени определяются движением света. Я, пишет Х.Бернард, утверждаю, что движение света на самом деле может создавать пространство и время. Согласно гипотезе о поле нулевых колебаний как источнике инерции, наиболее фундаментальное свойство материи – масса – тоже создается светом.

Святой Августин в 4 веке высказал мнение, что время не является изначальным вечным фактором мироздания, а пространство не является изначальной беспредельной пустотой, в которой бог явил материю. Он утверждал, что время и пространство обрели существование лишь при творении материальной вселенной. Сказать такое легко, а представить себе практически невозможно, поскольку наши способности к визуализации коренятся в тех же концепциях пространства и времени. Мы, фактически, не можем думать вне их.

Но как нам подходить к формулировке мыслей, которые не подразумевают пространства и времени априори?

Мы можем представить себе область пустого пространства – но как представить истинное ничто за пределами пустоты и вообще без протяженности? Как представить состояние подлинного безвременья?

Наша точка отсчета требует, чтобы текущему моменту предшествовал предыдущий, а тому – еще более ранний, и так до бесконечности.

В 1995 году Ст.Хокинг и Джеймс Хартл сформулировали теорию, где применили квантовые условия к сингулярности Большого Взрыва, к тому мгновению, когда из точки с бесконечной плотностью возникла вселенная. Но они продемонстрировали, что не было ни первого мгновения, ни исходной точки с бесконечной плотностью. Зачем человеку слишком много внимания уделять промежутку времени мене 1/1000 секунды?

Дело в том, что зрение и слух реагируют логарифмически, а не линейно. Представьте пять уровней звука: шепот, нормальный разговор, крик, рок-музыку и рев реактивного двигателя. Каждый из них приблизительно в 1 000 раз громче предыдущего. Мы воспринимаем эти усиления звука как равные между собой, поскольку различия в каждом случае составляют десятку в одной и той же степени, в данном случае – в третьей. Тройка является логарифмом тысячи. Если бы наш слух не реагировал логарифмически, мы бы не могли различать звуки даже в гораздо более узком диапазоне мощности – от детского крика до беседы и шепота.

То же самое касается восприятия света. Люстра из трех рожков дает вам возможность включить свет мощностью в 60, 120 и 180 ватт. Войдите в совершенно темную комнату и включите одну лампочку. После тьмы перемена будет разительной. Добавление одного и того же количества света будет не таким уж ощутимым. Однако при усилении света в равное количество раз (например, вдвое), нам кажется, что яркость каждый раз увеличивается одинаково, поскольку удвоение, утроение сродни логарифмическому увеличению.

Однако никто не знает, как ощущалось бы время в экстраординарных условиях, существовавших, когда возраст вселенной составлял 1 миллисекунду. Стабильной материи не было, только энергия, которая двигалась во всех направлениях в миллиарды и миллиарды раз более интенсивно, чем она движется в центре Солнца сегодня.

Однако, если наше восприятие времени аналогично восприятию звук и света, то время мы то же ощущаем логарифмически. И если это действительно так, тогда интервал от 10 в минус 24 степени секунды (одна миллионная одной миллиардной одной миллиардной секунды) до одной миллисекунды приблизительно сопоставим (с погрешностью не более чем вдвое) с интервалами от одной миллисекунды до 14 миллиардов лет. А это совершенно меняет наше отношение к этим как будто бесконечно малым промежуткам времени.

А если мы вернемся назад еще почти на такой же логарифмический интервал, то попадаем в момент, называемый «планковский промежуток времени». Этот промежуток имеет особое значение в квантовой физике, поскольку считается, что на этом уровне время становится расплывчатым.

Фактически Ст.Хокинг и Дж.Хартл продемонстрировали, что в то первозданное мгновение, когда вселенная пребывает в состоянии высочайшей энергетической плотности, между измерениями пространства и времени еще нет отчетливого разделения. И если мы попытаемся математически максимально углубиться в прошлое, то в пределах планковского промежутка время заворачивается в пространство и расчеты начинают вести нас вперед во времени вместо того, чтобы уткнуться в ноль.

Чтобы попасть на Северный полюс, надо идти на север, однако, миновав эту точку, ты снова начинаешь двигаться на юг, и тут уж ничего не поделаешь.

В контексте квантовых законов, как мы их сегодня понимаем, в истории вселенной нет нулевого момента времени, а значит, не может быть и времени, которое предшествовало бы ему.

Кто-то скажет, что это решает вопрос о том, как началась вселенная, поскольку с этой точки зрения вообще не было времени, когда бы она не существовала. Очень изящный способ доказать, что вселенная существовала во все времена в прошлом, притом, что его прошлое не было бесконечным.

Однако, я утверждаю, пишет Х.Бернард, что все это согласуется с эзотерическим учением о том, что творение является не актом, свершившимся во времени, но скорее непрерывным поддерживанием физической вселенной, которую мы воспринимаем как нечто, начавшееся очень и очень давно.

Из царства Абсолюта все это выглядит как непрерывный и вечный (но при этом ременный) процесс. Бог не отступил в сторону, придав вселенной движение. Вопреки представлениям 18 века, бог не похож на часовщика, который смастерил механизм, накрутил пружину и больше уже не вмешивается в работу своего изделия. Бог питает и поддерживает вселенную каждый миг в непрерывном акте творения. Творение не произошло, оно происходит.

Механизмом этого непрерывного творения может являться непрерывный поток световой энергии в форме поля нулевых колебаний квантового вакуума – ведь в системе координат этого поля тоже нет пространства и времени. Тогда с научной точки зрения вопрос стоит так: могут ли квантовые флуктуации поля нулевых колебаний служить теми факторами, которые обеспечивают стабильность материи и управляют процессами на атомном уровне.

Об атоме

Мы обычно представляем себе атом как ядро, вокруг которого вращаются электроны, словно планеты вокруг своего солнца. Однако в этом образе есть существенная ошибка. В отличие от планет, электроны обладают электрическим зарядом, тогда как огромное количество положительных и отрицательных зарядов внутри атомов, составляющих планеты, взаимно нейтрализуют друг друга. Более того, по законам электродинамики при круговом вращении заряженные частицы (электроны вокруг ядра) должны терять энергию, испуская ее в виде излучения.

В книге о воде есть описание вращающихся электронов

Согласно этим классическим представлениям, электрон на своей орбите вокруг ядра должен стремительно утрачивать энергию, вследствие чего он будет опускаться по спирали вниз и грохнется на ядро через приблизительно одну миллионную миллионной доли секунды. В результате атом станет нестабильным.

Именно эта проблема подтолкнула Нильса Бора в 1913 году к формулировке одного из первых квантовых законов, положивших начало созданию квантовой механики, которая пришла на смену классической физике для описания процессов внутри атома.

Простая идея об электроне, вращающемся вокруг ядра (без применения квантовой механики) может быть вполне жизнеспособной, если мы примем в расчет наличие поля нулевых колебаний.

Исследования атома водорода, проведенные профессором Бостонского университета Дэном Коулом, показали следующее. Если допустить, что электрон действительно теряет энергию и при этом принять в расчет ту энергию, которую он получает от непрерывных толчков со стороны флуктуаций поля нулевых колебаний, то мы можем математически воспроизвести сложное квантовое поведение электрона в атоме водорода в его основном состоянии. Вот источник стабильности атома!

Флуктуации вакуума (поле нулевых колебаний) играют важнейшую роль в физике, они служат источником всех вещей и явлений, заявил в 1985 году британский астрофизик сэр Уильм Мак-Кри. Он говорит о том, что время является одним из измерений, как это следует из специальной теории относительности, но настаивает на том, что этим дело не ограничивается. Должен быть еще какой-то фактор, который встряхивает нашу реальность и движет ею. Нечто такое, что превращает ход времени в динамическое явление. И он отождествляет это нечто с квантовыми флуктуациями поля нулевых колебаний.

Давайте поразмышляем об радиоактивном распаде атомов. Анализ на содержание углерода-14 – это широко известный способ датировки ископаемых материалов возрастом в тысячи или десятки тысяч лет. Нормальный углерод – это углерод-12, химический элемент с шестью протонами и шестью нейтронами в ядре. А ядро углерода-14 содержит шесть протонов и восемь нейтронов. Такой углерод образуется в атмосфере Земли в результате ее бомбардировки космическими лучами, и он нестабилен, т.е. радиоактивен.

На радиоактивности углерода-14 основан метод датировки. Благодаря постоянной бомбардировке атмосферы космическими лучами наш воздух (а значит и все живые существа, которые его вдыхают) содержит углерод-12 и углерод-14 в строго фиксированных пропорциях. Когда же живой организм умирает и перестает дышать, циркуляция воздуха через его организм прекращается; новый углерод-14 больше не поступает, а уже имевшийся в организме начинает распадаться, превращаясь в углерод-12.

Период полураспада углерода-14 составляет около 5 700 лет. А что служит толчком к распаду, каков его механизм?

Распад углерода-14 происходит внутри атомного ядра. Другого типа переход происходит, когда электроны на атомных орбитах перескакивают с одного энергетического уровня на другой, излучая при этом свет определенной спектральной линии. Существуют буквально миллионы таких спектральных линий, свойственных разным химическим элементам.

В астрономии известна водородная линия Бальмера, это ярко-красная линия (6562 ангстрема), которая присутствует в спектре многих звезд и других космических объектов. Эта линия порождается электроном, которые перед этим каким-то образом поднялся на нестабильную орбиту электронной оболочки атома водорода. Возможно, в результате столкновения с другими атомами. Когда же этот электрон возвращается на более стабильную орбиту в атоме, он излучает водородную спектральную линию Бальмера. Этот процесс называется «спонтанное излучение», и весь математическая вероятность, управляющая этим процессом, называется «коэффициент Эйнштейна А».

Спонтанное излучение ставит перед нами в точности тот же вопрос, что и радиоактивный распад. Что подталкивает электрон к этому скачку на менее высокий уровень. Но если мы в данном случае скажем, что причину нужно искать в квантовых флуктуациях поля нулевых колебаний – это будет нечто большее, чем догадка. Помимо спонтанного излучения существует конкурирующий процесс под названием «вынужденное излучение». Оно происходит тогда, когда фотоны, имеющие в точности нужную длину волны, подталкивают электрон к этому переходу. Это явление лежит в основе работы лазера.

Вынужденное излучение описывается через математическую величину под названием «коэффициент Эйнштейна В», перемноженную на количество фотонов, ударивших электрон.

Между коэффициентом Эйнштейна А и В существует определенное взаимоотношение. Более того, применив немного алгебры, можно (почти) механически представить коэффициент А как коэффициент В, перемноженный на поле нулевых колебаний. Иными словами, спонтанное излучение приближается по своим параметрам к вынужденному излучению, как если бы оно было вызвано полем нулевых колебаний, а не обычными фотонами. Остается лишь расхождение в два раза.

Таким образом, мы можем прийти к выводу, что электроны перескакивают на более низкий уровень под воздействием реальных фотонов плюс фотонов из поля нулевых колебаний. А если реальных фотонов поблизости не оказывается, поле нулевых колебаний справляется с этим делом самостоятельно. Опять мы видим указание на то, что поле нулевых колебаний может играть роль вселенского хронометра и источника физических процессов.

Есть все основания предположить, что поле нулевых колебаний обеспечивает как стабильность, так и динамику физической вселенной. Более того, возникает соблазн видеть в нем ключевой фактор непрерывного устойчивого процесса творения мира.

Число вселенных

Завершилось ли развитие науки? Биологи трудятся над задачей составления эволюционной цепи от неодушевленного первобытного бульона, в котором варилось все, до человека разумного. Нейробиологи пытаются разобраться, каким образом химические процессы в мозгу порождают сознание. Но материя ли порождает сознание, почему не наоборот? Может быть прав был великий Платон, предположив, что источником мира материи является некий мир форм или идей?

Теория множественных миров, являющаяся одной из интерпретаций квантовой механики, постулирует существование бесконечного числа двойников каждого человека. Чтобы понять, рассмотрим следующие факты.

В ядре химического элемента фтора содержится 9 протонов, а количество нейронов колеблется от 8 до 14. Эти разновидности химического элемента (фтора), отличающиеся друг от друга количеством нейронов, называются изотопами. Большинство из них очень радиоактивны.

Например, фтор-17 спонтанно распадается с образованием кислорода-17 в среднем за одну минуту – таков его период полураспада. Иными словами, у нас есть порция фтора-17, а через минуту остается половина ее и половина кислорода-17. Еще через минуту оставшаяся половина порции фтора тоже наполовину превратится в кислород, в результате останется четверть порции фтора-17 и тори четверти кислорода-17. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока последний атом фтора-17 не превратится в кислород-17, что займет довольно много времени: дни, недели, даже годы.

А теперь представьте себе один атом фтора-17. Что можно сказать о его периоде полураспада? Период полураспада отдельного атома определяется через вероятность того, что по истечении определенного времени атом фтора-17 превратится в атом кислорода-17. Если по истечении этого времени распад не происходит, то вероятность того, что он произойдет, растет с каждым мгновением. Вероятность распада будет постоянно стремиться к 100%, но никогда не достигнет этого значения.

Таким образом, исследование распада одной порции фтора-17 или определение, когда отдельный атом фотора-17 превратится в кислород-17, должны проводиться путем прямых замеров. Однако, если замеры не проводятся, то, согласно законам квантовой механики, происходит нечто необычное и даже загадочное.

Представьте, что вы поместили один атом фтора-17 в коробочку и закрыли крышку. Ждете 1 минуту, это период полураспада. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, названной в честь Н.Бора, на этот момент атом в коробочке не является ни фтором-17, ни кислородом-17, он пребывает в смешанном состоянии, которое можно описать либо как наполовину фтор-17, наполовину кислород-17, либо как чередование этих элементов. Чем больше проходит времени, тем дальше это состояние смещается в сторону кислорода-17. Иными словами, состояние кислорода-17 преобладает все больше.

Очень было бы интересно понаблюдать такое призрачное состояние половина наполовину, или четверть на три четверти, или три восьмых на пять восьмых. Однако квантовая механика гласит, что как раз это наблюдение мы осуществить не можем. Оно просто запрещено. Законы микромира очень отличаются от тех, которые мы привыкли воспринимать при помощи своих органов чувств. В тот самый миг, когда вы решите осуществить наблюдение, атому придется сделать выбор в пользу одного из состояний.

Согласно интерпретации квантовой механики Шредингера этот переход в то или иное состояние называется «схлопыванием волновой функции» - поскольку промежуточные состояния в математической модели Шредингера описываются как волновые функции. И физические наблюдения подтверждают эту модель.

Уже очень написано и выдвинуто гипотез по поводу того фундаментального факта, что совершая наблюдения и измерения, мы тем самым неизбежно стимулируем реализацию того или иного результата. Многих физиков коробит, что в данном случае сознание оказывает слишком большое влияние на исход физического процесса, а значит, играет центральную роль в реализации квантовых законов. Сколь ни загадочны призрачные промежуточные состояния – а во многих случаях потенциально присутствует не два возможных состояния, а три, четыре или больше – некоторых ученых тревожит то, что сам акт наблюдения, подразумевающий участие сознания, может привести к реализации какого угодно физического состояния.

В 1957 году доктор философии и физики Принстонского университета Х.Эверетт выдвинул новую интерпретацию проблемы замеров.

Его работа известна как многомировая интерпретация квантовой механики. Эверетт предположил, что нет никакого схлопывания волной функции с реализацией одного результат из нескольких возможностей. Имеет место реализация всех возможных результатов с дальнейшим дублированием всей вселенной на соответствующее число вариантов. Иными словами, если мы положим в коробочку один атом фтора-17 и через минуту откроем крышку, в результате вся вселенная разделится на две части. В одной из этих параллельных вселенных атом упрямо останется фтором-17, а в другой превращается в кислрод-17. Задумайтесь над этим!

Квантовое поведение одного крошечного атома приводит к раздвоению целой вселенной. И варианты различаются лишь возможными последствиями поведения этого атома. Но в теле каждого человека есть миллиарды миллиардов миллиардов атомов, и каждый миг каждый из них осуществляет квантовые переходы. Согласно многомировой интерпретации квантовой механики получается, что каждый человек каждую секунду создает миллиард раз по миллиарду миллиардов альтернативных вселенных. А теперь перемножьте это на 7 миллиардов жителей планеты.

Если мы примем во внимание квантовую активность всей остальной вселенной, то получим иные результаты. Солнце излучает порядка 10 в 45 степени фотонов в секунду. В видимой вселенной насчитывают не менее 10 в 22 степени звезд. Согласно теории о множественных мирах число альтернативных вселенных, возникающих в результате квантовых эффектов на всех звездах, увеличивает количество людей. Лишь бы не допустить того, что сознание оказывает влияние на физические процессы в мире, некоторые ученые готовы пойти еще дальше и предположить, что у каждого человека ежесекундно возникает буквально неисчислимое количество двойников и каждый из них продолжает жить в параллельной вселенной, причем каждый столь же реален, как и вы.

Есть и альтернативный взгляд. Происхождение вселенной не случайно. И наша жизнь далеко не бессмысленна. Не материя порождает сознание, а оно порождает иллюзию материи.

И.Ньютон, чьи открытия изменили мир и положили начало тому расколу, который мы наблюдаем сегодня, сам работал в мире, где интеллект и дух были едины. Майкл Уайт в книге «Исаак Ньютон: последний чародей» пишет об этом следующее. Ключом к научным открытиям Ньютона стали исследования в области алхимии. Его алхимическая и научная работа были тесно переплетены. Ведь именно духовные исследования Ньютона, о которых он сам оставил более миллиона записанных слов» привели к тому эпохальному событию, как формулировка закона гравитации. Он отклонил движение западной цивилизации от духовности, но сделал это не намеренно. Мы должны вернуться на него.

В науке одну и ту же задачу можно решать разными путями, и пути эти друг друга дополняют. Шредингер представил законы квантовой физики как волновые функции, а Гейзенберг их же представил в виде матриц. Динамика Ньютона основана на представлениях о силе, а динамика Гамильтона работает только с энергиями. Планк, Эйнштейн и другие ученые признавали, что современная физическая наука представляет собой частный случай и описывает ограниченную область опыта. Загадочная связь между сознанием и результатами квантовых экспериментов зафиксирована в физических лабораториях.

Одна из фундаментальных концепций квантовой физики – принцип дополнительности, гласящий, что одновременное измерение волновых и корпускулярных свойств материи в принципе невозможно и несовместимо, разрешается путем признания того, что оба описания материи верны, но не полны.

Задача современной науки как общественного института состоит в том, чтобы следовать своей фундаментальной приверженности добросовестному исследованию фактов и свидетельств. Ученым не следует отмахиваться от свидетельств о таких явлениях, как околосмертный опыт, только на том основании, что опыт этот противоречит их редукционистской парадигме.

Задача религии состоит в том, чтобы заменить данные в откровении косные догмы искренним поиском истины через опыт. Ирония состоит в том, что формализованная религия рискует остаться не у дел, если действительно сумеет поднять человечество на такой уровень сознания, когда духовные посредники уже никому не будут нужны. На мой взгляд, пишет Х.Бернард, учитывая, сколько бездуховных факторов повлияли на организованную религию.

При этом мы должны различать духовность и религиозность. Если религиозные практики неизбежно привязаны к культуре, то духовные законы – как и законы природы – относятся к более высокому порядку. Они сверхъестественны в самом прямом смысле этого слова.

Все.

14.05.2011

В книге «Познание тайны» Ю.А.Фомин вводит понятие информационно-распорядительных структур. Вот что он пишет.

Известно, что ядро клетки может содержать не более 10 в 10 степени бит информации, а только для функционирования механизма памяти человека необходимо сохранять приблизительно 10 в 20 степени бит. Общий информационный комплекс человека с учетом наследственных программ и другой информации, поступающей от родителей, может быть оценен не менее как 10 в 25 степени бит. И всю эту информацию должна нести каждая клетка организма.

Концепция морфогенетических полей строится на тезисе о существовании внеклеточной информации. Предполагается объемный (многомерный) характер этого поля, поскольку оно должно охватывать все клетки организма. С этой точки зрения, морфогенетическое поле отвечает требованиям, которые предъявляются к неизвестному программирующему механизму, управляющему всем организмом, как единым целым.

Такими информационными комплексами обладают не только люди и высшие животные, но даже растения, а возможно, и минералы.

К свойствам информационных комплексов следует отнести еще и то, что они не обнаруживаются ни визуально, ни с помощью технических средств, которыми мы располагаем, хотя факт их существования бесспорен. Необходимо допустить, что такие комплексы могут формироваться только как многомерные образования.

Хокинг Ст. Кратчайшая история времени. – СПб.: Амфора, 2006. – 180с.

Относительность

Факт, что свет распространятся с конечной, хотя и очень высокой скоростью, был обнаружен датским астрономом Оле Ремером в 1676 году, когда тот, наблюдая за спутниками Юпитера, заметил, что время от времени они исчезают из виду, проходя позади планеты.

Если бы свет распространялся с бесконечной скоростью, то на Земле эти затмения наблюдались бы через равные интервалы времени в те самые моменты, когда они происходят. Подобно ходу космических часов. Наблюдаемая задержка связана с конечной скоростью света и меняющимся расстоянием до Юпитера.

Удовлетворительной теории распространения света не существовало до 1865 года, когда английский физик Максвелл сумел объединить описания электрических и магнитных сил. Уравнения Максвелла предсказывали возможность волнообразных возмущений сущности, которую он назвал электромагнитным полем. Они должны были распространяться с постоянной скоростью, подобно ряби на поверхности воды. Вычислив эту скорость, он обнаружил, что она точно совпадает со скоростью света.

Волны Максвелла воспринимаются как видимый свет, если их длина в интервале от 40 до 80-миллионых долей сантиметра. Длиной волны называют расстояние между двумя ее гребнями или впадинами. Волны, длина которых короче, чем у видимого света, называют ультрафиолетовыми, рентгеновским и гамма-излучением. А волны, превосходящие видимый свет – это радиоволны (метр или больше), микроволны (несколько сантиметров) и инфракрасное излучение (больше десятитысячной доли сантиметра).

Вытекающее из теории Максвелла положение о том, что радио- и световые волны распространяются с некоторой постоянной скоростью, было трудно согласовать с теорией Ньютона. В отсутствие абсолютного стандарта покоя не может быть и никакого универсального соглашения о скорости объекта.

Чтобы примирить обе теории, была принята гипотеза о том, что повсюду, даже в вакууме, в пустом пространстве, существует некая среда, эфир. Волнам электромагнитной энергии нужен такой эфир, чтобы они распространялись в нем. Световые волны распространяются в эфире так же, как звуковые волны в воздухе, и их скорость, выводимая из уравнений Максвелла, должна измеряться относительно эфира. В таком случае разные наблюдатели фиксировали бы разные значения скорости света, но относительно эфира она оставалась бы постоянной.

Эту идею можно проверить. В 1887 году Альберт Майкельсон и Эдвард Морли выполнили довольно сложный эксперимент, который не подтвердил идею эфира.

Голландский физик Хендрик Лоренц попытался спасти гипотезу сжатием предметов и замедлением хода часов при передвижении через эфир. Однако в 1905 году А.Эйнштейн показал, что всякая надобность в эфире отпадает, если отказаться от идеи абсолютного времени. Законы физики должны быть одинаковыми для всех свободно движущихся наблюдателей независимо от их скорости. Это было верно для законов движения Ньютона. Но теперь они распространялись и на теорию Максвелла.

Другими словами, раз теория Максвелла объявляет скорость света постоянной, то любой свободно движущийся наблюдатель должен фиксировать одно и то же значение независимо от скорости, с которой он приближается к источнику света или удаляется от него. Отсюда ряд важных следствий.

Согласно теории относительности, наблюдатели на поезде и на платформе разойдутся в оценке расстояния, пройденного светом. А поскольку скорость есть расстояние, деленное на время, единственный способ для наблюдателей прийти к согласию относительно скорости света – это разойтись также и в оценке времени. Другими словами, теория положила конец идее абсолютного времени. Оказалось, что каждый наблюдатель должен иметь свою собственную меру времени и что идентичные часы у разных наблюдателей не обязательно будут показывать одно и то же время.

Теория относительности не нуждается в эфире, она заставляет нас изменить представление о пространстве и времени. Мы вынуждены признать, что время не полностью отделено от пространства, но составляет с ним некую общность «пространство-время». Понять это нелегко. Теория – свидетельство богатого воображения Эйнштейна, его способности к построению теорий. Вот как он определил эфир: эфир следовало бы заменить определенными пространственными структурами. Новый эфир – это вовсе не некое вещество, перетекающее в пространстве. (Знание – сила, 2002, №1)

Говоря, что пространство имеет три измерения, мы подразумеваем, что положение точки в нем можно передать с помощью трех чисел – координат. Если мы введем в наше описание время, то получим четырехмерное пространство-время.

Другое известное следствие теории относительности – эквивалентность массы и энергии, выраженная знаменитым уравнением E=m(c в квадрате). Ввиду эквивалентности энергии и массы кинетическая энергия, которой материальный объект обладает в силу своего движения, увеличивает его массу. Иными словами, объект становится труднее разгонять.

Этот эффект существенен только для тел, которые перемещаются со скоростью, близкой к скорости света. Например, при скорости, равной 10% от скорости света, масса тела будет всего на 0,5% больше, чем в состоянии покоя, а вот при скорости света, составляющей 90% от скорости света, масса уже более чем вдвое превысит нормальную. По мере приближения к скорости света масса тела увеличивается все быстрее, так что для его ускорения требуется все больше энергии. Согласно теории относительности, объект никогда не сможет достичь скорости света, поскольку в данном случае его масса стала бы бесконечной, а в силу эквивалентности массы и энергии для этого потребовалась бы бесконечная энергия. Вот почему эта теория навсегда обрекает любое обычное тело двигаться со скоростью, меньшей скорости света. Только свет или другие волны, не имеющие собственной массы, способны двигаться со скоростью света.

Теория относительности называет специальной, она успешно объяснила неизменность скорости света для всех наблюдателей и описала явления при движении со скоростями, близкими к скорости света, но оказалась несовместима с теорией тяготения Ньютона.

Теория Ньютона гласит, что в любой момент времени тела притягивают друг друга с силой, которая зависит от расстояния между ними в это время. Следовательно, если кто-то переместит одно из тел, сила притяжения изменится мгновенно. Если бы, скажем, Солнце внезапно исчезло, то Земля погружалась бы во мрак еще 8 минут. Однако по теории Ньютона Земля, освободившись от притяжения Солнца, сошла бы с орбиты немедленно. Таким образом, гравитационный эффект исчезновения Солнца достиг бы нас с бесконечной скоростью, а не со скоростью света или медленнее, как предусматривает специальная теория относительности.

Эйнштейн пытался примирить свою теорию с теорией тяготения. В 1915 году он предложил еще более революционную доктрину – общую теорию относительности.

Общая теория относительности

Общая теория относительности называется также теорией гравитации (тяготения): движение масс вызывается искривлением пространства, искривление пространства вызывается населяющей его материей.

Теория основана на предположении, что гравитация – это не обычная сила, а следствие того, что пространство-время не является плоским, как принято было думать раньше. В общей теории относительности пространство-время изогнуто или искривлено помещенными в него массой и энергией. Тела, подобные Земле, движутся по искривленным орбитам не под действием силы, именуемой гравитацией. Они следуют по искривленным орбитам потому, что те являются геодезическими линиями – ближайшими аналогами прямых линий в искривленном пространстве. Более строго геодезическая линия определяется как кратчайший (или, наоборот, саамы длинный путь) путь между двумя точками.

Геометрическая плоскость – пример двумерного пространства, в котором геодезические линии являются прямыми. Поверхность Земли – это двумерное искривленное пространство. Геодезические линии на Земле называются большими кругами. Экватор – большой круг, как и любой другой круг на поверхности, центр которого совпадает с центром Земли. Так как геодезическая линия – кратчайшая линия между двумя аэропортами, штурманы ведут самолеты именно по таким маршрутам.

В общей теории относительности тела всегда следуют по геодезическим линиям в четырехмерном пространстве-времени. В отсутствие материи эти прямые линии в четырехмерном пространстве-времени соответствуют прямым линиям в трехмерном пространстве. А в присутствии материи четырехмерное пространство-время искажается, вызывая искривление траекторий тел в трехмерном пространстве (подобно тому, как в теории Ньютона это происходило под действием гравитационных сил притяжения).

Хотя это трудно изобразить, но Земля, следуя по кратчайшему пути в четырехмерном пространстве-времени, представляется нам движущейся по почти круговой орбите в трехмерном пространстве.

В действительности орбиты планет, предсказываемые данной теорией почти в точности такие же, как те, что предсказывает закон тяготения Ньютона. Самое большое расхождение обнаружено у Меркурия, который, будучи ближайшей к Солнцу планетой, испытывает самое сильное воздействие гравитации и имеет довольно вытянутую орбиту. Согласно общей теории относительности большая ось эллиптической орбиты Меркурия должна поворачиваться вокруг Солнца приблизительно на 1 градус за 10 000 лет. Как ни мал этот эффект, он был зафиксирован намного раньше 1915 года и послужил одним из первых подтверждений теории Эйнштейна.

Световые лучи тоже должны следовать по геодезическим линиям пространства-времени. И снова тот факт, что пространство искривлено, означает, что траектория света в пространстве больше не выглядит как прямая линия. Согласно общей теории относительности, гравитационные поля должны искривлять свет. Только в 1919 году британская экспедиция, наблюдавшая затмение Солнца в Западной Африке, подтвердила, что свет действительно отклоняется Солнцем. Несовершенство оборудования, однако, не позволило достичь той точности, при которой погрешность измерений уступала бы по величине измеряемому эффекту. Понадобились новые наблюдения.

Еще одно из предсказаний общей теории относительности состоит в том, что около массивный тел, таких, как Земля, должен замедляться ход времени.

Согласно основному постулату специально теории относительности, все физические законы одинаковы для всех свободно двигающихся наблюдателей, независимо от их скорости. Грубо говоря, принцип эквивалентности распространяет это правило и на тех наблюдателей, которые движутся не свободно, а под действием гравитационного поля. Точная формулировка этого принципа содержит ряд технических оговорок. Например, если гравитационное поле неоднородно, то принять принцип следует по отдельности к рядам небольших перекрывающихся однородных полей-заплат. Проще говоря, в достаточно малых областях пространства невозможно судить о том, пребываете вы в состоянии покоя в гравитационном поле, или движетесь с постоянным ускорением в пустом пространстве.

Представьте, что вы находитесь в лифте посреди пустого пространства. Нет никакой гравитации, верха или низа. Вы плывете свободно. Затем лифт начинает двигаться с постоянным ускорением. Вы внезапно ощущаете вес. Если вы выпустите яблоко из рук, оно упадет на пол. Фактически все будет происходить так, как будто бы лифт не двигался, а покоился в однородном гравитационном поле.

Эйнштейн понял, что подобно тому, как, находясь в вагоне поезда, вы не можете сказать, стоит он или равномерно движется, так и пребывая в лифте, вы не в состоянии определить, перемещается ли он с постоянным ускорением или находится в однородном гравитационном поле. Результатом этого понимания стал принцип эквивалентности.

Принцип эквивалентности и приведенный пример его проявления будут справедливы, если инертная масса (входящая во второй закон Ньютона) и гравитационная масса (входящая в закон тяготения Ньютона) суть одно и то же.

Если эти массы одинаковы, то все тела в гравитационном поле будут падать с одними тем же ускорением независимо от массы. Если же эти массы не эквивалентны, тогда некоторые тела под действием гравитации будут падать быстрее других, и это позволит отличить действие тяготение от равномерного ускорения, при котором все тела падают одинаково.

Использование Эйнштейном эквивалентности инертной и гравитационной масс для вывода принципа эквивалентности и, в конечном счете, для всей общей теории относительности – это беспрецедентный в истории науки пример упорного и последовательного развития логических заключений.

Теперь рассмотрим новый пример. Представьте ракету, которая летит в космос. Для удобства будем считать, что ее корпус настолько велик, что свету требуется 1 секунда, чтобы пройти вдоль него. Предположим, что в ракете два наблюдателя, оба снабжены часами и ведут отсчет.

Допустим, верхний наблюдатель посылает нижнему световой сигнал, при последующем отсчете он шлет второй сигнал. По нашим условиям понадобится 1 секунда, чтобы каждый сигнал достиг второго наблюдателя.

Что изменится, если вместо того, чтобы свободно плыть в космосе, ракета будет стоять на земле, испытывая действие гравитации?

Согласно теории Ньютона, гравитация никак не повлияет на положение дел: если наблюдатель наверху передает сигналы с промежутком в секунду, то наблюдатель внизу получит их через тот же интервал.

Но принцип эквивалентности подсказывает иное развитие событий. Какое именно мы сможем понять, если в соответствии с принципом эквивалентности мысленно заменим действие гравитации постоянным ускорением.

Предположим, ракета медленно ускоряется. Поскольку корпус ракеты движется вверх, первому сигналу понадобится пройти меньшее расстояние, чем прежде (до начала ускорения), и он прибудет к нижнему наблюдателю меньше, чем через 1 секунду. По мере увеличения скорости время доставки сигнала будет уменьшаться. Наблюдатель внизу не согласится с тем, что сигналы посылались ровно через 1 секунду.

Удивительно другое, если ракета будет стоять на старте, вы все равно получите те же результаты. Ответ заключается в том, что у поверхности земли время течет медленнее, поскольку здесь сильнее гравитация. С появлением сверхточных навигационных систем, получающих сигналы от спутников, разность хода часов на различных высотах приобрела практическое значение.

Наши биологические часы также реагируют на изменение хода времени. Если один из близнецов живет на вершине горы, а второй на берегу моря, первый будет стареть быстрее второго. Различие в возрасте будет ничтожным, но оно существенно увеличится, когда один из них отправится на космическом корабле далеко за пределы Земли. Этот факт будет парадоксом для тех, кто придерживается идеи абсолютного времени.

Еще большие парадоксы несет нам картина расширяющейся вселенной и квантовой гравитации.