«Физики издавна стремились создать единую основополагающую теорию, которая объединила бы все известные силы. Каждому ясно, что такая теория могла бы открыть сущность связей между этими силами, объясняя в то же время их очевидное различие. Такая унификация пока еще не достигнута, но в последнее время имеется некоторый прогресс. Теперь слабые силы и электромагнитные могут быть поняты в рамках единой теории. Хотя эти силы остаются различными, в теории они становятся математически связанными. Однако то, что сейчас все четыре силы описываются посредством теорий, которые идентичны по своей структуре, в конечном итоге может оказаться более важным. Таким образом, хотя физики все еще не могут найти единственного ключа ко всем известным замкам, по крайней мере, сейчас известно, что все необходимые ключи могут быть сделаны из одной болванки. Теории в этом единственном привилегированном классе официально названы как неабелевы теории с локальной симметрией».
Это высказывание принадлежит голландскому физику Герарду т Хоофту. Вероятно, по мнению Хоофта, болванка для ключей уже отлита. Однако то, что не только болванка, но и сама заготовка для этих ключей давно выполнена, физики почему-то не замечают. Правда, необходимо отметить, что заготовка находится в руках философов, а не физиков. Так случилось, что физика, изобретя свой язык, на котором научилась обращаться к природе и получать ответ, обойдя философию, стала наукой наук. Увы, мы приучены к тому, что для нас законы, сформулированные на языке физики, гораздо понятнее, чем на языке философии. Для нас, вслед за физиками, философия стала как бы вчерашним днем.
Однако сейчас становится все яснее и яснее, что сложилась довольно странная ситуация. Физика, овладев секретами тех или иных явлений природы и даже поставив их на службу человеку, объяснить суть этих секретов человеку из публики не может. Отдельные области физики становятся все более замкнутыми объединениями, уподобляясь тайным обществам, так как гипотезы, при условии невозможности проверки их опытным путем, растут как снежный ком. Новичок ставится в условие, когда становится невозможно физически ознакомиться с грудой стремительно разрастающегося материала. И все это означает только одно – физики не понимают сути даже тех явлений, которые уже давно служат человеку. Физическая наука стремится все глубже и глубже погрузиться в мироздание, но глубинная суть, даже уже открытых, явлений от нее ускользает. Как выяснилось, заменить собой философию, физика не смогла. Так, например, нобелевский лауреат Макс Борн в предисловии к немецкому изданию своей книги «Физика в жизни моего поколения» писал:
«В 1921 году я был убежден, и это убеждение разделялось большинством моих современников-физиков, что наука дает объективное знание о мире, который подчиняется детерминистическим законам. Мне тогда казалось, что научный метод предпочтительнее других, более субъективных способов формирования картины мира – философии, поэзии, религии. Я даже думал, что ясный и однозначный язык науки должен представлять собой шаг на пути к лучшему пониманию между людьми.
В 1951 году я уже ни во что не верил. Теперь грань между объектом и субъектом уже не казалась мне ясной; детерминистические законы уступили место статистическим; и хотя в своей области физики всех стран хорошо понимали друг друга, они ничего не сделали для лучшего взаимопонимания народов, а, наоборот, лишь помогли изобрести и применить самые ужасные орудия уничтожения.
Теперь я смотрю на мою прежнюю веру в превосходство науки перед другими формами человеческого мышления и действия как самообман, происходящий от того, что молодости свойственно восхищение ясностью физического мышления, а не туманностью метафизических спекуляций».
Однако следует заметить, что физики всегда стремилась внутри себя создать, так сказать, физическую философию. Впрочем, в какой-то степени им это удалось. Стремление к созданию искусственного интеллекта не может не сопровождаться фундаментальными разработками средств общения с этим интеллектом. И нужно признать, что у физиков философия получилась, но какая-то машинная, под стать создаваемому искусственному интеллекту. Однако эйфория новизны математической логики постепенно улетучивается и приходит понимание, что физико-математическая философия не только не есть продолжение и развитие философии, а нечто совершенно иное, несовместимое с ней. На фоне спада эйфории зашевелились и философы. Приходит понимание, что без метафизики философия есть здание без фундамента. Настоятельно стучит в дверь требование возврата к истокам философии, переосмысления достижений классической немецкой философии на фоне достижений физики. Ведь именно этой великой когортой философов, создавших классическую немецкую философию, изготовлена не только болванка, но и заготовка к ключам, о которых говорит Хоофт. О том, что представляет собой эта заготовка, и пойдет далее речь.
«Диалектикой же мы называем высшее разумное движение, в котором такие, безусловно, лишь кажущиеся раздельными моменты переходят друг в друга благодаря самим себе, и благодаря тому, что они – суть, предположение об их раздельности снимается». (Г. Гегель «Наука логики», стр. 39).
Не есть ли это всеобщий закон природы? Фраза Гегеля из его «Науки логики», подобно завершающей формуле физической теории, венчает труд когорты философов, создавших философию, которая продолжила и развила мысли, высказанные первопроходцами. К сожалению, глубинный смысл этой формулы, как мне представляется, не понят и по сей день. Закон Гегеля не принимается в расчет. Физики повсеместно ведут себя так, словно и не существует этого вывода классической немецкой философии.
О чем говорит Гегель? О том, что диалектика – это, прежде всего, движение, которое происходит при заключении в единство, как минимум, одной пары противоположностей. При рассмотрении противоположностей в статике выявляется их противоречивость, несовместимость друг с другом, и только в динамике, когда включается процесс перехода одной противоположности в другую, противоречие снимается. Объектом изучения для немецкой классической философии стал разум человека. Философы хотели понять: как человек мыслит, как рождаются понятия. Однако понятия – это отражение вещей реального мира. Изначально противоречия существуют в вещах, которые переносятся и в понятия. Осознав, как снимаются противоречия в вещах, мы сможем снять их и в понятиях. Вероятно, следует уточнить, что в законе Гегеля речь идет о движении в самом широком смысле этого слова, т.е. как о способе существования материи. И чтобы в этом разобраться, обратимся к физике, язык которой, повторюсь, нам, людям из публики, по крайней мере, более привычен, чем язык философии.
Подвесим на нити металлический шарик, отведем его в сторону и отпустим. Мы получим колебательную систему, которая характерна переходом потенциальной энергии в кинетическую и обратно (физический маятник). Наблюдая это явление, Ньютон математически выразил его в форме двух законов: второго закона механики и закона всемирного тяготения. В обоих законах фигурирует понятие «масса». Во втором законе Ньютона масса характеризует инертные свойства вещества, т.е. способность тела сохранять покой или равномерное и прямолинейное движение при отсутствии сил, способных на него воздействовать. В законе всемирного тяготения масса характеризует гравитационные свойства вещества, т.е. способность вещества к воздействию со стороны гравитационных полей. Опыт показал, что массы: и гравитационная, и инерционная с большой точностью равны друг другу. Однако следует отметить, что экспериментатор ставил и до сих пор ставит себя в условия, когда массу невозможно отделить от вещества. Установить, что же измеряется в процессе опыта, невозможно. Чтобы получить однозначный ответ, необходимо массу, как одно из свойств вещества, отделить от вещества, и понаблюдать за поведением этой отсоединенной массы. Но возможно ли это сделать?
Возвращаясь к опыту с физическим маятником, следует отметить, что, если определить потенциальную и кинетическую энергию, как диалектические противоположности, переходящие друг в друга, то движение шарика полностью укладывается в закон Гегеля. Потенциальная энергия, приобретенная шариком в гравитационном поле Земли, полностью переходит в кинетическую энергию, естественно, без учета трения и процесса естественного рассеивания энергии. На втором этапе после того, когда шарик минует точку устойчивого равновесия, где скорость его становится максимальной, включается процесс перехода кинетической энергии в потенциальную. Это самопроизвольное движение мы и будем определять, как самодвижение. Самодвижение осуществляется лишь при условии, когда имеется возможность осуществить переход одной противоположности в другую в рамках одного единства. Если убрать подвес шарика, то исчезнет внутренний механизм движения, как самодвижения, и мы сможем наблюдать элементарное движение тела под воздействием внешней силы.
Усложним несколько приведенный опыт. К уже имеющемуся маятнику добавим несколько точно таких же, подвесив их все на одном уровне и при отсутствии зазора между шариками (маятник Ньютона). Отведем крайний шарик и отпустим. Наблюдая за системой, мы заметим, что через какое-то время последний шарик в ряду вдруг отскочит, самопроизвольно отклонившись на тот же угол, но в другую сторону, имитируя второй этап колебательного процесса физического маятника. Понятно, что по цепочке шариков прошла какая-то команда. Вопрос лишь в том, в какой форме?
Известно, что ударяя кием по шару на биллиардном столе, мы сообщаем ему определенный импульс. Сталкиваясь с другим шаром, он передает ему свой импульс, а сам останавливается. Точно так же первый шарик в маятнике Ньютона, сталкиваясь со вторым шариком, передает ему весь свой импульс. Однако исследуя физический маятник, мы ничего не говорили об импульсе, но только об энергии. Да, не говорили, но при этом всегда помнили, что шарик подвержен действию силы тяжести. Как только мы отпустили шарик, он тут же, ускоряясь, устремился к точке устойчивого равновесия, в соответствии с законом Ньютона:
ИМПУЛЬС = МАССА х СКОРОСТЬ.
В каждый момент времени вектор импульса шарика будет равен массе шарика, умноженной на тот вектор скорости, какой он приобрел к этому моменту времени. Вполне допустимо предположить, что в опыте с маятником Ньютона по цепочке от шарика к шарику будет передаваться именно импульс. Очень интересен механизм передачи этого импульса, который остается за кадром при рассмотрении этого явления.
Чтобы понять механизм передачи импульса от шарика к шарику, прежде всего, повторимся, необходимо четко уяснить, что масса не есть вещество, а только одно из свойств вещества такое же, как скорость. Ведь никому в голову не придёт отождествлять скорость с веществом, а по отношению к массе это происходит как бы само собой. Согласуясь с нашим повседневным опытом, непроизвольно понятие «масса» мы отождествляем с понятием «вещество». Мы спокойно относимся к тому факту, что скорость в процессе одного опыта от точки к точке может изменяться, а вот на массу, в силу элементарной бытийной привычке, взглянуть под тем же углом не можем. К тому же согласно теории относительности, чтобы масса тела возросла, необходимо развить скорость, близкую к скорости света. Это положение окончательно убеждает нас в том, что бытийное ощущение совпадает с научным ожиданием, и мы продолжаем, особо не задумываясь, всего лишь одно из свойств вещества «массу» отождествлять с самим веществом.
Итак, мысленно отделяем массу от вещества и дополнительно разделяем ее: на массу инерционную и массу гравитационную. В нашем опыте под воздействием инерционной массы создается инерционный импульс, а под воздействием гравитационный массы – гравитационный импульс. Понятно, что в точке устойчивого равновесия гравитационный импульс будет равен нулю, так как гравитационная сила будет полностью компенсироваться натяжением нити подвеса, инерционный же импульс, напротив, будет иметь максимальное значение. Следовательно, второму шарику будет передан именно инерционный импульс. Наблюдается довольно странная ситуация. Первый шарик передает второму шарику максимальный импульс, но второй шарик вместо того, чтобы стремительно отскочить или, по крайней мере, проявить хоть какое-то действие, застывает, как вкопанный, и эти процессы будут полностью идентичны вне зависимости от того, сколько шариков будет в маятнике Ньютона: три, десять, сто и т.д. В чем дело?
Повторимся. Первый шарик, разогнавшись до максимальной скорости и приобретя максимальный импульс, сталкивается со вторым шариком. Происходит резкое торможение шарика, но импульс не исчезает. Как свидетельствует опыт, импульс доходит до последнего шарика и заставляет его отскочить, реализуя второй этап в колебательном движении физического маятника. После столкновения шариков импульс не исчезает, а продолжает не менее активную деятельность, но теперь уже в другой колебательной системе. Что же представляет собой эта система?
Предположим, что в формуле Ньютона импульс есть то единство, в котором масса и скорость являются диалектическими противоположностями. Тогда, согласно закону Гегеля, масса может перетекать в скорость, а скорость в массу. Появляется возможность с одного тела массу снять и перенести на другое тело. Масса становится таким же символом движения, как и скорость, а скорость, в свою очередь, становится таким же символом инертности, как и масса. Масса и скорость поочередно меняют свои свойства, оставаясь при этом и массой и скоростью с присущим только каждой из них законом слияния с веществом. Масса и скорость в полном смысле этого слова становятся не просто противоположностями, как это было в опыте с физическим маятником, а противоположностями диалектическими, обеспечивающими движение вещества, причем движение поступательное. Если энергия, образуя диалектическое единство, способно обеспечить самодвижение лишь в окрестности неподвижного центра, то импульс, образуя диалектическое единство, обеспечивает поступательное движение этого единства.
Понятно, что форма движения тела в маятнике Ньютона, хотя и отличается от формы движения тела в физическом маятнике, но в то же время, так как они обе подчиняются закону Гегеля, должны быть подобны друг другу.
Известно, что в физическом маятнике движителем процесса является переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно, при этом полная энергия тела остается постоянной. На этом основании можно утверждать, что диалектическое единство (полная энергия), заключающая в себе диалектические противоположности (потенциальная и кинетическая энергии) есть величина постоянная. В связи с этим можно предположить, что импульс, являющийся движителем того процесса, который имеет место в маятнике Ньютона, есть величина постоянная, равная тому максимальному значению, которое он приобрел до момента столкновения со вторым шариком.
Повторимся. При рассмотрении процесса, связанного с физическим маятником, при постоянстве полной энергии идет процесс перетекания потенциальной энергии в кинетическую и обратно. При рассмотрении процесса, связанного с маятником Ньютона, при постоянстве импульса идет процесс перетекания скорости в массу и обратно.
Согласно современным представлениям, масса тела зависит от скорости движения этого тела. Прирост массы зависит от отношения квадрата скорости движения тела к квадрату скорости света. При наших обычных скоростях численная величина получается мизерной. И, тем не менее, этой величины оказывается достаточно, чтобы, например, биллиардный шар, летящий со скоростью до 40 км/час, встал, как вкопанный, налетев на такой же шар при лобовом ударе. Когда на это смотришь, невольно ощущаешь, что присутствуешь, при свершении чуда. Никакие ныне существующие толкования второго закона Ньютона не могут объяснить этот факт. И только совместное рассмотрение второго закона Ньютона и закона Гегеля способно перевести это чудо в русло научного знания. Посмотрите, что происходит с автомобилем, врезающимся в точно такой же автомобиль на скорости 40 км/час. А все по тому, что отсутствуют условия перевода скорости в массу. Все усилия инженеров направлены не на перевод скорости в массу, а на погашение скорости посредством устройства всевозможных демпферов. Инженер просто не знает, как этот процесс проистекает, а физикам это не интересно. Они рвутся в небеса, в космос, подальше от наших земных забот, которые требуют занятия делом, а не выстраивания сплошь непроверяемых гипотез. Однако чтобы пошел наблюдаемый нами макропроцесс перехода скорости в массу, необходимы определенные условия.
Во-первых, взаимодействие сталкивающихся тел должно находиться в пределах зоны упругости. Способность тела восстанавливать геометрические размеры после снятия нагрузки, называется упругостью. Опыт показывает, что для каждого материала существует свое предельное значение деформации, после чего свойства данного материала перестают быть упругими. Человек научился определять предел упругости любого материала, и на основе этого знания создавать свое материальное благополучие. Однако при создании механизмов и машин мы очень часто используем законы движения твердого тела, основой которого является упругость, и крайне редко законы движения псевдотвердого тела, представляющего собой одну из диалектических противоположностей единства, имя которому – волна. Известно, что любая волна способна распространяться в данной среде исключительно в зоне упругости. Обращаясь к нашему опыту, можно утверждать, что взаимодействие шариков происходит в зоне упругости того материала, из которого они изготовлены. Следует отметить, что движение импульса по цепочке средних шариков (за исключением крайних двух, движение которых происходит в воздухе) необходимо рассматривать, как движение в однородной упругой среде, представляющей собой тот материал, из которого выполнены шарики.
Во-вторых, опыт свидетельствует, что импульс проходит только в том случае, если массы последующих шариков равны или кратны массе первого шарика, т.е. имеет место квантованность массы. Масса не просто перетекает, а перетекает вполне определенными порциями. Если все шарики сделаны из одного материала, то можно говорить не о массе, а об объеме или даже о диаметре – линейном размере. В частности, длина волны (линейный размер) излучения и есть тот основной признак, по которому мы количественно различаем разные виды электромагнитных волн.
В конце XIX века законы теплового излучения тел стали предметом пристального внимания ученых. Макс Планк не стал исключением. Как и многие до него, он искал универсальную формулу для спектральной функции абсолютно черного тела. В процессе вычислений Планк вынужден был предположить, что энергия излучения испускается порциями. Так был открыт закон, согласно которому электромагнитное излучение может существовать исключительно в форме отдельных порций – квантов. На основе этого закона возникла целая отрасль науки – квантовая механика, занимающаяся исследованием процессов, происходящих в атоме. Понятие «атом» вошло в повседневную жизнь каждого человека планеты. И чем больше ученые узнавали об атоме, тем менее категоричными становились вопросы, которые они задавали природе. Во времена Планка и Эйнштейна хотели знать: «Луч света – это волна или поток частиц-квантов?». Позднее подобный вопрос был адресован к электрону. Так с большим трудом рождались представления о корпускулярно-волновом дуализме. В конце концов ученые пришли к выводу, что все тела в природе обладают одновременно и волновыми, и корпускулярными свойствами, и свойства эти – лишь различные проявления единого корпускулярно-волнового дуализма. Все это верно, но…
Корпускула – это житель микромира: молекула, атом, электрон, протон и т.д. Волна же – это образование нашего макромира. Представляется, что противопоставлять микрообъект макрообъекту не совсем корректно. Если же вместо термина «волна» использовать термин «квант», именно таким образом определяя неделимую далее частицу той или иной волны, то термин «корпускулярно-волновой дуализм» вполне корректно можно было бы заменить термином «корпускулярно-квантовый дуализм». Естественно при таком взгляде на проблему термин «квант» будет представлять неделимую далее частицу волны, и только волны. Можно будет сказать квант поля. Увы, нельзя будет сказать квант вещества, но только – корпускула вещества. В этом случае мы можем провести четкую границу между корпускулой и квантом, между веществом и полем.
Наблюдая маятник Ньютона, мы заметили, что последний шарик, сколько бы мы их не поставили в ряду, всегда отскакивает, завершая второй этап физического маятника. Напрашивается вывод, что отскакивает он потому, что ему становится некому передать полученный импульс, полученный квант волны, бегущей от первого шарика к последнему. Так как явление, имеющее место в маятнике Ньютона, подчиняется законам механики, то волну, бегущую от шарика к шарику, будет уместно назвать механической волной. Как мы видели, движущей силой механической волны является импульс. И как же тогда быть с мнением, будто бы волна не переносит вещество? В том, что волна переносит вещество, достаточно убедиться, понаблюдав за волной, бьющей в скалу. Но так же, как в нашем опыте с маятником Ньютона, когда импульс доходит до последнего шарика и дальше передать его некому, масса сливается с веществом и уносит его с собой. В данном явлении квант, в отличие от корпускулы, наглядно нам демонстрирует тот факт, что масса не есть вещество, а только мера вещества. Если корпускула несет в себе и меру и вещество, заполняющее эту меру, то квант несет в себе лишь меру. При избытке в окружающем пространстве данного вещества, нет смысла тащить с собой какую-то его часть. Вещество в волне на всем пути ее следования меняется, постоянным остается лишь импульс. Но когда волна достигает границы данного вещества, когда далее передать импульс становится невозможно, квант превращается в корпускулу и уносит с собой ту часть вещества, которая соответствует этому кванту. В этом и заключается смысл корпускулярно-квантового дуализма.
Таким образом.
Корпускулярные свойства вещества проявляются в том случае, когда тело оказывается неспособным передать окружающему пространству полученный извне импульс. Между окружающим пространством и корпускулой намечается явственно различимая граница. Реализация корпускулой самодвижения в соответствии с законом Гегеля осуществляется посредством колебательного процесса относительно неподвижного центра. Самодвижущей силой при этом является энергия, представляющая собой единство, в которое заключены противоположности – потенциальная энергия и кинетическая энергия. Все остальные виды движения возможны исключительно под воздействием внешней силы.
Квантовые свойства вещества проявляются в том случае, когда данное вещество способно обработать и передать дальше пришедший извне импульс. Отправив импульс, вещество приходит в прежнее состояние. Реализация квантом самодвижения в соответствии с законом Гегеля осуществляется посредством колебательного процесса в форме движущейся волны. Самодвижущей силой при этом является импульс, представляющий собой единство, в которое заключены диалектические противоположности – инерционная масса и скорость. Под воздействием внешней силы квант может только разрушиться, результатом которого может стать рождение одного или нескольких других квантов и даже корпускул.