Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Николай Кудрявец, 2022

Показана неполнота научных теорий, построенных на фундаменте материализма и случайности. Обосновано присутствие во Вселенной генетического Кода Вселенной. Рассмотрена альтернативная гипотеза возникновения и развития материального мира, в основу которой положена первичность информации и вторичность энергетических процессов.

Квантовый мир и движение

Движение всё, конечная цель — ничто.

Э. Бернштейн

Рассмотрим знаменитую апорию (парадокс) Зенона: «Ахиллес и черепаха». Суть её в том, что быстроногий Ахиллес никогда не догонит черепаху, если она в начале движения находится впереди Ахиллеса. За время, которое затратит Ахиллес, чтобы догнать черепаху, она проползёт определённое расстояние. За время, которое Ахиллес пробежит этот отрезок пути, черепаха удалится от него ещё на некоторое расстояние. И так далее до бесконечности.

За два тысячелетия было множество разных подходов к разрешению данной апории. В качестве примера приведём один из способов её разрешения, предложенный доктором философии В. И. Шалак.

«Действительно ли рассуждения Зенона настолько безупречны, что фиксируют реальное противоречие между нашим понятийным аппаратом и нашим же чувственным опытом?» — формулирует главный свой вопрос Шалак. Затем он детально анализирует принципиальное отличие апории от парадокса, приводит определённые математические выкладки. И как итог — безапелляционный приговор: «Апория"Ахиллес и черепаха" — это не апория».

В заключение своего трактата Шалак делает резюме: «Часто можно услышать утверждения о том, что апории имеют дело с глубинными свойствами физического пространства и времени. Мы с этим не согласны, так как полагаем, что проблема апорий движения Зенона имеет чисто логические корни. <…> Кажется удивительным, как много усилий было потрачено на решение апорий путём обсуждения свойств пространства и времени и как редко обращались к их логическому анализу, который просто по определению должен был быть первичным»^[1].

Всё до банальности просто и понятно у доктора философии РАН: нет апории, нет и проблемы. Логический анализ первичен, физические законы вторичны.

Предположим, зарыл логикой глубокоуважаемый профессор, как страус в песок, голову проблемы, но сама проблема от этого не исчезла. И абсолютно неважно, как её обзывать — парадоксом, апорией или ещё чем-нибудь.

Приведём мнения других учёных.

Британский философ и математик Бертран Рассел считал, что апории Зенона «в той или иной форме затрагивают основания почти всех теорий пространства, времени и бесконечности, предлагавшихся с его времени до наших дней».

Комментарий американского математика Мориса Клайна по поводу апорий Зенона: «Важно отчётливо сознавать, что природа и математическое описание природы — не одно и то же. Причём различие обусловлено не только тем, что математика представляет собой идеализацию… Природа, возможно, отличается несравненно большей сложностью, или структура её не обладает особой правильностью».

По мнению математика Рихарда Куранта и писателя Гарольда Роббинса, для разрешения парадокса необходимо существенно углубить наше понимание физического движения.

Математики Давид Гильберт и Пауль Бернайс в монографии «Основания математики» пишут: «Обычно этот парадокс пытаются обойти рассуждением о том, что сумма бесконечного числа этих временных интервалов всё-таки сходится и таким образом даёт конечный промежуток времени. Однако это рассуждение абсолютно не затрагивает один существенно парадоксальный момент, а именно парадокс, заключающийся в том, что некая бесконечная последовательность следующих друг за другом событий, последовательность, завершаемость которой мы не можем себе даже представить (не только физически, но хотя бы в принципе), на самом деле всё-таки должна завершиться»^[2].

Принципиальная незавершённость рассматриваемой последовательности состоит в отсутствии последнего элемента. Сколько бы раз мы ни указывали очередные элементы последовательности, всегда у нас будет возможность указать и следующий за очередным её элемент.

Обсуждения апории Зенона продолжаются и в настоящее время, но строгого решения так и не найдено. И это несмотря на всю очевидность, что Ахиллес догонит черепаху. Оказывается, привычное для нас представление о движении не имеет ничего общего с реальностью. И Зенон в своей апории ставит философский вопрос о возможности движения вообще. Он опровергает движение на основании непрерывности, следовательно, и бесконечной делимости пространства и времени.

Если рассматривать движение с позиций диалектического материализма, движение — это объективный способ существования материи, её абсолютный неотъемлемый атрибут.

Классическая механика рассматривает движение как изменение во времени взаимного расположения тел в пространстве. Но сама сущность движения при этом остаётся совершенно неясной.

Как можно объяснить, что какое-то тело, находящееся в определённой точке пространства, вдруг полностью исчезло и появилось в другой точке пространства? Здесь уместно привести известную сентенцию Гегеля: «Когда мы желаем уяснить себе вообще движение, мы говорим, что тело находится в одном месте, а затем идёт в другое место. Во время движения оно уже не находится в первом месте, но вместе с тем ещё не находится во втором месте… Но двигаться означает быть в данном месте и в то же время не быть в нём, — следовательно, находиться в обоих местах одновременно; в этом состоит непрерывность времени и пространства, которая единственно только и делает возможным движение»^[3].

Для уяснения физической сущности движения необходимо знать как природу массы, так и свойство пространства-времени, в котором осуществляется движение. Но современная физика достоверно не знает ни природу массы, ни природу пространства-времени.

Природа массы — одна из важнейших ещё не решённых задач физики. В квантовой теории масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны (электромагнитным, ядерным и другими). Однако количественная теория массы ещё не создана. Отсутствует и теория, объясняющая, почему массы элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющая определить этот спектр^[4].

Классическая теория, описывая гравитацию, использует геометрию непрерывного пространства-времени. Квантовое описание гравитационного поля требует дискретности как пространства, так и времени. Но все попытки представить пространство и время дискретными наталкиваются на непреодолимые трудности.

Сложность состоит в том, что классическая теория гравитации, в отличие от квантовых теорий, описывает не физические поля в пространстве-времени, а собственно пространство-время. В общей теории относительности (ОТО) пространство-время выступает как динамическая переменная, в то время как большинство квантовых теорий представляет пространство как внешний фиксированный фон. Из-за этого физический смысл квантования пространства становится совершенно непонятным.

В 60-х гг. американские физики-теоретики Ричард Фейнман и Брайс Девитт решили проквантовать гравитацию, используя уже известные приёмы, позволившие перенести электромагнетизм в квантовую электродинамику. В итоге при экстраполяции на высокие энергии теория выдавала бесконечное количество бесконечностей. Но так как гравитация относится к слабым взаимодействиям, то, в большинстве случаев, квантовая физика ею просто пренебрегает^[5].

Основные направления на пути к построению квантовой гравитации — это теория струн и петлевая квантовая гравитация. В теории струн все элементарные частицы рождаются из вакуума при вибрации воображаемых струн, имеющих бесконечно малую толщину и протяжённостью порядка 10^–35 метра.

Теория петлевой квантовой гравитации наделяет пространство и время дискретностью. Элементарные ячейки пространства определённым образом взаимосвязаны друг с другом, и это создаёт прерывистую структуру пространства. С увеличением масштабов она плавно переходит в привычное для нас непрерывное пространство-время.

Выполненный группой физиков из Франции, Италии и Испании анализ данных съёмки космического телескопа Integral не подтвердил существующую в современных теориях дискретность пространства (см. «Генетический Код Вселенной»).

Один из создателей петлевой квантовой теории гравитации Карло Ровелли в своей научно-популярной книге, посвящённой времени, утверждает, что мир состоит не из вещей, а из событий, для описания которых время не нужно. Физика, описывая события, в своих математических формулах может вообще обходиться без таких понятий, как время, утверждает Ровелли^[6].

Такой вывод исходит из концепции, что законы физики не отражают внутренние изменения, происходящие в системе. Они описывают события, поэтому во всех уравнениях физики можно направлять время как в будущее, так и в прошлое. Такая особенность физических законов называется симметрией во времени (Т-симметрией). Математические уравнения, описывающие наш реальный мир, применимы как для времени, движущегося в прошлое, так и для времени, направленного в будущее.

В 1967 г. два американских физика, Джон Уилер из Принстонского университета и Брайс Девитт из Университета Северной Каролины, разработали уравнение квантовой гравитации, в котором вообще отсутствует время. В соответствии с уравнением, четырёхмерный мир пространства-времени оказался в трёх измерениях. Время исчезло в теории квантовой гравитации, и четырёхмерная структура пространства-времени предстала в трёхмерной квантовой физике без времени^[7].

Если классическая физика даже в мыслях не покушалась на универсальную переменную, изощрённый математический аппарат сумел избавиться от неудобного для учёных времени. Теоретическая физика, постоянно совершенствуя свой математический формализм, по своей сути, превратилась в математическую физику. Она всё больше и больше удаляется от реального и привычного для нас мира. Большинство выводов современных теорий «висят в воздухе» из-за невозможности их экспериментальной проверки даже в отдалённом будущем.

Но мы живём не в мире теоретической физики. И для нас время никуда не исчезло, а стрела времени не изменила своего движения из настоящего в будущее. Чтобы как-то сгладить противоречие между теоретической физикой и обыденной реальностью, учёные позаимствовали объяснение необратимости движения времени из классической физики.

Впервые в физику понятие времени ввела термодинамика. Но сделала она это в весьма своеобразной форме, сопоставив время с необратимым тепловым движением молекул. Как известно, тепло всегда и безвозвратно переходит от нагретых тел к более холодным. Такой процесс характеризуется возрастанием энтропии. Энтропия во многих случаях может объяснить стрелу времени. Она объясняет, почему осколки разбитого кувшина не собираются в целый кувшин или почему остывший чай самопроизвольно не нагревается. Но термодинамическая стрела времени не определяет для нас направление, которое мы воспринимаем как движение времени.

Рассматривая движение в квантовой механике, французский физик-теоретик Луи де Бройль выдвинул идею, согласно которой установленный для фотонов волновой характер распространения является универсальным. Согласно предположению де Бройля, волновые свойства частиц всегда проявляются при их движении (наличии ненулевого импульса).

Любой движущийся объект можно связать с волной λ, равной постоянной Планка (h = 6,6·10^–34 Дж·сек), делённой на импульс p. Если частица, обладающая массой покоя, движется со скоростью намного меньшей скорости света (с ≈ 3·10⁸ м/сек), то её импульс р = mv и дебройлевская длина волны:

λ = h / mv.

Данное выражение квантовая физика рассматривает как математическое свидетельство корпускулярно-волнового дуализма частиц. В левой части формулы — длина волны, в правой части — масса частицы.

Волна де Бройля, или волна вероятности, имеет специфическую природу и не имеет аналога среди волн, которые изучает классическая физика. Она определяет плотность вероятности обнаружения частицы в конкретной точке пространства. Квадрат амплитуды волны показывает вероятность появления частицы в указанной точке.

В соответствии с квантовой теорией, для нерелятивистского электрона, медленно движущегося в сравнении со скоростью света и ускоренного разностью потенциалов в интервале от сотен до тысяч вольт, дебройлевская длина волны будет ≈10^–10 метра, то есть одного порядка с размерами атомов и расстояниями между атомами и молекулами в твёрдых телах.

Для объекта величиной с пылинку массой m = 10^–6 грамма и скоростью v = 1 мм/с длина волны де Бройля составит порядка 10^–21 метра. Полученная длина меньше наименьшего известного в физике размера — радиуса ядра атома — на 7 порядков (в 10 млн раз).

Когда волна вероятности сопоставима с размерами области, в которой движется данная частица, волновые свойства её проявляются в значительной мере. Для электрона это размеры атома и расстояния между атомами в твёрдых телах. Для рассматриваемой пылинки её волновые свойства становятся настолько незначительными, что ими просто пренебрегают. Поэтому классическая нерелятивистская механика или механика Ньютона входит в релятивистскую и квантовую механику как приближённый предельный случай.

Подобие дуализму, свойственному квантовым объектам, при желании можно усмотреть в фазовых превращениях любого физического вещества. В зависимости от характера проводимых действий, например, изменяя температуру, мы можем превратить вещество в жидкое или твёрдое состояние, а тела аморфного строения, при определённых температурных условиях, могут одновременно пребывать в этих двух состояниях. Но если фазовые превращения вещества для нас привычное и полностью предсказуемое явление, то квантовый мир с его причудливым поведением для человеческого сознания представляется нереальным.

Отображение частицы одновременно и частицей, и волной невозможно сопоставить с реальным физическим объектом. Понимая это, датский физик-теоретик Нильс Бор, будучи директором института, приучал молодых учёных к мысли, что мир квантовой механики именно так устроен. С этим ничего не поделаешь и надо принимать квантовую механику такой, какая она есть.

Если в классической физике поле — это непрерывно распределённый в пространстве объект, то в квантовой теории поля все элементарные частицы являются квантами соответствующих полей. Наделив поля квантовой природой, квантовая теория совместила несовместимое для классической физики. Все элементарные частицы в один миг стали квантами соответствующих полей. На смену несопоставимым объектам в классической физике — полям и частицам — пришли единые физические объекты в виде полей в четырёхмерном пространстве-времени. Элементарное взаимодействие при этом рассматривается как взаимодействие полей в определённой точке пространства или превращение в этой точке одних частиц в другие. Вселенная стала состоять не из мельчайших частиц, а из множества различных полей: глюонного, кваркового, электронного, электромагнитного и т. д.

Гипотеза корпускулярно-волнового дуализма наталкивается на определённые трудности при объяснении поведения частиц в экспериментах с двумя щелями. Существуют и другие сложности у теоретической физики при представлении частицы одновременно частицей и волной. Всё это даёт почву усомниться в реальности корпускулярно-волнового дуализма.

«Физика должна быть больше, чем набор формул, которые предсказывают, что мы будем наблюдать в эксперименте; она должна давать картину того, какова реальность на самом деле», — утверждает американский физик-теоретик Ли Смолин^[8]. Квантование полей в современной физике — математический приём, не имеющий ничего общего с реальностью. Несоответствие между реально происходящим событием и его математической моделью прекрасно демонстрирует математическое представление колебательного движения струны.

Движение струны музыкального инструмента в математическом описании сводится к решению дифференциального уравнения в частных производных. Это уравнение можно решить несколькими способами. Решение уравнения методом разделения переменных (методом Фурье) представляет колебание струны в виде колеблющегося бесконечного числа различных струн (математических волн), каждая из которых имеет свою частоту колебаний.

Разумеется, что представление колебания реальной струны в виде бесконечного числа колеблющихся виртуальных струн ничего общего с реальным физическим процессом не имеет. Тем не менее метод Фурье имеет огромное практическое значение.

Этот приём позволяет решать на практике многочисленные задачи, которые сложно решить другим путём. Например, передача видеоизображения на компьютер немыслима без преобразований Фурье. Использование вычислений, представляющих сигнал в виде простых синусоидальных волн, позволяет аудио — и видеофайлам сжиматься до размеров, необходимых для передачи информации. В электротехнике мнимые гармонические составляющие исследуемого периодического сигнала многим кажутся более реальными, чем сам исследуемый сигнал.

Противоречивость корпускулярно-волнового дуализма усматривается в самой сути движения квантовых объектов. В соответствии с принципом неопределённости Гейзенберга существует теоретический предел точности одновременного измерения положения частицы в пространстве и её скорости (импульса). Исходя из принципа неопределённости, чем конкретнее частица проявляет свойства частицы, тем неопределённее становятся её волновые свойства и наоборот.

Наглядной демонстрацией принципа неопределённости может служить струна, колеблющаяся с высокой скоростью. Такая струна внешне выглядит в виде размазанного следа. Чтобы узнать, в каком конкретно месте находится струна в данный момент времени, нужно зафиксировать её положение. Но тогда мы ничего не сможем сказать о временной характеристике — частоте колебаний. Для определения частоты колебаний струны необходимо некоторое время наблюдать за её движением. Но тогда становится для нас неопределённым положение струны. Будь наше восприятие безынерционным, мы бы смогли наблюдать вместо размазанного следа реальную картину движения колеблющейся струны.

Предположим, что у нас имеется абсолютно безынерционный и абсолютно чувствительный прибор для наблюдения за движением элементарной частицы, например свободного нейтрона, который имеет реальную величину массы покоя. Будем ли мы наблюдать одновременно нейтронное поле и неотделимую от поля материальную частицу, или же какую-то другую картину?

Можно предположить, что движение частицы будет сопровождаться попеременным появлением нейтронного поля и частицы, и это будет выглядеть как взаимопревращения энергии поля и энергии классической массы. Редукция фон Неймана (коллапс волновой функции) не противоречит такому предположению и, возможно, отражает реальный физический процесс мгновенного превращения волны в реальную частицу. Но мгновенное превращение волны в частицу (редукция) требует мгновенного действия, превышающего скорость света, что противоречит теории Эйнштейна.

По мнению физиков, при коллапсе волновой функции принцип причинности (влияние событий друг на друга) не нарушается, информация не передаётся. Однако многие современные учёные уверены, что ОТО не работает в квантовом мире и для квантовых объектов неприменима.

Противоречит теории относительности и квантовая телепортация, где свойства одной из двух запутанных частиц могут передаваться другой запутанной частице с бесконечной скоростью на сколь угодно большое расстояние.

Если предположить, что квантовая телепортация осуществляется не за счёт переноса свойств частицы с бесконечной скоростью, а за счёт обмена информацией с гипотетическим информационным полем Вселенной, с которым непрерывно взаимодействуют материальные объекты, проблема со сверхсветовой скоростью исчезает.

Аналог телепортации можно наблюдать и на макроуровне, рассматривая взрыв снаряда. Если до взрыва снаряд был неподвижен, суммарный импульс его осколков равен нулю. После взрыва у разорвавшегося на два осколка снаряда, измерив импульс одного из осколков, можно мгновенно определить величину импульса второго осколка, независимо от расстояния, на которое он улетел.

Квантовая теория утверждает, что в вакууме, в соответствии с принципом неопределённости, происходит постоянное рождение и исчезновение виртуальных частиц. При этом скорость виртуальных частиц из-за её бесконечной величины не имеет физического смысла. Попытка вычислить массу виртуальной частицы в математике приводит к мнимому значению массы.

Виртуальные частицы в квантовой теории имеют основополагающее значение. Все взаимодействия частиц и их превращения в другие частицы квантовая теория рассматривает как процессы, сопровождающиеся рождением и поглощением виртуальных частиц свободными реальными частицами.

На фоне виртуальных процессов, а они занимают центральное место в квантовой теории, предположение о том, что движение можно представить как постоянные взаимопревращения энергии поля и энергии механической массы, не столь уж фантастично. Такой взгляд на движение физических тел не противоречит ни общепринятому корпускулярно-волновому дуализму, ни квантовой теории в целом.

В последнее время возрождается интерес к интерпретации де Бройля — Бома, известной также как теория волны-пилота. Теорию впервые предложил в 20-х гг. прошлого века Луи де Бройль. Но он вынужден был отказаться от своей гипотезы в пользу копенгагенской интерпретации квантовой механики. В отличие от копенгагенской интерпретации, где частица и волна могут быть (а могут и не быть) одной сущностью, в теории де Бройля сама частица формирует пилотную волну, и они сосуществуют одновременно.

Американский физик и философ Дэвид Бом в 50-х гг. заново открыл и развил теорию. В опубликованной в 1952 г. статье он предположил, что частицы существуют всегда, а не только в момент их наблюдения. А их поведение определяет новая, ранее неизвестная сила — пилотная волна. Предлагаемая Бомом интерпретация воспроизводит значительную часть поведения квантового мира, сохраняя принцип реализма. Она позволяет отказаться от волнового дуализма и коллапса волновой функции, однако связана с исключительной нелокальностью при описании движения частиц.

В классической теории свет рассматривается как электромагнитная волна, и теория волновой природы света в XIX в. была общепринятой. Но Альберт Эйнштейн, неожиданно для всех, выдвинул идею, что свет в действительности состоит из частиц. Большинство физиков не согласились с тезисом Эйнштейна. Лауреат Нобелевской премии Макс Планк вообще пришёл в замешательство. Учёный не на шутку испугался и заявил, что существующая теория света будет отброшена в далёкое прошлое. В итоге в учёных кругах выход был найден: в рамках оптики и классической электродинамики свет — электромагнитная волна. В рамках квантовой механики свет одновременно и частица (фотон), и волна.

Эйнштейн теоретически предсказал возможность превращения энергии волны в энергию частицы и наоборот, и выдвинул идею об эквивалентности массы и энергии. Экспериментально наблюдаемые рождение и аннигиляция электронных пар (превращение электрона и позитрона в безмассовые фотоны) подтвердили теорию учёного. Процесс аннигиляции показал, что масса покоя может переходить в другие формы энергии.

Следует отметить, что не сама по себе масса или поле обладают энергией, но энергия наделена такими физическими свойствами, как масса или поле. Такая особенность энергии позволяет превращаться элементарным частицам друг в друга, рождаться или уничтожаться при взаимодействиях, а безмассовым фотонам световых волн оказывать физическое давление на твёрдые тела при взаимодействии с ними.

Распространение полей, или, согласно квантовой теории, движение безмассовых частиц, происходит с максимально возможной скоростью. Поле, соответственно, и безмассовую частицу, характеризующую данное поле, невозможно ускорить или замедлить. Безмассовая частица не имеет ни размеров, ни строения и как реальный объект не существует.

Не более понятным предстаёт перед нами и электрон, имеющий физическую массу и магнитный момент, несущий на себе заряд, но в то же время не имеющий размеров и строения. Попытка наделить электрон размерами мгновенно вызывает неразрешимое противоречие в классической физике. Протяжённый электрон должен рассматриваться как абсолютно твёрдое тело, неспособное деформироваться, поскольку деформация предполагает независимое перемещение отдельных частей тела. Но в релятивистской механике существование абсолютно твёрдых тел в принципе невозможно.

Не имеет корректного решения и взаимодействие электрона с собственным электромагнитным полем, наделяющим электрон бесконечно большой электромагнитной массой. Для компенсации этой массы физики-теоретики в уравнениях формально приписывают частице бесконечную отрицательную массу неэлектромагнитного происхождения^[9].

Бесконечности, которые появляются в квантовой механике при вычислении некоторых физических величин, не имеют физического смысла и вызывают расходимости. Расходимости появляются вследствие того, что в современной теории элементарные частицы рассматриваются как точки, то есть как материальные объекты без протяжённости.

В квантовой теории поля не только сохраняются старые, но и появляются новые расходимости, опять-таки связанные с точечностью объектов — взаимодействие между полями определяется описывающими поля величинами, взятыми в одной и той же точке пространства и в один и тот же момент времени. Наделение частиц протяжённостью устраняет расходимости, однако противоречит теории относительности, постулирующей конечность скорости света.

Всё это говорит о том, что квантовая физика не описывает реальный мир. Но это нисколько не мешает квантовой механике, с её парадоксами и противоречиями, занимать прочную позицию устоявшейся, детально разработанной теории. Она имеет прекрасную математическую базу, многократно подтверждена экспериментами и имеет многочисленные применения на практике.

Согласно квантовой теории, все физические тела состоят из элементарных частиц, масса покоя которых не равна нулю. Овеществлённая материя занимает незначительную долю объёма тела (см."Генетический Код Вселенной"). Всё остальное безмассовое пространство — это огромное количество взаимодействующих полей.

Поскольку свойства макроскопических тел определяют составляющие его частицы, следует предположить, что перемещение физических объектов в пространстве происходит аналогично элементарным частицам. Можно также допустить, что квантовые поля при движении физического тела переходят в коллективное состояние и с помощью вакуума переносят энергию вещества.

Одним из примеров коллективного состояния служит сверхтекучесть. При сверхтекучести частицы складываются в микроскопическое квантовое состояние и, действуя коллективно, образуют совершенно новый вид движения, при котором полностью отсутствует трение.

На макроуровне коллективное поведение молекул можно наблюдать, бросив в воду камень. На поверхности воды появляются убегающие от камня волны, образованные упорядоченным движением молекул воды.

Особым коллективным состоянием частиц характеризуется квантовая запутанность, когда частицы утрачивают свою самостоятельность и становятся зависимыми друг от друга.

Более тридцати лет назад 23-летний выпускник Кембриджского университета Сет Ллойд, изучая поведение запутанных частиц, получил удивительный результат. По мере того, как частицы всё больше смешиваются друг с другом, информация, которая первоначально описывала их по отдельности (например, «1» для вращения по часовой стрелке, «0» — против часовой), переходит на описание системы запутанных частиц в целом. Свои взгляды в 1988 г. Ллойд изложил в докторской диссертации. При попытке опубликовать статью редакция отказала в публикации, сославшись на то, что в «этой статье нет физики»^[10].

С развитием теории квантовой информации учёные вплотную занялись исследованием поведения запутанных частиц. В 2017 г. физики из Университета Женевы в Швейцарии смогли продемонстрировать квантовую систему, в которой с помощью одного фотона было одновременно запутано 16 миллионов атомов^[11].

Масса, образующая вещество, из которого состоят все физические тела, — одно из самых загадочных понятий в науке. Массе посвящено огромное количество работ, но до настоящего времени остаётся неясным смысл этого понятия.

Радикальный взгляд для своего времени (1884 г.) на образование вещества изложил в кинетическом учении о природе барон Н. Деллингсгаузен. Его гипотезу приводит в своём классическом труде «История физики» доктор философии Фердинанд Розенбергер: «Световые и тепловые явления показывают, что всякая материя находится в колебательном движении, которое распространяется в ней волнообразно. Отсюда можно заключить, что внутренние движения материи, в силу её непрерывности, являются круговыми движениями, составленными из отдельных элементарных колебаний. <…> Так как мы можем представить себе, что из каждой точки пространства исходят колебания, в каждой точке пространства должно встречаться бесчисленное множество волн. Эти встречающиеся волны могут в некоторых местах образовать стоячие волны. Такие части пространства, где образуются подобные стоячие колебания, получают тогда известную устойчивость — они образуют тела»^[12].

Армянский учёный Георгий Киракосян предлагает рассматривать частицу как локализовано-стоячую волну. Основываясь на таком представлении частиц, учёный смог объяснить суть одной из главных фундаментальных постоянных микромира — постоянной тонкой структуры α, смысл которой всегда был загадкой для учёных. Указанная безразмерная константа определяет все физические и химические свойства вещества. Согласно гипотезе Киракосяна, постоянная тонкой структуры является классической волновой константой^[13].

Физики не разделяют подход Киракосяна в представлении частицы в виде локализовано-стоячей волны: механическая масса и полевая масса — понятия нетождественные. При распространении волны, как правило, переносят не массу, а энергию.

Вся сложность изучения микромира состоит в том, что наши органы чувств не созданы для восприятия малых величин. Уже на микросекундном интервале механическое движение для нас замирает — снаряд за это время передвигается на несколько миллиметров. В интервале времени порядка 10^–15 секунды становятся неподвижными атомы, а в интервале 10^–20 секунды и меньше процессы происходят исключительно на уровне элементарных частиц и ядерных реакций. Действительность в рассматриваемых временных интервалах наши органы чувств уже не воспринимают.

В теоретической физике существует система естественных единиц измерения. Это система планковских величин, образованных с помощью трёх физических констант: постоянной Планка ћ, скорости света с и гравитационной постоянной g. В численном выражении планковская длина ℓ_Пл = (gћ / c³)^1/2 ≈ 1,6·10^–33 сантиметра, время t_Пл = (gћ / c⁵)^1/2 ≈ 5,4·10^–44 секунды и масса m_Пл = (ћc / G)^1/2 ≈ 2,2·10^–5 грамма.

В области, ограниченной планковскими величинами, не работают не только наши органы чувств, но и физические законы. Это фундаментальный нижний предел наших знаний о природе, и преодолеть его современная наука не в состоянии.

Заканчивая обзор, мы предлагаем читателю идею гипотетического варианта разрешения апории Зенона, по которому движение физических тел на квантовом уровне рассматривается как непрерывные взаимопревращения энергии.

В современном представлении нуклоны, из которых состоит вещество, образованы кварками и глюонами. Расчёты на основе квантовой хромодинамики показали, что масса глюонов равна нулю. Масса кварков составляет лишь незначительную часть массы нуклонов (см. «Генетический Код Вселенной»). Кварки получают свои массы при взаимодействии с полем Хиггса.

Согласно Стандартной модели, поле Хиггса — одна из возможных форм вакуумного поля. Это поле распространено по всему пространству Вселенной, при этом его потенциал в вакууме не равен нулю. Открытие бозона Хиггса показало, что вакуум существует в постоянном квазиустойчивом состоянии и может быть нестабилен по своей природе. Если предположить, что всё вещество физических тел состоит из хигговского и глюонного вакуумных конденсатов, взаимодействующих друг с другом, следует заключить, что масса образуется из энергии вакуума.

В квантовой теории поля все частицы — это возмущения соответствующих квантовых полей. Взаимодействие квантовых полей с полем вакуума может рождать реальные частицы. Исходя из такого представления, механическую массу на квантовом уровне гипотетически можно рассматривать как особое коллективное состояние квантовых полей.

Сила, приложенная к телу, разрушает коллективное поле, образующее физический объект. Распад коллективного поля вызывает возбуждение вакуума, которое распространяется по направлению действия силы. Возбуждённый вакуум рождает реальные частицы, образующие динамически неустойчивое коллективное поле массы. Через некоторое время зависящее от параметров первоначально приложенной к телу силы неустойчивое коллективное поле распадается. Последовательная смена состояний будет повторяться до тех пор, пока силы, действующие извне, не выведут возникший колебательный процесс из равновесия.

По своей сути процесс движения информационно-энергетический. Энергия вакуума образует массу движущегося тела; приложенная к телу сила определяет характеристики движения; информационное пространство руководит движением.

Рассматривая движение механической массы как информационно-энергетический процесс, происходящий на квантовом уровне, можно объяснить апорию Зенона, которую более двух тысячелетий пытаются разрешить учёные и философы. Понятным становится физический смысл корпускулярно-волнового дуализма.

Из разных скоростей передвижения Ахиллеса и черепахи следует, что Ахиллес будет находиться в состоянии неовеществлённой движущейся энергии более продолжительные интервалы времени, чем черепаха. И в некоторый момент, когда тело черепахи находится в состоянии вещества, Ахиллес будет пребывать в движении и не только догонит, но и перегонит неподвижную черепаху.

Физический смысл корпускулярно-волнового дуализма в нашем гипотетическом представлении состоит в том, что энергию движущейся частицы, обладающей массой, можно представить в виде взаимопревращений энергии полевой и механической массы. По мере приближения к зоне макроуровневого масштаба, прерывистое рождение массы из вакуума плавно переходит в непрерывное.

Становится понятным и тот факт, что чем быстрее движется частица, тем больше проявляются её волновые свойства. Безмассовые частицы могут двигаться только с максимально возможной скоростью и проявляют свойства частиц исключительно с энергетической стороны — при взаимодействиях.

Примечания

1

Шалак В. И. «Против апорий». Противоположности и парадоксы. — М.:"Канон+"РООИ «Реабилитация», 2008. https://iphras.ru/uplfile/logic/shalack/contra_aporia.pdf.

Примечание: ссылки на интернет-страницы приведены по состоянию на 10.06.2022 г.

2

Википедия: Апории Зенона. https://ru.wikipedia.org/wiki/Апории_Зенона.

3

Гегель Г. В. Ф. Лекции по истории философии: В 3-х кн. — СПб.: Наука, 1993. — Кн.1.

4

Смородинский Я. А. Масса. — В кн.: Физический энциклопедический словарь, 1983. https://gufo.me/dict/physics/МАССА.

5

Hossenfelder S. Why an Old Theory of Everything Is Gaining New Life, 08.01.2018. https://www.quantamagazine.org/why-an-old-theory-of-everything-is-gaining-new-life-20180108/.

6

Ровелли К. Срок времени: Пер. с итал. — М.: АСТ CORPUS, 2020. (Библиотека фонда «Траектория»). http://loveread.ec/view_global.php?id=84123.

7

Каменщик А. Ю. Уилера — де Витта уравнение. — В кн.: Электронная «Физическая энциклопедия». http://femto.com.ua/articles/part_2/4202.html.

8

Смолин Ли. Неприятности с физикой: взлёт теории струн, упадок науки и что за этим следует: Пер. с англ., 2006. http://www.rodon.org/sl/nsfvtsunichzes/.

9

Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Краткий курс теоретической физики: В 3-х кн. — М.: Наука, 1969. — Кн.1:Механика. Электродинамика.

10

Wolchover N. New Quantum Theory Could Explain the Flow of Nime, 25.04.2014 г. https://www.wired.com/2014/04/quantum-theory-flow-time/.

11

Fröwis F., Strassmann P. et al. Experimental certification of millions of genuinely entangled atoms in a solid. — Nature Communications, 2017. https://www.nature.com/articles/s41467–017–00898–6.

12

Розенбергер Ф. История физики: В 4-х кн. Пер. с нем. — М-Л., НКТП СССР, 1936. — Часть 3, выпуск 2: История физики за последнее (XIX) столетие.

13

Киракосян Г. Ш. Корреляция Постоянной Тонкой Структуры с перераспределением интенсивностей в интерференции циркулярно поляризованной Волны Комптона. http://n-t.ru/tp/ng/fs.pdf.