Дао физики

Открытие, что масса — ни что иное, как разновидность энергии, заставило нас кардинально пересмотреть наши взгляды на понятие частицы. В современной физике масса не рассматривается уже в качестве величины, определяющей наличие в том или ином объекте определенного количества некоторого материального вещества, или «материала», но в качестве величины, характеризующей наличие у того или иного обьекта определенного количества энергии. Поскольку, энергия неразрывно связана с работой, процессами, субатомные частицы имеют в высшей степени динамическую природу. Для более глубокого понимания этого положения мы не должны забывать, что эти частицы следует рассматривать только в релятивистских терминах, которые предполагают, что пространство и время представляют собой неразрывный четырехмерный континуум. Частицы должно воспринимать не как неподвижные трехмерные объекты, похожие на бильярдные шары или крупинки песка, а как четырехмерные структуры в пространстве-времени. Их формы нужно понимать динамически — как формы пространства и времени. Субатомные частицы — это динамические структуры, каждая из которых имеет пространственный аспект и временной аспект. Пространственный аспект придает им характеристики объектов, обладающих некоторой массой, а временной аспект — характеристики процессов, в которых существует количество энергии, равное их массе.

Эти динамические паттерны, или «энергетические пучки», формируют стабильные ядерные, атомарные и молекулярные структуры, которые и образуют материю, придавая ей ее макроскопический твердый аспект. Это заставляет нас думать о том, что окружающие нас предметы состоят из некоей материальной субстанции. На макроскопическом уровне понятие материальной субстанции вполне уместно в качестве упрощения реального положения дел, но на уровне атома оно лишено всякого смысла. Атомы состоят из частиц, в которых нет никаких признаков материальной субстанции. При наблюдении за ними мы не находим никаких доказательств того, что перед нами — нечто вещественное, напротив, все говорит о том, что мы имеем дело с динамическими паттернами, постоянно преобразующимися и видоизменяющимися — с непрекращающимся танцем энергии.

Квантовая теория обнаружила, что частицы — это не изолированные крупицы вещества, а вероятностные модели — переплетения в неразрывной космической сети. Теория относительности вдохнула жизнь в эти абстрактные паттерны, пролив свет на их динамическую сущность. Она показала, что материя не может существовать вне движения и становления. Частицы субатомного мира активны не только потому, что они очень быстро движутся; они являются процессами сами по себе! Мы не можем отделить существование материи от производимой ею работы, эти понятия представляют собой только различные аспекты одной и той же пространственно-временной действительности.

В предыдущей главе мы рассуждали о том, что знания о «взаимопроникновении» времени и пространства привело восточных мистиков к выработке в высшей степени динамического мировосприятия. Сочинения мистиков доказывают, что они не только воспринимают мир в терминах становления и изменения, но также интуитивно ощущают «пространственно-временную» сущность всех материальных объектов, описанию которой посвящены все важнейшие теории современной физики. Физикам приходится учитывать единство времени и пространства при изучении субатомного мира, то есть частицы в терминах энергии, работы и процессов. Как представляется автору, необычные состояния сознания обнаруживают для мистиков связь между пространством и временем на макроскопическом уровне, вследствие чего их восприятие макроскопических объектов оказывается весьма близким к представлениям физиков о субатомных частицах. Особенно это бросается в глаза в буддизме. Одно из важнейших наставлений Будды звучит следующим образом: «Все составные вещи не вечны». В оригинальном тексте этого изречения на языке пали для выражения понятия «вещь» используется слово «САНКХАРА» (на санскрите — «САМСКАРА»), которое, в первую очередь, имеет значение «событие» или «происшествие», а также «деяние» или «свершение», и только потом — значение «существующая вещь». Это доказывает, что буддисты воспринимают мир динамически и видят в каждой вещи единичное проявление процесса вечного становления. По словам Д. Т. Судзуки, «Буддисты воспринимают объект как событие, а не как вещь или материальную субстанцию... Буддийское представление о вещи, как о „самскаре“ (или „санкхара“), то есть как о „деяниях“ или „событиях“, ясно указывает, что буддисты рассматривали восприятие человека в терминах времени и движения» [71,55].

Так же, как современные физики, буддисты видят во всех материальных объектах не вещи, а процессы, отрицания существования материальной субстанции. Этот подход является общим для всех школ и направлений буддизма. Китайские философы тоже близки к подобному пониманию материального мира. Они воспринимают все его объекты как переходящие этапы бесконечного течения Дао. Их гораздо больше интересуют законы, регулирующие взаимоотношения отдельных объектов, а не решение проблемы мельчайших составляющих материи. «В то время, как европейская философия склонна находить реальность в веществе, — пишет Джозеф Нидэм, — китайские философы склонны находить ее во взаимосвязях» [60, 478].

Динамическое мировоззрение восточных мистиков и современных физиков исключает возможность существования каких-либо устойчивых форм, а также какой бы то ни было материальной субстанции. Основными составляющими Вселенной являются динамические паттерны — преходящие этапы «нескончаемого тока преобразований и видоизменений», как говорил Чжуанцзы.

Согласно нашему современному представлению о материи, базовыми паттернами вещества являются субатомные частицы, и основная цель теоретической физики заключается сегодня в исследовании свойств и взаимодействий последних. Сейчас известно более двухсот частиц, большинство из которых создаются искусственно во время научных экспериментов и существуют в течении крайне непродолжительного отрезка времени — меньше одной миллионной доли секунды. Совершенно очевидно, что эти недолговечные частицы представляют собой лишь преходящие паттерны динамических процессов. Перечислим основные вопросы, которые могут быть поставлены по отношению к этим паттернам или частицам: Чем они отличаются друг от друга? Имеют ли они более мелкие составные части, а если имеют, то какие именно, или, если говорить более точно-какие еще паттерны принимают участие в их существовании? И наконец, если частицы являются процессами, то каковы эти процессы?

Мы уже убедились в том, что в физике частиц все эти вопросы переплетаются друг с другом. Поскольку все субатомные частицы имеют релятивистскую природу, мы не можем понять их свойства вне их взаимодействий. В результате основополагающего взаимопереплетения явлений субатомного мира мы не можем понять сущность одной частицы, не уяснив сущности всех остальных. Последующие главы посвящены описанию тех достижений, которые были сделаны современной физикой в исследовании свойств и взаимодействий частиц. Хотя всеобъемлющей квантовой теории относительности для описания субатомного мира еще не существует, за последние годы возникло несколько теорий и моделей, которые вполне успешно характеризуют некоторые аспекты мироздания. В процессе знакомства с наиболее значительными из этих теорий и моделей мы увидим, что все они прибегают к использованию философских понятий, которые удивительным образом гармонируют с основными представлениями восточных мистических учений.

Глава 14. ПУСТОТА И ФОРМА

Классическая механика исходила из представлений о твердых и неделимых частицах, движущихся в пустоте. Современная физика пересмотрела эту картину самым кардинальным образом, существенно изменив наши взгляды не только на частицы, но и пустоту. Главная роль в этом принадлежит так называемым теориям поля. Все началось с того, что Эйнштейн обратил внимание на связь между гравитационными полями и геометрией пространства, и получило дальнейшее развитие после того, как ученые объединили квантовую теорию и теорию относительности для описания силовых полей вокруг субатомных частиц. В «теориях квантового поля» традиционное противопоставление между частицами и окружающим их пространством теряет свою очевидность, и пустота превращается в динамическую величину, имеющую колоссальное значение для физики.

Понятие «поле» было введено Фарадеем и Максвеллом в девятнадцатом веке для описания сил, взаимодействующих между электрическими зарядами и токами. Электрическое поле — это особое состояние пространства, окружающего заряженное тело, склонное воздействовать на любой другой заряд внутри пространства. Следовательно, электрические поля порождаются заряженными телами, и их действия могут ощутить на себе только заряженные тела. Магнитные поля порождаются движущимися зарядами, то есть электрическими токами, и возникающие между ними магнитные силы могут воздействовать на любые другие движущиеся заряды. В классической электродинамике, разработанной Фарадеем и Максвеллом, считается, что поля имеют самостоятельную физическую природу и могут рассматриваться вне связи с материальными объектами. Колеблющиеся электрические и магнитные поля могут перемещаться в пространстве в виде радиоволн, световых волн и различных других типов электромагнитного излучения.

Теория относительности сделала построение электродинамики гораздо более изящным, объединив понятия зарядов и токов, а следовательно, и электрических, и магнитных полей. Так как все движение относительно, любой заряд может восприниматься как ток — при условии выбора той системы координат, в которой он движется относительно наблюдателя, а значит, его электрическое поле может также проявиться и как магнитное. Поэтому в релятивистской формулировке электродинамики понятия электрического и магнитного полей объединяются в общее понятие электромагнитного поля.

Понятие поля связано не только с электромагнетизмом, но и с другой силой макроскопического мира — силой гравитации. Гравитационные поля подтверждаются всеми массивными телами и воздействуют на них же. Возникающие при этом силы всегда являются силами притяжения, в отличие от ситуации с электромагнитными полями, которые оказывают воздействия только на заряженные тела, порождая и силы притяжения, и силы отталкивания. Подходящей теорией поля для рассматриваемого гравитационного поля будет общая теория относительности, которая утверждает, что воздействие массивного тела на окружающее пространство имеет гораздо более далеко идущие последствия, чем аналогичное последствие заряженного тела в электродинамике. В данном случае пространство вокруг массивного тела тоже «упорядочивается» таким образом, что находящиеся поблизости тела начинают испытывать действие силы гравитации, но важнейшее отличие от электродинамики заключается в том, что это упорядочивание затрагивает геометрию пространства, то есть структуру.