Владимир Колковский - В движении вечном

Ей должно бы казаться, что берега и старица это и есть весь существующий Мир, вся ее большая необъятная Вселенная… Но ведь дальше есть луг и поле, потом лес, огромные города, пустыни и льды… Земной шар и другие планеты, далекое Солнце и миллиарды световых лет космического пространства… Бесконечные по-своему и такие разные Миры, которые просто поразили бы пиявку, умей она рассуждать, своей непохожестью и странностью.

Но возможно, что в этом мы схожи, существуют иные Миры, недоступные нам, как километры в длину для убогой медлительной пиявки… Достигнем ли мы хоть когда-нибудь их невообразимо загадочных краешков?

Этот вопрос не ко времени, а посему поговорим сейчас лишь о том, что доступно.

О Мире привычном, в котором теперь обитаем, и о Мире другом, который лишь чувствуем, касаясь едва, как травянистого краешка суши убогая пиявка.

Но… в который идем неизбежно.

Бывший материалист и главный герой романа Игнат Горанский убежден на сегодняшний день, что вся доступная нам хоть как-то Реальность состоит из двух принципиально различимых составляющих.

Духовной и Материальной.

Принципиально различимых, но имеющих некий единый основополагающий фундамент. Именно единый — это важнейшее, что дает нам шанс вести разговор всерьез, используя далее весьма эффективный ме-тод.

Метод, к слову, весьма эффективный и в науке.

Это метод аналогий.

И потому вначале окинем широким взглядом более привычную для нас составляющую Мир материальный. А после, находя общие точки соприкосновения, попробуем провести обобщающие аналогии.

Сия весьма непростая задача облегчается много тем, что и в более привычном материальном Мире мы длительное время наблюдали принципиально схожую ситуацию. Принципиально схожую, но в гораздо меньших масштабах. Мир материальный также длительное время разделялся наукой на две принципиально различимые составляющие, вещество и поле.

И действительно, на изначально предназначенном для нас уровне Мироздания (т. н. макроуровне) эти две составляющие многие годы выгля-дели совершенно разными. Миллионы лет макромир был наш единствен-ный Мир, единственная хоть как-то доступная нам необъятная старица. Миллионы лет мы забрасывали в нее лишь наши природные познавательные сети, мы вглядывались, слушали, трогали руками… Мы приближались к окраинам незаметно, настороженно, крупицей, шажочком за тысячи лет… И вдруг неожиданный взрыв! — молниеносный скачок.

Создав за коротенький срок НТР куда более совершенные познавательные сети, мы с замиранием сердца забросили их в далеко океан микромира. То, что обнаружилось там — ошеломило, захватывало… Оно ни во что не укладывалось привычное… Не укладывалось настолько, что даже ученые всерьез заговорили о со-вершенно иных там законах.

Даже назвали их особо, назвали законами квантовой механики, но… но не унимаясь при этом никак, пытаясь вновь и вновь отыскать соединительные нити в родном и привычном. В том, что видим и слышим, чувствуем с первых мгновений.

И… беспросвет.

И только снова проблемы, и снова тупик. И лишь одно остается, вздохнуть — ну не получается дело, хоть тресни! Нельзя, нельзя натянуть микромир на привычный наш смысл, и слава Всевышнему, что хоть нашлось уравнение.

Только как натянуть на привычный наш смысл то, что с нашим смыс-лом привычным и вообразить невозможно?

Еще в школе поразила одна простейшая задачка. По условию требовалось найти соотношение сил электромагнитых и сил гравитации в атоме водорода. Решается-то элементарно, а результат поражает. Десять в двадцать третьей степени! — попробуй-ка разместить в одну строчку столько нулей… Но ведь атом (не зря же Рэзерфорд назвал свою модель «планетарной») — это та же солнечная система в сопоставимых масштабах. Пусть это грубо, пусть атом «гораздо более пуст», сбросим для успокоения физиков хоть десяток нулей. Но ведь все равно остается совершенно невообразимая цифра! Что бы было с солнечной системой, если бы в ней силы притяжения вдруг увеличились в сто раз? Катастрофа… А в атомах эти силы мощнее относительно в миллиарды миллиардов раз! — и атомы при этом «благополучно здравствуют».

Так как же?

Как натянуть без притирочки наше привычно-наглядное на этот совершенно невообразимый мир? Мир, который даже математически в миллиарды миллиардов раз отличается от мира привычного, нашего.

В микромире материя пребывает в каком-то невообразимом с точки зрения наших привычных понятий состоянии. Это нечто среднее между волной и частицей, но среднее тоже в каком-то невообразимом для нас смысле. А вот чтобы «вообразить» конкретней — нужно гораздо лучше «увидеть», то есть нужны познавательные сети с гораздо более узкой улавливающей ячейкой. Проще говоря, нужен гораздо более высокий уровень эксперимента. Возможно, это позволит ввести какие-то более удобные величины для описания микромира, а возможно и станет окончательно ясно — почему лучше так и оставить его, «старое доброе» уравнение Шредингера.

Ведь мы прекрасно знаем сейчас, почему единственно приемлемо статистически-вероятностное описание молекулярного уровня. Просто совершенно бессмысленно лезть в молекулярный броуновский хаос с более наглядными механическими законами Ньютона.

А сейчас сформулируем основную идею, которую необходимо провести в дальнейшем. Обозначим ее предельно четко.

Два разных уровня (по сути, два разных Мира в миниатюре) внешне могут выглядеть совершенно по-разному, математическая запись их физических законов может выглядеть совершенно неузнаваемо, но при этом основополагающий фундамент у них общий.

Ведь даже и в нашем привычном Мире имеется два столь же контрастных примера.

Твердое тело и волна.

Просто мы их видим глазами, мы к ним привыкли. Их колоссальное различие нас совершенно не удивляет. Но для описания движения твердых тел мы применяем законы Ньютона, а вот применение законов этих к описанию волны заведет неминуемо в непролазные дебри.

Нас спасают глаза.

Используя привычные наглядные образы, мы находим другие, более удобные подходы, вводим более удобные величины для описания (амплитуда, период, длина волны) вместо массы, импульса и т. д.

Но справедливы ли для волны законы Ньютона?

Безусловно!

Справедливы ли для твердого тела законы волны?

Безусловно! Просто волновые эффекты для твердых тел в нашем привычном мире ничтожно малы, мы их просто не замечаем. И гениальная догадка Луи Де-Бройля тому подтверждение.

Отсюда тот же вывод. У твердого тела и волны единый физический фундамент, но для описания их свойств математически мы находим наиболее удобное «преломление» этого фундамента. В результате этого на выходе математические описания различаются до неузнаваемости.

Вот только представим себе, что мы живем в мире исключительно твердых тел, и волн никогда не видели. А потом случайно обнаружили, но не глазами, а какими-то «привычными» приборами на основе массы и импульса… Наверняка! — наверняка бы возникли психологические трудности аналогичные нынешним, «квантовомеханическим».

Или вот еще один пример.

Мир скоростей.

При движении с релятивистскими (околосветовыми) скоростями у нас нет отдельно энергии и импульса. Обе величины естественно объединяются в одну, характеризуемую математически тензором энергии-импульса. Но ведь общие законы одни, основополагающий фундамент тот же! — мир обычных скоростей есть лишь частный случай мира скоростей релятивистских.

Просто и здесь своеобразное преломление единого фундамента в нашей обычной реальности приводит вот к такому расщеплению — расщеплению одной физической величины на две практически самостоятельные.

И вот сегодня, благодаря развитию научного знания, мы знаем, что никакого принципиального различия между двумя прежними принципиальными разностями материального Мира нет. По современным представлениям вещество и поле есть единая взаимопревращаемая субстанция. И название у этой единой субстанции имеется общее: «вакуум».

И мы, опять же, видим некий основополагающий фундамент, преломление которого в нашем привычном мире приводит к расщеплению материи практически на две самостоятельные субстанции.

Единством фундамента Материального мира гениально воспользо-вался Поль Дирак, когда выстроил полевой лагранжиан всего лишь по аналогии с «привычным», классическим. Фактически он только добавил в него сначала квантовость («обычным» энергии и импульсу сопоставив операторный вид), а затем и релятивизм (перейдя из обычного евклидова пространства в четырехмерное пространство-время Минковского). И что же на выходе? А на выходе получились результаты великолепно согласующиеся с опытом! — и даже предвосхищая многие великие открытия (позитрон, античастицы и т. д.)…