Глава 1 Субатомный мир

Глава 1

Субатомный мир

Явление мира атомов – микроскопического разреза мира – могут играть основную роль в формах выявления конечного результата жизни в биосфере.

В. И. Вернадский

Чуть-чуть истории

Современная физика оказывает влияние почти на все стороны научной и общественной жизни. Она является основой для всех естественных наук, а союз естественных и технических наук коренным образом изменяет условия нашей жизни на Земле, что приводит как к положительным, так и к отрицательным последствиям. Влияние современной физики затрагивает также всю культуру в целом и образ мышления – в частности, а изменение существующей парадигмы выражается в пересмотре наших взглядов на жизнь и на Вселенную.

Изучение мира атома и субатомного мира в XX веке неожиданно ограничило область приложения идей классической механики и обусловило необходимость коренного пересмотра многих наших основных понятий. Понятие материи в субатомной физике, например, абсолютно не похоже на традиционные представления о материальной субстанции в классической физике. То же можно сказать о понятиях пространства, времени, причины и следствия.

Но поскольку эти понятия лежат в основе нашего мировоззрения, в случае их радикального пересмотра начинает изменяться привычная для нас механистическая картина мира, модель которой разработал великий Ньютон.

Корни всей западной науки в целом следует искать в истоках греческой философии VI века до н. э., в которой не делалось различий между наукой, философией и религией. Греческих философов не интересовали такие разграничения, поскольку они не видели различий между одушевленным и неодушевленным, между материей и духом. Они стремились постичь истинную природу («физис») вещей, воспринимая все формы существования как проявления «физиса», наделенные жизнью и духовностью.

Их взгляды были близки Гераклиту из Эфеса, который интуитивно чувствовал, что Вселенная находится в постоянном движении, что стабильность и постоянство не являются нормой. Гераклит учил, что все изменения в мире происходят в результате активных циклических взаимодействий различных пар противоположностей, и рассматривал каждую такую пару как единое целое. Единство, содержащее противоположности, но стоящее над ними, он называл логосом.

Разрыв этого единства впервые произошел в философии Парменида из Элеи, взгляды которого были абсолютно противоположны взглядам Гераклита. Парменид признавал существование некоего Божественного Принципа, стоящего над всеми богами и людьми. Он считал этот принцип уникальным и неизменяемым и называл его Бытие. Он был уверен в том, что изменения невозможны, и относил видимые изменения к иллюзорности наших чувств. Позднее этот принцип стал отождествляться с персонифицированным божеством, стоящим над миром и управляющим им. Так в философии возникло направление, которое отделило материю от духа и породило дуализм.

В V веке до н. э. греческие мыслители попытались примирить теории Парменида и Гераклита. Чтобы сгладить различия между идеями неизменяемого Бытия (Парменид) и вечного изменения (Гераклит), они выдвинули тезис о том, что Бытие проявляется в определенных неизменных субстанциях, которые, соединяясь и расходясь, порождают все изменения в этом мире. Это привело к возникновению понятия атома – мельчайшей неделимой единицы материи. Согласно философской концепции великого греческого философа Демокрита, материя состоит из некоторого количества «основополагающих строительных кирпичиков» – абсолютно пассивных и по сути своей неживых частиц, между которыми находится пустота. Атомы движутся в пустоте подобно бильярдным шарам. Причина движения частиц не объяснялась, но обычно ассоциировалась с внешними силами, которые, как считалось, носили идеальный, или духовный, характер, не имея ничего общего с материей. И поскольку экспериментальная проверка этой концепции была невозможна, никто не задавался вопросом, применима ли предложенная аналогия к миру атомов.

По мере того как укоренялась идея о разделении духа и материи, философы стали все больше интересоваться духовным миром, человеческой душой и проблемами этики. Ученых же привлек материальный мир. Научные представления древних были систематизированы Аристотелем, создавшим модель Вселенной, аналогичной точно идущим часам, для изучения которой следует использовать редукционистский подход: если разбить что-либо на мельчайшие составные части, можно понять, как это работает. Хотя сам Аристотель считал, что изучение человеческой души и созерцание величия Бога гораздо важнее изучения материального мира, именно его модель механистической Вселенной использовалась западной наукой на протяжении двух тысяч лет.

Поскольку механистический взгляд на природу тесно связан со строгим детерминизмом (лат. determinare – определять), то философской основой такого взгляда стало фундаментальное разграничение между миром и человеком. В результате этого разграничения возникла уверенность в возможности объективного описания мира, лишенного упоминаний о личности наблюдателя.

В конце XV века впервые началось истинно научное изучение природы путем экспериментальной проверки умозрительных гипотез. Наука задалась целью освоить мир, в котором мы живем, дать ему такое объяснение, чтобы он выглядел безопасным и управляемым. Рост интереса к математике привел к формулированию математическим языком истинно научных теорий, основанных на экспериментальных данных. Отцом современной науки, в которой нет места человеку, является Галилей, впервые объединивший математику и эксперимент (1).

В XVII веке получило широкое признание картезианство – направление в философии и естествознании, теоретическим источником которого были идеи Рене Декарта. Картезианство окончательно разделило природу на две независимые области – область сознания и область материи. В результате картезианского разделения ученые смогли рассматривать материю как нечто неживое и полностью отдельное от них самих, а материальный мир – как огромный, сложный агрегат, состоящий из множества различных частей. Такое механистическое воззрение было воспринято и Исааком Ньютоном, который построил на его основе свою механику, ставшую фундаментом классической физики. Со второй половины XVII и до конца XIX века ньютоновская модель Вселенной была наиболее влиятельной.

В книге «Физика Веры» мы рассматривали представления Ньютона об эфире, оставив в стороне вопрос о его механистической модели Вселенной, которая в значительной степени повторяла модель Демокрита, объясняя все явления движением и взаимодействием твердых неделимых атомов, уподобленных твердым бильярдным шарам (2).

Чтобы разобраться в переходе к современной физике, которая убедительно доказала, что ньютоновская модель не может объяснить новые открытия, а ее закономерности действуют не всегда, мы предлагаем коротко вспомнить, что представляет собой механистическая модель Вселенной Ньютона, являющаяся основой классической механики.