Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице




Скачать 117.91 Kb.
НазваниеГрандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице
Дата конвертации06.03.2013
Размер117.91 Kb.
ТипДокументы

Физика и жизнь,


или улыбка «кошки Шредингера»


Н.Е.Невесский, кандидат физико-математических наук, Институт прикладной механики РАН, Москва.


…поистине всё в телах производится механически, но сами принципы науки механики и всей физики не есть механические или математические, но – метафизические.

Готфрид В. Лейбниц,

«О приумножении наук»


Тема конференции – грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная – она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице.

И я подумал, что просто не могу не высказаться по этому поводу. Я – физик-теоретик и как раз и занимаюсь взаимодействием микроскопических заряженных частиц. И я постоянно говорю о жизни.

Дело в том, что мне далеко не всё здесь понятно. Нет ответов на самые простые, невинные вопросы. Почему частицы притягиваются друг к другу и как они это делают? Что такое «заряженность»? Что такое «сила» – где и как она возникает? И т.д. Физика не даёт здесь ясного понимания. И мне кажется, что для того, чтобы такового понимания достичь, нужно существенно расширить наши представления об обитателях микромира и изначально считать, что и здесь, в начале начал, мы имеем дело с взаимоотношениями живых систем.

Тема «Жизнь во Вселенной» преломилась у меня в сознании так, что привела к вопросу: что первично – физика или жизнь?

Часто полагают, что физика. Ведь именно она стоит у основания вещей. Было время, когда жизни не было (говорят защитники этой идеи), а был только первородный хаос элементарных сущностей. Из них потом, много позже появились живые формы. От простого – к сложному, от элементарностей – к амёбе, и далее – вплоть до человека, в котором вспыхнуло вдруг сознание. Так шла эволюция мира.

Но мне кажется, что всё было иначе и вначале уже была жизнь. Она присутствовала всегда, с самых первых моментов после Большого Взрыва, была органически вплетена в саму физику и шла с ней рука об руку на протяжении всех бесчисленных эонов лет, протёкших с начала мира.

Не жизнь надо выводить из физики, а физику из жизни. Эта – ключевая идея так называемого информационного подхода к физическим взаимодействиям. На эту тему у меня написана книга «Информационная динамика»1, а сейчас я пишу следующие, целых две, но они пока ещё в работе.

В приложении к электродинамике информационный подход приводит к вполне приемлемой, хорошо воспринимаемой и математически оформленной физической теории, приводящей к целому ряду новых и необычных следствий.

В основу этой теории положена жизнь. Заряженные элементарные частицы (электроны, протоны и др.) изначально рассматриваются как сложноорганизованные (живые!) системы, взаимодействующие, как и всё живое, по информационному механизму. Взаимодействие – это сложный, многостадийный процесс, представляющий собой цепочку взаимосвязанных событий. Начинается он с обмена информацией между взаимодействующими частицами. Информация эта (как-то) создаётся, распространяется и воспринимается2. Затем воспринятая информация оценивается элементарной частицей. При оценке она обращается к своему жизненному опыту и имеет в виду некоторые присущие ей цели3.

И уже только после всего этого частица действует, сообразуя своё действие с полученной информацией, со своими целями и с имеющимися в её распоряжении средствами для совершения действия. Таков сценарий каждого акта взаимодействия, и он считан с живой природы.

Основываясь на такого рода представлениях, удаётся построить вполне современно выглядящую информационную теорию электромагнитных взаимодействий. Это особая теория. Она многое проясняет и обладает огромной предсказательной силой. Она напоминает как классическую, так и квантовую физику, но не сводится ни к одной из них, а в какой-то мере содержит в себе их обе. Информационная теория находится пока в стадии развития, но мне кажется, со временем она займёт ведущее положение и даст начало новой физике.

В связи с этим возникает вопрос: а нужно ли всё это? Нельзя ли обойтись без коренной смены представлений и не выбивать почву у себя из-под ног? Мне кажется  нельзя, хотя бы потому, что с позиций современной физики невозможно дать описание феномену жизни. И поэтому основания физической науки необходимо переосмыслить.

Физика – красивая страна. Но это – красота каменной пустыни. Она только-только начинает оживать – благодаря синергетике, благодаря системному подходу, а теперь ещё и благодаря информационной теории.

Физики у нас – две, классическая и квантовая. Они сильно отличаются друг от друга – и по характеру общих представлений, и по математическому аппарату. Но не та, ни другая не могут удовлетворительно описать жизнь. Это я попытаюсь пояснить.

Сначала – в отношении классической физики, она – проще и понятнее. Согласно классике, мир состоит из вещества и сил. Вещество (по современным чрезвычайно упрощённым и выхолощенным представлениям) распадается на множество частиц, столь незамысловатых и простых, что они получили название «элементарные частицы». Каждая из них описывается очень небольшим набором характеристик. Частицы эти окружены пустотой (эфира современная классическая физика не приемлет). Частицы, далее, взаимодействуют по определённым4 законам. Взаимодействие сводится к изменению кинематических характеристик частиц и описывается с помощью представления о «силах». Силы эти очень просты и сводятся к притяжению и отталкиванию. Происхождение сил не обсуждается. Не обсуждается и происхождение законов, которым подчиняются силы, – они просто констатируется как данность.

Считается, что причиной появления сил являются так называемые «силовые поля» (электрическое, магнитное и др.). Но что такое «поля», остаётся неясным. Нет моделей для поля – видимо, просто потому, что таковые модели не из чего строить.

Итак, элементарные частицы, разделены пустотой и взаимодействуют по непонятно откуда взявшимся законам. Таковы базовые (и весьма убогие) представления современной классической физики. Ясно, что жизнь на таком основании не построить.

Так, однако, было не всегда. Я не зря всё время подчёркиваю, что всё это относится к современной, предельно выхолощенной картине. Раньше, в добром старом XIX веке, картина была иной – много сложнее и богаче. Частицы вещества считались не элементарными (этого понятия ещё не было), а сложными системами, имеющими форму, структуру, внутреннюю динамику, набор внутренних состояний и пр. Каковы все эти атрибуты – не знали, но стремились узнать. Пространство между корпускулами вещества было заполнено не пустотой, а некой тонкой всё связующей субстанцией  эфиром. Эфир – протоплазма Вселенной. Как она устроена, опять же, не знали, но думали и искали и нимало не сомневались в самом её существовании.

Высказывались разнообразные суждения о природе физических сил. Искали их механизм, привлекая для объяснения как свойства среды, так и свойства самих корпускул вещества. В связи с этим был выдвинут целый ряд интересных моделей. Считалось, что взаимодействие осуществляется при посредстве поля. Его природу надеялись установить. И здесь всё было совсем не так безнадёжно, как теперь, поскольку у поля имелся референт. Референтом поля считалась тонкая субстанция, через совокупность изменений характеристик которой и выражались величины, относящиеся к полю. Поскольку была среда, был и материал для построения моделей поля.

В классической физике XIX века жизнь, безусловно, содержалась. Мир представлялся чрезвычайно многообразным и сложным и, вместе с тем, связанным в одно целое. Это было «единое во многом», и над всем этим витал дух Творца. В такой физике не было того противоречия с жизнью и сознанием, которое возникло позже. Оставалось немного: надо было уяснить природу эфира и понять, как устроены сами корпускулы вещества. С этими задачами физика перешагнула в XX век. И начались приключения.

Вставшие проблемы родили две великие теории: специальную теорию относительности (СТО) и квантовую механику. Стартовали они обе вполне успешно, в духе XIX века, но потом как-то сбились с пути…

В исходных рассуждениях Эйнштейна фигурировал замечательный образ «наблюдателей с часами, обменивающихся волновыми сигналами». Картинка – очень наглядная и живая. Наблюдателями здесь являются сами заряженные частицы. То, что у них есть часы, указывает на присущий им внутренний колебательный процесс. То, что сигналы – волновые, указывает на тонкую среду (поскольку волны без субстанции – невозможны). То, что они способны обмениваться сигналами (то есть излучать, воспринимать их и делать выводы), указывает на то, что они очень активны и даже разумны.

Однако, благое намерение понять механизм электромагнитных взаимодействий и природу эфира привёл в конечном итоге к отказу от эфира! Связующая субстанция, протоплазма Вселенной, была предана забвению. И всё начало распадаться. Классическая физика из-за этого настолько упростилась и выхолостилась, что потеряла большинство своих прежних потенций. Если раньше был шанс постичь с её помощью феномен жизни, то теперь он исчез. Вместе с эфиром из классической физики выплеснули саму жизнь.

Вся надежда оставалась на квантовую механику. Она также интенсивно развивалась, и начало было тоже очень многообещающим.

Де Бройль конкретизировал идею о «внутренних часах» и определил темп их хода. В каждой частице, считал он, происходит внутренний колебательный процесс с частотой: (сейчас её называют комптоновской частотой). Этот процесс возбуждает пространство вокруг частицы, и оно всё начинает пульсировать с той же частотой. Эти (внешние уже) пульсации определяют так называемую стационарную волну. Если частица движется, то стационарная волна превращается в волну де Бройля.

Это был очень важный шаг вперёд. Частица перестала быть просто материальной точкой  с нею связывался некий колебательный процесс, распространяющийся далеко за её пределы (подобно тому, как с полётом комара связан звенящий звук). Идея нашла отклик, и вскоре было написано уравнение для этих волн – уравнение Шредингера. Волновая функция была обозначена символом .

И для де Бройля, и для Шредингера это были реальные волны – «волны материи». Эти волны создавались частицами и могли затем влиять на их поведение. «Волна материи» была самостоятельной (отличная от породившей её частицы) сущностью, выполняющей функцию управления. Эта идея получила название «концепции волны-пилота».

До сих пор всё было замечательно, но потом начались трудности. Далее нужно было уяснить физику - волн, то есть определить их субстанцию и задать источники. Только в этом случае можно найти конкретное решение волнового уравнения. Но этого сделано не было – мешала СТО и забвение эфира. Похоже, именно здесь и произошёл сбой. - функция была объявлена математической абстракцией, неким идеальным конструктом, задающим правила игры. Это – никакая не волна-пилот и даже не физическая волна, а «комплексная амплитуда вероятности». Для её определения не нужны источники (как и вообще не нужно чего-либо материального). И волновое уравнение стали решать без источников.

В принципе это допустимо. Однако решение мы в таком случае можем получить только в самом общем виде. Оно представляет собой разложение в ряд по собственным функциям системы (или, что то же, суперпозицию «чистых состояний»). Такой вид волновой функции указывает как будто на то, что квантовая система пребывает не в одном каком-либо определённом чистом состоянии, а во всех состояниях сразу! Эта идея выглядит, может быть, и странно, но именно она была положена в основу интерпретации квантовой физики.

Одним из первых пробных камней квантовой теории была задача о дифракции электронов. Известно, что электроны, пролетая через диафрагму с двумя щелями, образуют на экране дифракционную картину. Классическая физика объяснить этот феномен не могла, квантовая – сумела.

С точки зрения классической физики электрон, прежде чем он попадёт на экран, проходит либо через верхнюю щель, либо через нижнюю. Третьего не дано. Но в квантовой физике появляется ещё одна возможность: электрон может одновременно проходить через обе щели. При этом он находится сразу в двух местах, но ничего особенного – квантовая механика этого не запрещает: местоположение – характеристика состояния, а электрон пребывает во всех своих состояниях одновременно. Если смириться с этим и принять как данность, то дальнейшая процедура счёта приведёт к правильному результату.

Успех в описании дифракции электронов убедил физиков в правильности выбранной интерпретации для волновой функции, и эта трактовка была окончательно принята и канонизирована. Итак, квантовая система пребывает во всех своих чистых состояниях сразу.

Таково фактическое бытие системы. Однако для нас это бытие принципиально не наблюдаемо. Если мы зададимся целью всё же узнать, в каком именно состоянии находится система, то она ведёт себя очень странно: вся её множественность (размытость по состояниям) исчезает и вырождается в одно единственное, чистое состояние, в котором мы её и находим5.

Состояний – много. Квантовая система может одновременно спать и бодрствовать, быть здесь и за тридевять земель, быть доброй и злой, весёлой и грустной и т.д. Всё это – состояния. Система одновременно пребывает всюду и во всём, и это – очень сильное положение квантовой физики (особенно с эзотерической точки зрения, если иметь в виду тонкие планы высокоорганизованной системы, – Ред.).

С этими представлениями прямо связана проблема дальнодействия (мгновенного распространения сигнала) и идея о квантовой телепортации. Когда говорят об этом, обыкновенно рассматривают две частицы, разлетающиеся из одной точки, причём настолько далеко, что никакая оперативная связь между ними становится (вроде бы) невозможной. Под частицами обычно подразумевают фотоны, но это необязательно. Они могут быть и макроскопическими. Пенроуз, например6, любит говорить о бильярдных шарах – чёрном и белом.

Согласно квантовым представлениям связь между частицами всегда имеется, и расстояние здесь не при чём. Мы здесь имеем дело не с двумя отдельными частицами (шарами), а с целостной системой. Она описывается единой волновой функцией, включающей в себя (причём – одновременно!) все возможные состояния системы и всех элементов внутри неё. Элементы здесь не только постоянно связаны друг с другом  они как бы непрерывно перетекают один в другой, обмениваясь всеми своими качествами. Это означает (по меньшей мере) возможность мгновенной передачи информации, что не могло нравиться Эйнштейну. Но это же означает и большее – возможность перемещения целых систем с бесконечной скоростью!

Если в результате опыта волновая функция нашей системы схлопнулась так, что в руках у нас оказался, например, белый шар, то мы не можем быть уверены, что за мгновение до опыта он находился именно здесь, а не за тридевять земель. Редукция волновой функции зависит от тончайших хитросплетений опыта. Изменив эти хитросплетения, мы изменим и результат. Отсюда – идея о возможности квантовой телепортации.

Каждый из нас фактически находится не только в этом зале, но и ещё во множестве других мест (эзотерики скажут – ментально.  Ред.), и если он находит себя всё же здесь, то это просто результат его сосредоточенности. В принципе могло бы быть и иначе. Такие случаи известны. И квантовая физика этого не запрещает. Она не запрещает ни мгновенную передачу информации, ни мгновенного же перемещения целых систем, то есть их телепортации. И, тем не менее, это выглядит достаточно странным. И упорно кажется, что выводы эти отражают, скорее, не фактическое положение дел, а экстравагантность теоретических интерпретаций.

Эрвин Шредингер, чтобы разобраться во всём этом, предложил ещё один мысленный эксперимент7. Давайте вообразим, говорил он, что мы помещаем живую кошку в герметический контейнер. Сюда же помещаем всё необходимое для её жизни, а также – для её смерти. В контейнер мы помещаем (кроме всего прочего) ещё и ампулу с синильной кислотой, над которой подвешиваем молоток, который может упасть (и разбить ампулу) или не упасть. Если спустя некоторое время, мы открываем контейнер, то что мы в нём обнаружим? Что будет с кошкой? «Классик», конечно, скажет, что тут всё ясно, и мы найдём либо живую кошку, либо – дохлую, с вероятностью 50:50. Но специалист по квантовой теории возразит и пустится в рассуждения. Он скажет, что здесь мы опять имеем систему (невероятно сложную), описываемую единой волновой функцией, и эта система пребывает во всех своих состояниях сразу. Жизнь и смерть – тоже состояния и она (кошка) находится в них одновременно. Кошка не может до конца умереть8.

Что обнаружит опыт, только Богу известно. Но от кошки всегда что-нибудь да останется – такое, по чему можно будет идентифицировать её как живую. Может быть, останется её грустная улыбка?


Три приведённых примера  дифракция электронов, квантовая телепортация и мысленный опыт с неуничтожимой кошкой – иллюстрируют ведущую идею квантовой физики: квантовая система пребывает во всех своих состояниях сразу. Такая интерпретация возникла вследствие того, что физики не приняли первоначальную мысль де Бройля о волне-пилоте и стали решать волновое уравнение без источников. Мне кажется, что квантовая физика здесь именно и сошла с истинного пути. Отсюда начались её методологические трудности. Она ухватила истину, но только отчасти. Она соприкоснулась с проблемой жизни и даже сознания, но только в самых общих аспектах. Детали совершенно не прорисованы. В той теории, которая получилась, нет ни цельности, ни связности, и она постоянно приводит к недоумению.

И поэтому (несмотря на все достижения квантовой теории, несмотря на некоторые её ну просто очень привлекательные выводы) нам всё же нужна другая физика. При её построении следует вернуться назад, к началу XX века и взять за основу информационный подход. Новая физика будет настолько всеобъемлющей, что включит в себя как классическую, так и квантовую доктрины, изменив их обе. В классическую физику будет возвращён эфир, а также представление о сложной организации и функционировании обитателей микромира. Квантовая физика будет дополнена представлением о субстанции и об источниках для «волн материи», а сами эти волны будут интерпретированы как информационные и выполняющие функцию управления.

Жизнь, таким образом, войдёт в основание фундаментальной физики, и самый вопрос – что первично, физика или жизнь, утратит значение. И тогда, может быть, кошка Шредингера улыбнётся умиротворённо…

1 Невесский Н.Е. «Информационная динамика». М.,2001.

2 Под «восприятием» скрывается также очень многое.

3 В микромире, также как и всюду, ничего не происходит бесцельно.

4 Экспериментально определённым.

5 Это называется R-процедурой, или схлопыванием волнового пакета.

6 Пенроуз Р. Новый ум короля. М., УРСС, 2003.

7 Шредингер Э. Что такое жизнь?. М., Атомиздат, 1972.

8 Так же как и не может считаться абсолютно живой.




Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице icon«Пауло Коэльо. Заир»: «София»; Киев; 2005 isbn 5 9550 0656 7
Эстер могла уйти, не сказав ни слова, что она могла просто разорвать их отношения. Она раздражает его как никто другой, но вместе...

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconВерещагина И. Н., Афанасьева О. В
Она живёт в небольшом домике в деревне. Бабушка Каролин очень интересуется жизнью. Она увлекается садоводством. В её ма­леньком опрятном...

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconЯпония слывет одной из самых загадочных и экзотических стран мира. Далекая и близкая, простая и загадочная, она захватывает наше воображение своей экзотикой. И
Япония слывет одной из самых загадочных и экзотических стран мира. Далекая и близкая, простая и загадочная, она захватывает наше...

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconТензин Гьяцо Вселенная в одном атоме: Наука и духовность на служении миру
«Вселенная в одном атоме: Наука и духовность на служении миру»: Океан Мудрости; Элиста; 2010

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconКладовая педагогического мастерства
Думаю, многие со мной согласятся, что профессия учителя одна из самых трудных, но вместе с тем и одна из самых благородных среди...

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconПроблема с периодизацией. Для каждой цивилизации Востока она своя
...

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconОн-8 она-8 он-39 она-13 она-667 она-771 он-147 она-153 он-9 он-10
И, знаете, щемит. Грустно. И хочется говорить, рассказывать. О чем? Да ни о чем особенном. Просто о том, какими были мы в ту пору....

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице icon-
Жизнь она всегда проще, циничнее и жёстче, чем кисельные берега мягких виртуальных форумов. Читайте жизнь отсюда, с матом, с желчью,...

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconЮ. В. Александров вселенная и человек
Вселенная не только необычнее, чем мы воображаем. Она необычнее, чем мы можем вообразить

Грандиозна, но вместе с тем  очень близкая, своя. Ведь Вселенная она вся живая. Она насквозь проникнута жизнью вплоть до самых глубинных её уровней. Жизнь заключена в каждом атоме, в каждой элементарной частице iconТема: краеведение и математика
История нашей страны неразрывно связана с историей наших “малых родин”. У каждого она своя, но вместе мы единое целое. Наш край –...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница