|
|
Текст реферата по философии «Атомистические воззрения: от Европы до Азии, из древности в наши дни».
Р Е Ф Е Р А Т
по философии
Тема
АТОМИСТИЧЕСКИЕ ВОЗЗРЕНИЯ: ОТ ЕВРОПЫ
ДО АЗИИ, ИЗ ДРЕВНОСТИ В НАШИ ДНИ
Выполнил: Аспирант I года
обучения Семенов Е.С.
Проверил: Проф. Кутырев В.А.
г. Нижний Новгород
2004 г.
|
Уильям Блейк |
С древних времен люди начали задумываться о том, из чего же «сделаны» все вещи, что между ними общего. Интересно проследить развитие учения о строении вещества от первых догадок древних греков до развитой квантовой теории в наши дни, а так же провести параллели с идеями мыслителей и религиозных течений Востока. В данном очерке обсуждаются эти и смежные проблемы, такие как специальная и общая теории относительности.
В начале
В теории относительности впервые была показана необходимость периодического изменения основополагающих принципов физики. Кроме переосмысления понятий пространства и времени философам пришла пора задуматься и о морально-этических последствиях новых открытий. Когда сегодня говорят о современной физике, то первая мысль, которая при этом возникает, связана с атомным и термоядерным оружием. Каждый знает, какое огромное влияние оказывает это оружие на политическую жизнь нашего времени.
Данная работа существенным образом опирается на труды,
представленные в списке литературы. Отметим основные моменты
этих трудов. В книге
П.П. Гайденко в книге «История новоевропейской философии в ее
связи с наукой» анализирует вклад философов нового времени в
основания современной науки. Проблемы, которые поставили эти
философы, зачастую актуальны и до сих пор. В
В книге «Дао физики» современного философа и физика теоретика
Понятие «атом» много старше естествознания нового времени. Оно имеет свои истоки в античной натурфилософии, являясь центральным понятием материализма Левкиппа и Демокрита. Идея о существовании последних, наименьших неделимых частиц материи возникла в тесной связи с развитием понятий материи, бытия и становления, характеризующих первый период греческой философии. Для сравнения античной философии с нашими современными проблемами, пожалуй представляет интерес, что в современной атомной физике в новой форме возникает проблема: является ли первоматерия одной из известных субстанций или она нечто их превосходящее? В наше время пытаются найти основной закон движения материи, из которого могут быть математически выведены все элементарные частицы со своими свойствами. В первом случае это означало бы, что все множество элементарных частиц может быть объяснено с помощью нескольких «фундаментальных» «элементарных частиц». Во втором случае все многообразие элементарных частиц объясняется некоторой универсальной первоматерией, которую можно назвать энергией или материей. В этом случае ни одна из элементарных частиц принципиально не выделяется среди других в качестве фундаментальной частицы. Последняя точка зрения соответствует доктрине Анаксимандра, и я убежден, что такой взгляд правилен и в современной физике.
В философии Гераклита первое место заняло понятие становления. Гераклит считал первоматерией движущийся огонь. Трудность соединения идеи единого принципа с наличием бесконечного превращения явлений разрешалась Гераклитом посредством предположения о том, что непрерывно происходящая борьба между противоположностями и есть своего рода гармония. Для Гераклита мир одновременно и единое и многое, именно напряжение противоположностей образует единство целого. Он утверждал: борьба есть всеобщая основа всякого бытия, и эта борьба есть одновременно уравновешивание; все вещи возникают и снова исчезают в процессе борьбы.
Мы теперь можем сказать, что современная физика в некотором смысле близко следует учению Гераклита. Если заменить слово «огонь» словом «энергия», то почти в точности высказывания Гераклита можно считать высказываниями современной науки. Фактически энергия это то, из чего созданы все элементарные частицы, все атомы, а потому и вообще все вещи. Одновременно энергия является движущим началом. Энергия есть субстанция, ее общее количество не меняется, и, как можно видеть во многих атомных экспериментах, элементарные частицы создаются из этой субстанции. Энергия может превращаться в движение, в теплоту, в свет и электрическое напряжение. Энергию можно считать первопричиной всех изменений в мире.
Следующий шаг в направлении к понятию атома был сделан
Анаксагором, современником Эмпедокла. Он жил около 30 лет в
Афинах, по всей вероятности в первой половине V века до
Для перехода от философии к понятию атома необходим был только один шаг, и этот шаг был сделан Левкиппом и Демокритом из Абдеры. Полярность бытия и небытия философии Парменида здесь была заменена полярностью «заполненного» и «пустого». Бытие не есть только единое; оно может бесконечно повторяться. Оно атом, мельчайшая неделимая частица материи. Атом вечен и неразложим, но он обладает конечной величиной. Движение невозможно без существования пустого пространства между атомами. Так впервые в истории была выражена мысль о существовании в качестве первичных кирпичей наименьших частиц материи, мы бы сказали — элементарных частиц. Атомы в философии Левкиппа не двигались просто случайно. Левкипп говорил, что ничто не возникает из ничего, а все — из определенной причины и необходимости.
Представление об атоме (неделимом) сводилось к тому, что материя состояла не только из заполненного, но и из пустого, а именно из пустого пространства, в котором движутся атомы. Логическое обоснование возражения Парменида против пустого пространства, против того, что небытие не может существовать, просто игнорировалось на основании опыта. С точки зрения современной науки мы бы сказали, что пустое пространство между атомами Демокрита — это не ничто; оно является носителем геометрии и кинематики и делает возможным порядок и движение атомов. До сих пор возможность пустого пространства осталась нерешенной проблемой. В общей теории относительности Эйнштейна показано, что геометрия и материя взаимно обусловливают друг друга.
Для сравнения с современной физикой атома представляет интерес понимание материи Платоном, высказанное им в диалоге «Тимей». Платон не был атомистом, но он в своем учении соединил представления, близкие атомистам, с представлениями пифагорейской школы и философией Эмпедокла.
Платон знал о пяти правильных геометрических телах, открытых пифагорейцами, и о том, что их можно сопоставить с элементами Эмпедокла. Наименьшие части элемента земли он ставил в связь с кубом, наименьшие части элемента воздуха — с октаэдром, элементы огня — с тетраэдром, элементы воды — с икосаэдром. Не было элемента, соответствующего додекаэдру. Здесь Платон сказал, что существует еще пятый элемент, который бог использовал, чтобы создать вселенную. Правильные геометрические тела в некотором отношении можно сравнить с атомами; однако Платон категорически отрицал их неделимость. Он конструировал свои правильные тела из двух видов треугольников: равностороннего и равнобедренного прямоугольного. Соединяя их, он получал грани правильных тел. Этим объясняется частичное превращение элементов друг в друга. Правильные тела можно разложить на треугольники, а из этих треугольников можно построить новые правильные тела. Например, тетраэдр и два октаэдра можно разложить на 20 равносторонних треугольников. Эти последние можно вновь соединить и получить икосаэдр, то есть один атом огня и два атома воздуха в сочетании дают один атом воды. Треугольники нельзя считать материей, так как они не имеют пространственного протяжения. Только в том случае, если треугольники объединены в правильные тела, возникает частица материи. Поэтому наименьшие частицы материи не являются первичными образованиями, как это имело место у Демокрита, и они представляют собой математические формы. Понятно, что в этом случае форма имеет большее значение, чем вещество, из которого форма состоит или в которой оно выявляется.
Обычные представления геометрии и кинематики о частице, такие, как форма или движение в пространстве, не могут применяться в отношении элементарных частиц непротиворечивым образом. Если хотят дать точное описание элементарной частицы, то единственное, что может быть пригодно в качестве этого описания, — это функция вероятности. Отсюда делают вывод, что свойство «быть» не подходит без ограничения к элементарной частице. Есть только тенденция, возможность «быть».
В философии Демокрита все атомы состоят из одной и той же субстанции (материала), поскольку вообще здесь можно применить это слово. Элементарные частицы современной физики имеют массу. По теории относительности масса и энергия, в сущности, одно и то же, и поэтому можно сказать, что все элементарные частицы состоят из энергии. Таким образом, энергию можно считать основной субстанцией, первоматерией. Фактически она обладает существенным свойством, принадлежащим понятию субстанции: она сохраняется.
У Демокрита атомы являются вечными и неразложимыми единицами материи: они не могут превращаться друг в друга. Современная физика выступает против положения Демокрита и встает на сторону Платона и пифагорейцев. Элементарные частицы не являются вечными и неразложимыми единицами материи, фактически они могут превращаться друг в друга. При столкновении двух элементарных частиц, происходящем при большой скорости, образуется много новых элементарных частиц; возникая из энергии движения, столкнувшиеся частицы могут при этом исчезнуть. Такие процессы наблюдаются часто и являются лучшим доказательством того, что все частицы состоят из одинаковой субстанции — из энергии. Элементарные частицы, о которых говорится в диалоге Платона «Тимей», ведь это в конце концов не материя, а математические формы. В современной квантовой теории едва ли можно сомневаться в том, что элементарные частицы в конечном счете суть математические формы, только гораздо более сложной и абстрактной природы.
В проблеме основного уравнения речь идет о нелинейном волновом уравнении для операторов поля. Это уравнение рассматривается как математическое представление всей материи, а не какого-либо определенного вида элементарных частиц или полей. Это волновое уравнение математически эквивалентно сложной системе интегральных уравнений, которые, как говорят математики, обладают собственными значениями и собственными решениями. Собственные решения представляют элементарные частицы. Следовательно, они суть математические формы, которые заменяют правильные тела пифагорейцев.
Математическая симметрия, играющая центральную роль в правильных телах платоновской философии, составляет ядро основного уравнения. Уравнение — только математическое представление всего ряда свойств симметрии, которые, конечно, не так наглядны, как платоновские тела. В современной физике речь идет о свойствах симметрии, которые соотносятся с пространством и временем и находят свое математическое выражение в теоретико-групповой структуре основного уравнения. Важнейшая группа — так называемая группа Лоренца в теории относительности — определяет структуру пространства и времени.
Почему физики говорят о том, что элементарные частицы не могут быть разложены на меньшие частицы? Ответ на этот вопрос отчетливо показывает, насколько современное естествознание абстрактнее греческой философии. Наше соображение на этот счет примерно такое: как можно разложить элементарные частицы? Единственные средства эксперимента, имеющиеся в нашем распоряжении, — это другие элементарные частицы. Поэтому столкновения двух элементарных частиц, обладающих чрезвычайно большой энергией движения, являются единственными процессами, в которых такие частицы, пожалуй, могут быть разложимы. Они распадаются при таких процессах иногда даже на много различных частей. Однако сами составные части — снова элементарные частицы, а не какие-нибудь маленькие части их, и их массы образуются из энергии движения столкнувшихся частиц. Другими словами: благодаря превращению энергии в материю составные части элементарных частиц — снова элементарные частицы того же вида.
И все-таки некоторые высказывания античной философии удивительно близки высказываниям современного естествознания. А это показывает, как можно далеко пойти, если связать наш обычный опыт, не подкрепленный экспериментом, с неустанным усилием создать логический порядок в опыте и попытаться, исходя из общих принципов, понять его.
Первым великим философом эпохи начала развития естествознания был Рене Декарт, который жил в первой половине XVII века. Важнейшие для естествознания мысли Декарта содержались в его главном труде «Рассуждение о методе». Он стремился на базе сомнения и логического мышления создать совершенно новую и прочную основу для философской системы. Однако он не рассматривал откровение в качестве такой основы и нисколько не был склонен некритически перенимать все, что мы воспринимаем нашими чувствами. Так Декарт подошел к своему методу сомнения. Он сомневался в том, что сообщают нам наши чувства, он сомневался в результатах нашего рационального мышления и в конце концов пришел к своему известному положению: ''Cogito, ergo sum'' (Я не могу сомневаться в своем существовании, ибо оно следует из самого факта, что я мыслю).
Очевидно, было бы неверно утверждать, что Декарт придал новое направление человеческой мысли посредством своего нового философского метода. Фактически он впервые сформулировал тенденцию человеческого мышления, которая уже наметилась в период Возрождения и Реформации.
Ньютоновская механика и другие разделы классической физики, построенные по ее образцу, базировались на предположении, что можно описать мир, не говоря о боге или о нас самих. Эта возможность оказалась чуть ли не необходимой предпосылкой для всего естествознания. Естествознание описывает природу, которая отвечает на наши вопросы и подвергается нашим методам исследования.
Представителями ранней эмпирической философии являются три
философа: Локк, Беркли и Юм. Локк в противовес Декарту учит, что
все знание в конечном счете основано на опыте. При этом речь может
идти или о чувственном опыте, или об опыте, определяющем
особенности нашего мышления. Знание, как говорит Локк, есть
понимание соответствия или несоответствия между идеями. Следующий
шаг был сделан Беркли: если фактически все наше знание
основывается на восприятии, на ощущении, то утверждение, что вещи
действительно существуют, бессмысленно. Если восприятия даны, то
уже нельзя провести никакого различия, существуют ли вещи или не
существуют. Поэтому существование и ощущение одно и то же. Этот
способ доказательства был доведен затем до крайнего скептицизма
Юмом, который отрицал индукцию и закон причинности.
Связь двух направлений мысли, которые развиты, с одной стороны, Декартом, с другой — Локком и Беркли, была исследована в философии Канта, которая явилась началом немецкого идеализма. Та часть его работы, которая важна для сравнения с современной физикой, содержится в «Критике чистого разума». Кант пришел к заключению, что наше знание, по крайней мере частично, априорно и тем самым не выводится из опыта. Поэтому он делает различие между эмпирическим знанием и знанием «априори». Далее, он различает аналитические и синтетические суждения. Аналитические суждения следуют просто из логики, и отказ от них привел бы к внутренним противоречиям. Суждения не аналитические называются синтетическими.
Что служит критерием априорности знания? Кант согласен с эмпиризмом в том, что все знание начинается с опыта. Но он добавляет, что оно не всегда выводится из опыта. Опыт учит нас, что определенная вещь имеет те или иные свойства, но он ничего не говорит нам о том, что невозможно что-либо другое. Таким образом, если суждение, как формулирует Кант, мыслится одновременно вместе со своей необходимостью, то есть если мы не можем высказать ему противоположное, то оно должно быть априорно. Опыт никогда не придает нашим суждениям всеобщность.
Если суждение имеет всеобщий характер, то есть если нельзя представить себе исключение, то оно должно быть априорным. Аналитическое суждение всегда априорно. Даже если ребенок учится считать, играя маленькими шариками, то ему, чтобы узнать, что два и два — четыре, не требуется обращения к опыту. Подобные рассуждения — аналитические. Эмпирические суждения — синтетические. Что касается физики, то Кант в качестве априорных категорий рассматривал не только пространство и время, но и закон причинности и понятие субстанции.
Значения всех понятий и слов, образующиеся посредством взаимодействия между миром и нами самими, не могут быть точно определены. А это значит, что мы не знаем точно, в какой степени они могут нам помочь в познании мира. Иногда мы знаем, что они применяются в некоторых очень широких областях внутреннего или внешнего опыта, но мы никогда точно не знаем, где лежат границы их применимости. Это имеет место даже в отношении простейших и наиболее общих понятий, как существование или пространство и время. Поэтому путем только рационального мышления никогда нельзя прийти к абсолютной истине.
Современный позитивизм выражает критику наивного употребления определенных
слов, таких, как «вещь», «ощущение», «существование»
Если сравнить учение Канта с результатами современной физики, то на первый взгляд покажется, будто центральное понятие его философии — синтетическое суждение априори — полностью разрушено естественнонаучными открытиями нашего столетия. Теория относительности изменила наши представления о пространстве и времени, она выявила новые черты пространства и времени, которые нельзя было увидеть в кантовских априорных формах чистого созерцания. Закон причинности в квантовой теории не применяется или, во всяком случае, применяется не таким образом, как в классической физике, а закон сохранения материи для элементарных частиц вообще неверен.
Что Кант не предполагал, так это возможность, что эти
априорные понятия, являющиеся предпосылкой для науки, в то же
время имеют ограниченную область применения. Когда мы проводим
эксперимент, то необходимо предположить причинную цепь событий,
идущую от атомного события через наши приборы в конце концов к
глазу наблюдателя. Если же существование этой причинной цепи не
будет предполагаться, то ничего нельзя будет узнать об атомном
событии. Для физика «вещь в себе», поскольку он применяет это
понятие, в конечном счете есть математическая структура. Однако в
противоположность Канту эта структура косвенно выводится из опыта.
Хотя корпускулярная теория разделялась большинством
естествоиспытателей
С философским обоснованием атомизма выступил в
Вселенная, которую Гассенди, как и Эпикур, считает вечной и бесконечной, состоит из атомов и пустоты, «и нельзя себе представить никакой третьей природы». Гассенди, как и другие атомисты, справедливо видел точку соприкосновения картезианцев и аристотеликов, защищавших идею непрерывности материи, или, другими словами, сплошной заполненности мира материей. В отличие от атомов пустота, по Гассенди, есть бестелесность; она неосязаема, лишена плотности, неспособна ни воздействовать на что-либо, ни подвергаться воздействию.
Необходимость у Гассенди, как и Демокрита, выступает как тождественная случайности: в мире, где существуют только атомы и пустота, всякое целое есть только механическое соединение частей, и миром правит слепой случай.
Всякое движение Гассенди сводит к перемещению — атомы могут только перемещаться, ибо по своей природе они неизменны. «Если какое-нибудь сложное тело качественно изменяется, то это обусловлено исключительно местным движением, или движением перехода атомов, создающих новое качество благодаря тому, что они перемещаются и располагаются по-новому внутри самого тела, а также проникают внутрь либо выходят наружу».
Любое тело делимо до бесконечности, но, тем не менее, Природа, деля и разрезая тела на частицы, из которых эти тела сотканы, никогда не делит бесконечно или до бесконечности. Отсюда явствует, что «атомы называются так не потому, что они суть, как обычно думают, математические точки, не поддающиеся рассечению из-за отсутствия у них частей, а потому, что, хотя они и являются тельцами, нет такой силы в природе, посредством которой их можно было бы рассечь или разъединить».
Гассенди принадлежит приоритет в создании понятия, имевшего большое значение для науки нового времени, — понятия молекулы. Молекулы, пишет Гассенди, «это тончайшие соединеньица, которые, образуя более совершенные и более нерасторжимые связи (чем указанные выше массы), представляют собой как бы долговечные семена вещей». Молекулы тоже содержат в себе «некую энергию (energia), или активную силу движения, складывающуюся… из энергий отдельных атомов…».
Атомизм Гассенди приняли практически без изменений Ньютон и
Гюйгенс.
Христиан Гюйгенс различает тело и пространство, отождествляя тело с атомами, а пространство с пустотой. Главным определением атомов он считает бесконечную твердость, благодаря которой они в состоянии оказывать сопротивление всякому внешнему воздействию.
Гюйгенс не разделяет принципов ньютоновской научной
программы. Он решительно отклоняет идею действия на расстоянии,
Философские принципы, с помощью которых естествоиспытатель
интерпретирует открываемые им и описываемые математически законы
явлений, мы называем его научной программой. В своем «Трактате
о свете» Гюйгенс как раз формулирует основные положения атомистической
научной программы, одним из наиболее крупных
представителей которой он и был в
Гюйгенс четко различает установление законов движения света и
объяснение причин световых явлений,
Система сложных опосредований, включающая в себя эксперимент
с соударяющимися телами, математическое описание законов
движения сталкивающихся тел, геометрическое описание законов отражени
и преломления световых лучей, анализ феномена преломления в
кристаллах исландского шпата, отличает атомизм как научную
программу
В рамках атомистической программы работал также выдающийся ученый
Бойль мыслит корпускулы не по аналогии с мельчайшими «кусочками вещества», а по аналогии с невидимыми глазу, мельчайшими «инструментами», «орудиями», благодаря которым видимый нами мир представляет собой нечто вроде гигантских часов, приводимых в движение «часовщиком Вселенной» — Богом. Объясняя целесообразность как мира в целом, так и всех его элементов, Бойль пишет: «По нашему мнению, это так, как в редкостных часах, например, находящихся в Страсбурге, где все искусно слажено; и, когда механизм приведен в движение, все происходит в соответствии с первоначальным замыслом мастера, и движения маленьких статуй, совершающих в определенные часы известные действия, как и движения заводных кукол, не требуют особого вмешательства мастера или какого-нибудь его разумного помощника, но выполняют свои функции в положенные сроки, благодаря общей и первоначальной слаженности всего аппарата».
Есть важное различие между атомизмом Бойля, с одной стороны, Эпикура, Лукреция и Гассенди — с другой. Если для Гассенди все многообразие явлений зависит прежде всего от формы, размера и веса атомов, то, с точки зрения Бойля, для которого атом — не просто частица материи, но скорее инструмент, главные характеристики атомов — это их движение и связанное с этим последним взаимное отношение, расположение или сочетание атомов. Если античные атомисты описывали многообразие форм атомов, то Бойль описывает многообразие свойственных им движений. Движения могут быть различными по скорости, говорит Бойль, равномерными и неравномерными, при этом неравномерное движение может быть замедляющимся или ускоряющимся, тело может двигаться по прямой или по самым различным кривым, которых гораздо больше, чем их описали до сих пор геометры; движения могут быть волнообразными, тела могут обладать сложными движениями, поступательными и вращательными одновременно, и все эти виды движений могут вступать между собой в бесконечное множество соотношений. Вот эти движения и их многообразие как раз и обусловливают действие частиц, которые Бойль называл minima naturalia.
Бесконечное многообразие движений порождает бесконечное многообразие отношений между корпускулами, а также, по-видимому, внутри корпускул. Для Бойля, в сущности, безразлично, имеют ли такие корпускулы «простую» или «сложную» природу, важно, что их составные части столь крепко соединены, «что их нельзя совершенно разъединить или рассеять ни посредством того градуса огня или жара, когда материя, как принято говорить, улетучивается, ни посредством осаждения»… Простые (неразложимые) в химическом отношении тела могут иметь, по Бойлю, весьма сложную физическую структуру.
Убеждение в возможности трансмутации элементов и радикального
изменения природы тел ведет у Бойля к новому пониманию
эксперимента, его сущности и его главной цели, которая так же как
и у Гильберта, Гука
Хорватский ученый Руджер Иосип Бошкович (1711–1787) с помощью
атомизма попытался решить целый ряд теоретических вопросов физики,
в том числе объяснить природу континуума, сущность пространства и
времени, законов движения, пытаясь согласовать принципы динамики с
требованиями математики. Наиболее полно свои воззрения Бошкович
изложил в работе «Теория натуральной философии» (1758). Как и у
Ньютона и других ученых
В основе системы Бошковича лежит понятие силы. Принимая в
качестве первичных силы притяжения и отталкивания и в этом смысле
следуя Ньютону, Бошкович, однако, не признает абсолютных
пространства и времени и объясняет тяготение природой атомов как
«центров силы», вступающих между собой во взаимодействие. Атомы у
Бошковича, хотя они, по его определению, и внепространственны (не
имеют частей), а потому сходны с монадами Лейбница,
рассматриваются, однако, не как формы или «души», а как физические
точки. Проблема субстанций как «математических точек» становится одной
из главных в философии
Первоэлементы природы составляют, согласно Бошковичу, неделимые и непротяженные точки, которые он мыслит как центры сил, а не как частички вещества, непроницаемые в силу своей твердости, как это мы видели у Гюйгенса, да и у картезианцев. Здесь Бошкович следует Лейбницу и Вольфу. Эти точки-силы рассеяны в пустоте и отделены друг от друга определенными промежутками, которые могут быть больше или меньше, но не могут быть полностью устранены, ибо в этом случае атомы соприкоснулись бы и слились, что совершенно не допускается в системе Бошковича в силу определения атомов как сил: «Поскольку при уменьшении расстояний (между атомами) до бесконечности сила отталкивания до бесконечности возрастает, то очевидно, что ни одна часть материи не может касаться другой. Отсюда с необходимостью вытекает, что первые элементы материи вообще просты и не составлены ни из каких соприкасающихся частей…»
Важнейшим определением силы служит у Бошковича тезис о
переходе ее от притягивающей к отталкивающей, который был
позаимствован им, по собственному признанию ученого, из
произведения
Сущность пространства Бошкович определяет с помощью понятия возможности.
Поскольку в действительности существуют только центры
сил, а расстояния между ними всегда могут быть определены ими как
некоторыми границами, то на вопрос о том, что сам по себе
представляет этот промежуток, или это расстояние, Бошкович
отвечает, что сам по себе как самостоятельная реальность он в
действительности не существует, а существует только в возможности,
Ранняя греческая философия от Фалеса до атомистов, искавшая единое начало в бесконечном изменении всех вещей, сформулировала понятие космической материи, мировой субстанции, претерпевающей все эти изменения, из которой все единичные вещи возникают и в которую они в конце концов снова превращаются. Эта материя частично идентифицировалась с некоторым определенным веществом — водой, воздухом или огнем, — частично же ей не приписывали никаких других качеств, кроме качества быть материалом, из которого сделаны все предметы.
Позднее понятие материи играло важную роль в философии Аристотеля в его идеях о связи формы и материи, формы и вещества. Все, что мы наблюдаем в мире явлений, представляет собой оформленную материю. Материя, следовательно, является реальностью не сама по себе, но представляет собой только возможность, «потенцию», она существует лишь благодаря форме. Материя у Аристотеля оказывается неопределенным телесным субстратом, который содержит в себе возможность перейти благодаря форме в актуально свершившееся, в действительность. В качестве типичного примера этого соотношения между материей и формой в философии Аристотеля приводится биологическое развитие, в котором материя преобразуется в живые организмы, а также создание произведения искусства: статуя потенциально содержится в мраморе уже до того, как ее высекает скульптор.
Начиная с философии Декарта, материю как нечто первичное стали противопоставлять духу. Имеются два дополняющих друг друга аспекта мира, материя и дух. Наконец, в естествознании XIX столетия важную роль играл дуализм между материей и силой. На материю могут воздействовать силы, и материя может вызывать появление сил. В современной физике различие силы и вещества полностью исчезает, так как всякое силовое поле содержит энергию и в этом отношении представляет собой также часть материи. Каждому силовому полю соответствует определенный вид элементарных частиц.
Со времени Галилея основным методом естествознания является эксперимент. Этот метод сделал возможным перейти от общих исследований природы к специфическим исследованиям, что позволило выделить характеристические процессы в природе, на основе которых ее законы можно изучать более непосредственно, чем в общих исследованиях. Необходимо поставить материю в необычные условия, чтобы изучить ее превращения в этих обстоятельствах, надеясь познать тем самым определенные фундаментальные черты материи, которые сохраняются при всех ее видимых изменениях. В химии довольно рано пришли к понятию химического элемента. Субстанция, которая не могла быть разложена или расщеплена далее какими угодно средствами, имевшимися в то время в распоряжении химиков: кипячением, сжиганием, растворением, смешиванием с другими веществами, была названа «элементом». Многообразие имеющихся в природе веществ было тем самым сведено по крайней мере к сравнительно малому числу более простых веществ, и благодаря этому среди различных явлений химии был установлен определенный порядок.
В течение следующего периода, главным образом в XIX столетии, было открыто большое число новых химических элементов. В наше время их число перешагнуло за 100. Это число говорит о том, что понятие химического элемента еще не привело нас к тому пункту, исходя из которого можно было бы понять единство материи. К началу XIX столетия были уже найдены свидетельства в пользу наличия взаимосвязи между различными химическими элементами: атомные веса многих элементов оказались кратными некоторой наименьшей единице, которая приблизительно соответствует атомному весу водорода. Подобие химических свойств некоторых элементов также говорило в пользу существования этой взаимосвязи.
Внимание физиков было привлечено к этим силам в связи с открытием радиоактивного распада, осуществленного Беккерелем в 1896 году. В последовавших затем исследованиях Кюри, Резерфорда и других превращение элементов в радиоактивных процессах было показано со всей очевидностью. Ядерная модель атома, предложенная Резерфордом в 1911 году, явилась результатом экспериментов по рассеянию альфа-частиц. Важнейшей чертой этой известной модели было разделение атома на две совершенно различные части — атомное ядро и окружающие атомное ядро электронные оболочки. Атомное ядро занимает в центре только малую долю всего пространства, которое занято атомом, радиус ядра приблизительно в сто тысяч раз меньше радиуса всего атома; но оно все-таки содержит почти всю массу атома. Его положительный электрический заряд, являющийся целочисленно кратным так называемому элементарному заряду, определяет общее число окружающих ядро электронов, ибо атом как целое должен быть электрически нейтрален; он определяет тем самым и форму электронных траекторий.
Силы между соседними атомами являются в первую очередь электрическими силами — речь идет о притяжении противоположных зарядов и об отталкивании между одноименными; электроны притягиваются атомным ядром и отталкиваются другими электронами. химические соединения образуются благодаря тому, что из атомов различного рода возникают небольшие замкнутые группы, и каждая группа может быть названа молекулой химического соединения. В то время как физика и химия (там, где они имеют отношение к строению материи) составляют единую науку, в биологии с ее более сложными структурами положение складывается несколько по-другому. Род стабильности, который мы усматриваем в живых организмах, по своей природе несколько отличен от стабильности атома или кристалла. В биологии речь идет скорее о стабильности процесса или функции, чем о стабильности формы.
В первые три десятка лет нашего столетия, единственным инструментом для экспериментов над атомным ядром были альфа-частицы, испускаемые радиоактивными веществами. С помощью этих частиц Резерфорду удалось в 1919 году превратить друг в друга атомные ядра легких элементов. Атомное ядро состоит всего из двух различных видов элементарных частиц. Одна из элементарных частиц — протон, являющаяся одновременно ядром атома водорода. Другая — нейтрон — обладает примерно той же массой, что и протон, и, кроме того, электрически нейтральная. Так в конце концов пришли к описанию материи, в котором вместо многих различных химических элементов использовались только три основные единицы — протон, нейтрон и электрон. Вся материя состоит из атомов и построена поэтому в конечном счете из этих трех основных строительных кирпичей.
В конце концов, в качестве последней важнейшей проблемы остается проблема единства материи. Являются ли эти элементарные частицы — протон, нейтрон и электрон последними, неразложимыми строительными кирпичами материи, «атомами» в смысле философии Демокрита, без каких-либо взаимных связей, или же они являются только различными формами одного и того же вида материи? Далее, могут ли они превращаться друг в друга или в другие формы материи? Если решать эту проблему экспериментально, то для этого требуются силы которые должны быть во много раз больше, чем те, которые были использованы для исследования атомного ядра, поэтому физики использовали так называемое космическое излучение. Электромагнитные поля на поверхности звезд, простирающиеся на гигантские пространства, при благоприятных условиях могут ускорить заряженные атомные частицы, электроны и атомные ядра, которые, как оказалось, вследствие своей большей инерции имеют больше возможностей более долгое время оставаться в ускоряющем поле, и когда они в конце концов уходят с поверхности звезды в пустое пространство, то иногда успевают пройти потенциальные поля во много миллиардов вольт. Дальнейшее ускорение при благоприятных условиях происходит еще в переменных магнитных полях между звездами. Атомные ядра долгое время удерживаются переменными магнитными полями в пространстве Галактики, таким образом, заполняют пространство Галактики тем, что называют космическим излучением. Это излучение достигает Земли и состоит из всех возможных атомных ядер, энергии которых изменяются примерно от сотен или тысяч миллионов электрон-вольт до величин, в миллион раз больших. Результаты воздействия космического излучения могут быть исследованы на Земле.
Другая возможность состоит в конструировании очень больших ускорителей элементарных частиц. В качестве прототипа для них может считаться так называемый циклотрон, который был сконструирован в Калифорнии в начале тридцатых годов Лоуренсом. Основная идея конструкции этих установок состоит в том, что благодаря сильному магнитному полю заряженные атомные частицы принуждают циркулировать по кругу, так что они на этом круговом пути могут снова и снова ускориться электрическим полем. Установки, в которых могут быть достигнуты энергии во много сотен миллионов электрон-вольт, в настоящее время действуют во многих местах земного шара, главным образом в Великобритании. Эксперименты, проведенные с помощью космического излучения или очень больших ускорителей, выявили новые интересные черты материи. Кроме трех основных строительных кирпичей материи — электрона, протона и нейтрона, — были открыты новые элементарные частицы, которые порождаются в этих происходящих при высоких энергиях столкновениях и которые по истечении исключительно малых промежутков времени исчезают, превращаясь в другие элементарные частицы. Новые элементарные частицы имеют свойства, подобные свойствам старых, за исключением своей нестабильности. Даже самые стабильные среди новых элементарных частиц имеют продолжительность жизни только около миллионной доли секунды, а время жизни других — еще в сотни или тысячи раз меньше.
Проведенные эксперименты показали полную превращаемость материи. Все элементарные частицы в столкновениях достаточно большой энергии могут превратиться в другие частицы или могут быть просто созданы из кинетической энергии. Все элементарные частицы «сделаны» из одной и той же субстанции, из одного и того же материала, который мы теперь можем назвать энергией или универсальной материей; они — только различные формы, в которых может проявляться материя.
Если сравнить эту ситуацию с понятием материи и формы у Аристотеля, то можно сказать, что материю Аристотеля, которая в основном была «потенцией», то есть возможностью, следует сравнивать с нашим понятием энергии; когда элементарная частица рождается, энергия выявляет себя благодаря форме как материальная реальность.
Специальная теория относительности раскрыла структуру пространства и времени. Наиболее характерная черта этой структуры — существование максимальной скорости, которая не может быть превзойдена любым движущимся телом или распространяющимся сигналом, то есть скорости света. По этой причине действие на большие расстояния так, как оно выступает в случае сил тяготения в ньютоновской механике, оказалось несовместимым со специальной теорией относительности. Новая теория должна была заменить такое действие «близкодействием», то есть передачей силы из одной точки только непосредственно соседней точке. Естественным математическим выражением взаимодействий этого рода оказались дифференциальные уравнения для волн или полей, инвариантные относительно преобразования Лоренца. Эти уравнения исключают прямое воздействие одновременных событий друг на друга.
Соотношения неопределенностей квантовой теории устанавливают жесткую границу точности, с которой могут быть одновременно измерены координаты и импульсы или моменты времени и энергии. Так как предельно резкая граница означает бесконечную точность фиксации положения в пространстве и во времени, то соответствующие импульсы и энергии должны быть полностью неопределенными, то есть с подавляющей вероятностью должны выступить на первый план процессы даже со сколь угодно большими импульсами и энергиями. Поэтому всякая теория, которая одновременно выполняет требования специальной теории относительности и квантовой теории, ведет к математическим противоречиям, а именно к расходимостям в области очень больших энергий и импульсов.
Квантовая теория связана с универсальной постоянной природы —
с планковским квантом действия. Объективное описание процессов в
пространстве и во времени оказывается возможным только тогда,
когда мы имеем дело с предметами и процессами сравнительно больших
масштабов, а именно тогда постоянную Планка можно рассматривать
как практически бесконечно малую. Но кроме постоянной скорости
света и константы Планка должна быть еще
третья универсальная постоянная природы.
Это следует просто из соображений размерности,
В попытках достичь большего знания о законах природы, определяющих строение материи и тем самым структуру элементарных частиц, особенно важную роль играют свойства симметрии. Применяемые в нашей физике симметрии всегда должны относиться к пространству и времени совместно. Группа так называемых преобразований Лоренца характеризует вскрытую специальной теорией относительности структуру пространства и времени. Группа, исследованная Паули и Гюрши, соответствует по своей структуре группе трехмерных пространственных вращений и проявляет себя в появлении квантового числа, которое эмпирически было открыто у элементарных частиц уже двадцать пять лет назад и получило название «изоспин». Две следующие группы, ведущие себя формально как группы вращений вокруг жесткой оси, приводят к законам сохранения для заряда, для числа барионов и для числа лептонов. Наконец, законы природы должны быть инвариантны еще относительно определенных операций отражения. По этому вопросу особенно важными и плодотворными оказались исследования Ли и Янга, согласно идее которых величина, называемая четностью и для которой ранее предполагался справедливым закон сохранения, в действительности не сохраняется.
Есть надежда, что благодаря согласованию экспериментов в области элементарных частиц высоких энергий с математическим анализом их результатов удастся прийти к полному пониманию единства материи. Выражение «полное понимание» означало бы, что формы материи — в том смысле, в каком употреблял этот термин в своей философии Аристотель, — оказались бы выводами, то есть решениями замкнутой математической схемы, отображающей законы природы для материи.
Возникновение квантовой теории связано с известным явлением, которое вовсе не принадлежит к центральным разделам атомной физики. Любой кусок вещества, будучи нагрет, начинает светиться и при повышении температуры становится красным, а затем — белым. Цвет почти не зависит от вещества и для черного тела определяется исключительно температурой. Поэтому излучение, производимое таким черным телом при высокой температуре, является интересным объектом для физического исследования. Свет может быть объяснен или как распространение электромагнитных волн — факт, который принимали на основе работ Максвелла и опытов Герца, — или как нечто, состоящее из отдельных «световых квантов», или «энергетических пакетов», которые с большой скоростью движутся в пространстве.
В 1911 году Резерфорд на основании наблюдений прохождения b-лучей через вещество предложил свою знаменитую модель атома. Атом состоит из ядра, положительно заряженного и содержащего почти всю массу атома, и электронов, которые движутся вокруг ядра, подобно тому как планеты движутся вокруг Солнца. Химическая связь между атомами различных элементов объясняется взаимодействием между внешними электронами соседних атомов. Химическая связь непосредственно не имеет отношения к ядру. Атомное ядро определяет химические свойства атома лишь косвенно через свой электрический заряд, так как последний определяет число электронов в нейтральном атоме. Но эта модель не могла объяснить одну из самых характерных черт атома, а именно его удивительную устойчивость.
Объяснение этой необычной устойчивости было дано в 1913 году Нильсом Бором путем применения квантовой гипотезы Планка к модели атома Резерфорда. Если атом может изменять свою энергию только прерывно, то это должно означать, что атом существует лишь в дискретных стационарных состояниях, низшее из которых есть нормальное состояние атома. Поэтому после любого взаимодействия атом в конечном счете всегда возвращается в это нормальное состояние.
В 1924 году де Бройль во Франции попытался распространить дуализм волнового и корпускулярного описания и на элементарные частицы материи, в частности на электроны. Он показал, что движению электрона может соответствовать некоторая волна материи, так же как движению светового кванта соответствует световая волна. Волна, движущаяся вокруг ядра атома, по геометрическим соображениям может быть только стационарной волной; длина орбиты должна быть кратной целому числу длин волн. Понятие «электронная орбита» можно использовать лишь приближенно в предельном случае больших квантовых чисел, то есть больших орбит. В этом последнем случае частота и интенсивность излучения некоторым образом соответствуют электронной орбите. Излучение соответствует тому, что математики называют «Фурье-представлением» орбиты электрона. Таким образом, вполне логична мысль, что механические законы следует записывать не как уравнения для координат и скоростей электронов, а как уравнения для частот и амплитуд их разложения Фурье.
Таким образом, возникает возможность перейти к математически представляемым отношениям для величин, которые соответствуют частоте и интенсивности излучения. Эта программа действительно могла быть осуществлена. Летом 1925 года она привела к математическому формализму, который был назван «матричной механикой», или, вообще говоря, квантовой механикой. Уравнения движения механики Ньютона были заменены подобными уравнениями для линейных алгебраических форм, которые в математике называются матрицами. Весьма удивительно, что многие из старых результатов механики Ньютона, как, например, сохранение энергии, остались и в новом формализме. Позднее исследования Борна, Иордана и Дирака показали, что матрицы, представляющие координаты и импульс электрона, не коммутируют друг с другом. На языке математики этот факт указывал на самое сильное из существенных различий между квантовой механикой и классической механикой.
Другое направление исходило из идей де Бройля о волнах материи. Шредингер попытался записать волновое уравнение дл стационарных волн де Бройля, окружающих атомное ядро. В начале 1926 года ему удалось вывести значения энергии для стационарных состояний атома водорода в качестве собственных значений своего волнового уравнения, и он сумел дать общее правило преобразования данных классических уравнений в соответствующие волновые уравнения, которые, правда, относятся к [абстрактному] многомерному конфигурационному пространству. Позднее он показал, что его волновая механика математически эквивалентна более раннему формализму квантовой или матричной механики. Таким образом, мы получили наконец непротиворечивый математический формализм, который можно выразить двумя равноправными способами: или с помощью матричных соотношений, или с помощью волновых уравнений. Этот математический формализм дал верные значения энергии для атома водорода. Понадобилось меньше года, чтобы обнаружить, что верные результаты получаются и для атома гелия и в более сложном случае — для тяжелых атомов.
Можно говорить, как в механике Ньютона, о координате и скорости электрона. Эти величины можно и наблюдать и измерять. Но нельзя обе эти величины одновременно измерять с любой точностью. Оказалось, что произведение этих обеих неопределенностей не может быть меньше постоянной Планка (деленной на массу частицы, о которой в данном случае шла речь). Подобные соотношения могут быть сформулированы для других экспериментальных ситуаций. Они называются соотношением неточностей или принципом неопределенности.
В начале 1927 года пришли наконец к непротиворечивой интерпретации квантовой теории, которую часто называют копенгагенской интерпретацией. Эта интерпретация выдержала испытание на Сольвеевском конгрессе в Брюсселе осенью 1927 года. Те эксперименты, которые вели к досадным парадоксам, вновь дискутировались во всех подробностях, особенно Эйнштейном. Были найдены новые мысленные эксперименты с целью обнаружить оставшиеся внутренние противоречия теории, однако теория оказалась свободной от них и, по-видимому, удовлетворяла всем экспериментам, которые были известны к тому времени.
Допустим, нас интересует движение электрона в камере Вильсона, и мы посредством некоторого наблюдения определили координаты и скорость электрона. Однако это определение не может быть точным. Оно содержит по меньшей мере неточности, обусловленные соотношением неопределенностей, и, вероятно, кроме того, будет содержать еще большие неточности, связанные с трудностью эксперимента. Первая группа неточностей дает возможность перевести результат наблюдения в математическую схему квантовой теории. Функция вероятности, описывающая экспериментальную ситуацию в момент измерения, записывается с учетом возможных неточностей измерения. Эта функция вероятностей представляет собой соединение двух различных элементов: с одной стороны — факта, с другой стороны — степени нашего знания факта. Эта функция характеризует фактически достоверное, поскольку приписывает начальной ситуации вероятность, равную единице. Достоверно, что электрон в наблюдаемой точке движется с наблюдаемой скоростью. «Наблюдаемо» здесь означает — наблюдаемо в границах точности эксперимента. Эта функция характеризует степень точности нашего знания, поскольку другой наблюдатель, быть может, определил бы положение электрона еще точнее.
Теоретическое истолкование включает в себя три различные стадии. Во-первых, исходная экспериментальная ситуация переводится в функцию вероятности. Во-вторых, устанавливается изменение этой функции с течением времени. В-третьих, делается новое измерение, а ожидаемый результат его затем определяется из функции вероятности. Для первой стадии необходимым условием является выполнимость соотношения неопределенностей. Вторая стадия не может быть описана в понятиях классической физики; нельзя указать, что происходит с системой между начальным измерением и последующими. Только третья стадия позволяет перейти от возможного к фактически осуществляющемуся.
Фактически мы вообще не можем говорить о частицах. Целесообразно во многих экспериментах говорить о волнах материи, например о стоячей волне вокруг ядра. Излучение, обладая определенной частотой и интенсивностью, дает нам информацию об изменяющемся распределении зарядов в атоме; при этом волновая картина ближе стоит к истине, чем корпускулярная. Поэтому Бор советовал применять обе картины. Их он назвал дополнительными. Обе картины, естественно, исключают друг друга, так как определенный предмет не может в одно и то же время быть и частицей (то есть субстанцией, ограниченной в малом объеме) и волной (то есть полем, распространяющимся в большом объеме).
Мы всегда стоим перед необходимостью разделять мир на
объекты, подлежащие изучению, и остальной мир, включающий и нас
самих. Если бы измерительный прибор был изолирован от остального
мира, он не мог быть описан в понятиях классической физики. По
этому поводу Бор утверждал, что правильнее было бы сказать
по-другому: разделение мира на объекты и остальной мир не
произвольно. При исследовании атомных процессов наша цель — понять
определенные явления и установить, как они следуют из общих
законов. Поэтому часть материи и излучения, которая принимает
участие в явлении, представляет собой естественный предмет
теоретического истолкования и должна быть отделена от
используемого прибора. Тем самым в описание атомных процессов
снова вводится субъективный элемент, так как измерительный прибор
создан наблюдателем. Мы должны помнить, что то, что мы наблюдаем,
— это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в
каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов.
Научная работа в физике состоит в том, чтобы ставить вопросы о
природе на языке, которым мы пользуемся, и пытаться получить ответ
в эксперименте, выполненном с помощью имеющихся у нас в
распоряжении средств.
Так как законы квантовой теории предсказывают результаты эксперимента, вообще говоря, только статистически, то, основываясь на классической точке зрения, можно было бы предположить, что существуют скрытые параметры, которые, будучи ненаблюдаемы в любом обычном эксперименте, в действительности определяют результат эксперимента в соответствии с принципом причинности.
В этом плане выдвинул, свои контрпредложения против копенгагенской интерпретации Бом, идеи которого были до некоторой степени поддержаны также де Бройлем. Бом рассматривает частицы как объективно существующие структуры, подобно материальным точкам классической механики. Волны в конфигурационном пространстве являются в его интерпретации также «объективно существующими», подобно электрическим полям. Правда, конфигурационное пространство представляет собой абстрактное пространство многих измерений, относящихся к различным координатам всех принадлежащих систем частиц. Бом определяет затем линии, пересекающие поверхности постоянной фазы под прямым углом, как возможные траектории частиц. Какая из этих линий окажется действительной траекторией частицы, зависит, по мнению Бома, от истории системы и свойств измерительного прибора, и решить этот вопрос, не зная о системе и измерительном приборе больше того, что фактически может быть известно, нельзя. Эта история (системы и прибора) фактически содержит в таком случае «скрытые параметры», а именно реальную траекторию электрона до того, как эксперимент начался. Язык Бома не говорит в отношении физики ничего иного, чем язык копенгагенской интерпретации. В таком случае остается только вопрос о целесообразности этого языка.
Все выдвинутые до сих пор контрпредложения в отношении копенгагенской интерпретации заставляют жертвовать существенными свойствами симметрии квантовой теории. Поэтому вполне можно предположить, что копенгагенская интерпретация является необходимой, если эти свойства симметрии считать существенными свойствами природы.
Из вышесказанного следует вывод, что ученый никогда не должен полагаться на какое-то единственное учение, никогда не должен ограничивать методы своего мышления одной-единственной философией. Ученый должен быть готов к тому, что благодаря новым экспериментальным данным могут быть изменены и самые основы его знания. Наука является эзотерическим учением, она предназначена только для немногих. Первым требованием в отношении ученого должно всегда оставаться требование интеллектуальной честности, в то время как общество часто будет просить ученого подождать по крайней мере несколько десятилетий, прежде чем публично высказывать свое расходящееся с общепринятым мнение.
Необходимо также подчеркнуть, что копенгагенская интерпретация квантовой теории не является позитивистской. В то время как позитивизм исходит из чувственных восприятий элементов бытия, копенгагенская интерпретация рассматривает описываемые в классических понятиях объекты и процессы, то есть фактическое, в качестве основы всякого физического объяснения. Вместе с тем признается также, что статистичность природы законов микрофизики устранена быть не может, так как всякое знание «фактического» в силу квантово-механических законов природы является знанием неполным. Онтология материализма основывалась на иллюзии, что в атомную область можно экстраполировать способ существования непосредственно окружающего нас мира.
В механике Ньютона сила тяготения считалась чем-то заданным, а не предметом дальнейших теоретических исследований. Однако в работах Фарадея и Максвелла силовое поле само стало объектом исследования. Физики решили узнать, как «силовое поле» изменяется как функция пространственных координат и времени. Поэтому они предприняли попытку найти уравнение движения для поля, а не элементарные законы движения для тел, на которые поле действует. Описание электромагнитного поля, данное Максвеллом с помощью известных уравнений, считалось удовлетворительным решением проблемы силовых полей. В теории Максвелла силовые поля приобрели ту же самую степень реальности, что и тела в ньютоновской теории. Теория относительности показала, что от эфира как субстанции, к которой относятся уравнения Максвелла, следует отказаться.
Развитие квантовой теории показало, что всюду, где понятия механики Ньютона могут быть применены для описания процессов природы, законы, сформулированные Ньютоном, также являются справедливыми и не могут быть улучшены. Электромагнитные же явления не могут быть должным образом описаны с помощью понятий ньютоновской механики. Поэтому эксперименты над электромагнитными полями и световыми волнами совместно с их теоретическим анализом, проведенным Максвеллом, Лоренцом и Эйнштейном, привели к новой замкнутой системе определений, аксиом и понятий, которую можно представить с помощью математических символов, к системе, такой же непротиворечивой и замкнутой, что и система ньютоновской механики.
Понятия пространства и времени необходимы как механике Ньютона, так и теории относительности. Но в механике Ньютона пространство и время независимы друг от друга. В теории относительности они связаны друг с другом преобразованиями Лоренца. В этом частном случае можно, правда, показать, что утверждения теории относительности в предельном случае, когда все скорости тел системы очень малы по сравнению со скоростью света, переходят в утверждения ньютоновской механики. Таким образом, было в конце концов найдено существенное ограничение применимости понятий ньютоновской механики, которое нельзя усмотреть в самой этой замкнутой системе понятий или посредством наблюдений только над механическими системами.
В наши дни можно различать четыре большие системы, уже нашедшие свою окончательную форму.
Первая система — механика Ньютона. Она пригодна для описания всех механических процессов, движения жидкостей и упругих колебаний тел. Она включает акустику, статику, аэродинамику и гидродинамику. Астрономия, в той степени, в какой она имеет дело с движениями небесных светил, также принадлежит к этой системе.
Вторая замкнутая в себе система сформировалась в XIX столетии в связи с теорией теплоты. Хотя в конечном счете теорию теплоты удалось благодаря созданию так называемой статистической механики связать с механикой, эту систему было бы лучше все же не рассматривать как часть механики. теория теплоты может быть связана с какой угодно из других замкнутых систем понятий в физике.
Третья замкнутая система понятий и аксиом выведена из
электрических и магнитных явлений, получив свою окончательную
форму в первом десятилетии
Наконец, четвертая замкнутая система — квантовая теория. Ее центральным понятием является функция вероятности, или, если использовать более строгий математический язык, «статистическая матрица». Эта система охватывает квантовую и волновую механику, теорию атомных спектров, химию и теорию других свойств материи, как, например, проводимости, ферромагнетизма и т. д.
При этом перечислении замкнутых систем понятий мы оставили в
стороне общую теорию относительности, так как эта система понятий
еще не нашла, пожалуй, своей окончательной формы, но следует
отметить, что она определенно отличается от четырех других систем.
Ближайшая соседка физики — химия. Фактически обе эти науки слились благодаря квантовой теории в нечто совершенно единое. Как только в середине прошлого столетия была развита теория теплоты, ее начали применять к химическим процессам, и с этого времени научные работы в этой области определялись надеждой, что в один прекрасный день закономерности химии можно будет свести к механике атома. Далее было легко осознать, что химические закономерности не могут быть сведены просто к ньютоновской механике атомных частиц, так как химические элементы обнаруживают в своем поведении степень устойчивости, совершенно не свойственную механическим системам. Но только в боровской теории атома 1913 года эта точка зрения была высказана совершенно отчетливо.
Современное соотношение между биологией, с одной стороны, и физикой и химией — с другой, имеет, возможно, определенное сходство с соотношением между химией и физикой, имевшимся сто лет назад. Методы биологии весьма отличаются от методов физики и химии, а типично биологические понятия имеют скорее качественный характер, чем характер понятий точных естественных наук. Такие понятия, как жизнь, орган, клетка, функции органа, ощущение, не имеют подобных себе в физике или химии. С другой стороны, существенный прогресс, достигнутый в последние сто лет в биологии, получен благодаря применению к живым организмам законов физики и химии, и все устремления современной биологии направлены на то, чтобы объяснить биологические явления на основе известных физических и химических закономерностей.
Подобно тому как ранее в химии, ныне на основании самых простых биологических опытов осознают, что живые организмы обнаруживают такую степень устойчивости, какую вообще сложные структуры, состоящие из многих различных молекул, не могут иметь только на основе физических и химических законов. Многие биологи утверждают, что для объяснения всех биологических явлений вполне достаточно добавить к замкнутой системе понятий физики и химии понятия истории и развития. Один из аргументов, который часто приводят в пользу этой теории, подчеркивает, что повсюду, где можно проверить законы физики и химии, они всегда оказываются справедливыми также и в отношении живых организмов. Нельз указать, кажется, ни одной точки, в которой можно было бы обнаружить действие особой жизненной силы, отличной от известных сил физики.
Вторая точка зрения предполагает, что для понимания процессов жизни, необходимо будет выйти за рамки квантовой теории и построить новую замкнутую систему понятий, предельными случаями которой позднее могут оказаться и физика и химия. История может оказаться существенной частью этой системы, и такие понятия, как ощущение, приспособление, склонность, также будут отнесены к ней. Одновременно можно было бы принять, как предложил Бор, что наше знание о том, что клетка живет, возможно, является чем-то дополнительным по отношению к полному знанию ее молекулярной структуры. Так как полное знание этой структуры, по-видимому, может быть достигнуто только благодаря вмешательству, которое уничтожает жизнь клетки, то логически возможно, что жизнь исключает полное установление лежащих в ее основе физико-химических структур.
Степень сложности в биологии столь обескураживающа, что сейчас еще нельзя представить, как может быть создана какая-нибудь замкнутая система, понятия которой определены столь четко, что становится возможным математическое представление. Тем более очевидно, что понятий физики и химии вместе с понятиями учения о развитии совершенно недостаточно для объяснения и описания фактов психологии. Мы, естественно, не стали бы сомневаться в том, что мозг ведет себя как физико-химический механизм, если его рассматривают в качестве такового. Но для понимания психических явлений следовало бы исходить из того факта, что в данном случае человеческий дух выступает в психологии и как объект, и как субъект научного исследовани
Если мы описываем группу связей с помощью замкнутой и связной системы понятий, аксиом, определений и законов, что со своей стороны может быть снова представлено в виде материальной схемы, то мы фактически изолируем и идеализируем эту группу связей — с целью их научного изучения. Но даже если достигнута полная ясность, то всегда остается еще не известным, насколько точно соответствует эта система понятий реальности.
Электродинамика движущихся сред оказалась важным разделом физики и техники с того времени, как начали строить электромоторы. Серьезная трудность выявилась в этой области только тогда, когда Максвелл вскрыл электромагнитную природу световых волн. Эти волны могут распространяться в пустом пространстве. Поэтому предположили, что световые волны можно рассматривать как упругие волны в очень легкой субстанции, называемой эфиром, которую нельзя ни видеть, ни ощущать, но которая заполняет как безвоздушное пространство, так и пространство, занятое другим веществом, например воздухом или стеклом. Так как это гипотетическое вещество — эфир — могло проникать во все другие тела, то встал вопрос: что происходит, если тело приведено в движение? Принимает ли эфир участие в этом движении, и если да, то как распространяется световая волна в этом движущемся эфире? Многочисленные эксперименты (в особенности эксперименты Морлея и Миллера 1904 года) не обнаружили ни малейших следов эффекта, ожидаемого от действия эфира.
Отрицательный результат всех новейших попыток обнаружить движение относительно эфира побуждал физиков искать такое математическое толкование этих опытов, которое могло бы согласовать друг с другом волновое уравнение для распространения света и принцип относительности. Поэтому Лоренц предложил в 1904 году математическое преобразование, которое удовлетворяло этому требованию. Он должен был для этого ввести гипотезу, что движущиеся тела сокращаются в направлении своего движения (причем коэффициент сокращения зависит от скорости тела), а также что в различных системах отсчета измеряются различные кажущиеся промежутки времени, которые во многих опытах играют ту же роль, какую до сих пор играли реальные промежутки времени. На таком пути он смог прийти к результатам, соответствующим принципу относительности; кажущаяся скорость света была теперь в каждой системе отсчета одной и той же. Решающий шаг был сделан в 1905 году Эйнштейном, истолковавшим кажущееся время в преобразованиях Лоренца как время реальное и исключившим из рассмотрения время, которое Лоренц называл «истинным». Это означало совершенно неожиданное и радикальное изменение оснований физики. Эфирная субстанция, например, оказывалась ненужной и могла быть просто вычеркнута из учебников физики.
Решающее изменение, однако, затрагивает структуру пространства и времени. Когда мы употребляем слово «прошлое», то тем самым имеем в виду все те события, о которых мы, по крайней мере в принципе, можем что-то знать и получить какие-то сведения. Подобным же образом слово «будущее» охватывает все те события, на которые мы, по крайней мере в принципе, еще можем воздействовать, которые мы можем как-то пытаться изменить или воспрепятствовать их свершению. Как показывают результаты многих экспериментов, область событий, относимых к будущему или прошлому, не зависит от состояния движения или других свойств наблюдателя. Но есть существенное различие: в классической теории мы принимаем, что будущее и прошлое отделены друг от друга бесконечно малым интервалом времени, мгновением. В теории же относительности будущее отделено от прошлого конечным интервалом времени, длительность которого зависит от расстояния до наблюдателя. Какое угодно воздействие может распространяться только со скоростью, которая меньше или равна скорости распространения света. Поэтому наблюдатель в данное мгновение не может ни знать, ни оказать влияние на событие, происшедшее в некоторой удаленной точке в промежутке между двумя характеристическими моментами времени. Первый момент — мгновение, в которое должен быть послан из места события световой сигнал, который достигнет наблюдателя в момент наблюдения. Другой момент — мгновение, в которое световой сигнал, посланный наблюдателем в момент наблюдения, достигает места события. Весь конечный интервал времени между обоими этими мгновениями может быть назван для наблюдателя в данный момент наблюдения «настоящим». Ибо любое событие, происшедшее в этот интервал времени, не может в момент выполнения наблюдения ни стать известным наблюдателю, ни испытать какое-либо воздействие последнего, и именно так было определено понятие «настоящее». Всякое событие, имеющее место между обоими характеристическими моментами времени, может быть названо «одновременным с актом наблюдения».
Электродинамика движущихся тел может быть без труда выведена
из принципа относительности. Сам этот принцип может быть
сформулирован как весьма общий закон природы: законы должны
принимать одну и ту же форму во всех системах отсчета,
отличающихся друг от друга лишь состоянием равномерного и
прямолинейного движения,
Наиболее важным следствием принципа относительности является установление свойства инерции энергии, или эквивалентности массы и энергии. Так как скорость света играет роль предельной скорости, которая никогда не может быть достигнута никаким материальным телом, то движущееся тело должно приобретать ускорение с большим трудом, чем еще покоящееся тело. Инерция, стало быть, увеличивается с возрастанием кинетической энергии. Каждый вид энергии несет в себе определенную инерцию, то есть массу, и масса, соответствующая данной энергии, равна этой энергии, деленной на квадрат скорости света. Два закона — закон сохранения массы и сохранения энергии — потеряли свою независимую друг от друга справедливость и оказались объединенными в единый закон, который можно назвать законом сохранения энергии или массы. В наши дни можно во многих экспериментах непосредственно видеть, как элементарные частицы рождаются из кинетической энергии и как такие частицы могут снова исчезнуть, превратившись в излучение.
Теория, созданная в 1905–1906 годах, то есть так называемая «специальная»
теория относительности, основана на множестве очень
точно проверенных экспериментальных фактов — на опытах Майкельсона
и Морлея, на эквивалентности массы и энергии в очень большом числе
радиоактивных процессов, на очень точно наблюдаемой зависимости
времени жизни радиоактивных объектов от скорости радиоактивных
частиц
В отношении общей теории относительности экспериментальные доказательства, напротив, гораздо менее убедительны, так как в общем экспериментальный материал очень ограничен. Имеется только несколько астрономических наблюдений, с помощью которых можно проверить справедливость предположений теории относительности.
Фундаментальная гипотеза общей теории относительности — предположение о тождестве тяготеющей и инертной масс. Весьма тщательные измерения показали, что масса тела, определяемая его весом, в точности пропорциональна другой массе, определяемой инерцией тела. Если этот закон имеет универсальное значение, то силы тяготения могут быть поставлены в параллель с центробежными или другими силами, возникающими как реакция на инерционные воздействия. Так как центробежные силы должны быть поставлены в связь с физическими свойствами пустого пространства, то Эйнштейн пришел к гипотезе о том, что силы тяготения также соответствуют свойствам пустого пространства. Если тяготение связано со свойствами пространства, то эти свойства должны быть порождены массой или испытывать воздействия масс.
Чтобы провести в жизнь эту программу, Эйнштейн должен был связать эти основополагающие физические соображения с математической схемой общей геометрии, развитой Риманом. Так как свойства пространства, очевидно, непрерывно меняются с изменением гравитационных полей, то геометрия мира должна быть подобной геометрии искривленных поверхностей, на которых прямые линии евклидовой геометрии должны быть заменены геодезическими линиями, то есть линиями наименьшей длины, и кривизна непрерывно меняется от точки к точке. В качестве окончательного результата Эйнштейн смог предположить в конце концов математическую формулировку соотношения между распределением масс и параметрами, определяющими геометрию. Эта теория правильно отображает общеизвестные факты, характеризующие тяготение. Она в очень хорошем приближении идентична обычной теории тяготения и, кроме того, предсказывает некоторые очень интересные эффекты, лежащие как раз на границе возможностей измерительных приборов. Например, луч света, проходящий вблизи Солнца, должен отклоняться полем тяготения Солнца. Это отклонение имеет, как экспериментально показано Фрейндлихом и другими астрономами, предсказываемый порядок величины. Лучшим экспериментальным доказательством справедливости общей теории относительности является, кажется, движение перигелия орбиты планеты Меркурий, величина которого находится в очень хорошем согласии с предсказаниями теории.
В течение всего времени развития математики от античности до XIX столетия евклидова геометрия рассматривалась как самоочевидная. Затем в XIX столетии математики Больяй и Лобачевский, Гаусс и Риман нашли, что можно построить другие геометрии, которые могут быть развиты с той же математической строгостью, что и евклидова. Геометрия, о которой идет речь в общей теории относительности, включает в себя четырехмерное многообразие пространства и времени. Общая теория относительности устанавливает связь между геометрией этого многообразия и распределением масс.
Наши современные астрономические познания не позволяют окончательно решить, какую из нескольких возможных моделей геометрии вселенной следует выбрать. Может оказаться, что пространство вселенной конечно. Но это не означало бы, что в каком-нибудь месте есть «конец» вселенной. Это вело бы только к тому, что если бы мы все далее и далее продвигались во вселенной в одном определенном направлении, то в конце концов должны были бы возвратиться к точке, из которой начали движение. Положение, стало быть, напоминало бы двумерную геометрию на поверхности Земли, где мы также, если будем двигаться из определенной точки все далее и далее, скажем, в восточном направлении, в конце концов возвратимся к этой точке с запада.
Что касается времени, то здесь, кажется, что-то вроде «начала» имело место. Многие наблюдения указывают на то, что вселенная около 14 миллиардов лет назад имела «начало» или, что в то время материя вселенной была сконцентрирована в значительно меньшем объеме пространства, чем сейчас, и что с того времени вселенная все еще продолжает расширяться из этого небольшого объема с различными скоростями.
Научное исследование, состоит, в первую очередь, из рационального знания и рациональной рефлексии, но не сводится к этому. Бесполезной была бы рациональная часть исследования, если бы за ней не стояла интуиция, которая одаривает ученых новыми открытиями и таит в себе их творческую силу. Озарения обычно приходят неожиданно и, что характерно, не в минуты напряженной работы за письменным столом, а во время загородной прогулки, на пляже или под душем. Когда напряженная умственная работа сменяется периодами релаксации, интуиция словно берет верх, и порождает кристально ясные откровения, привносящие в процесс научного исследования неповторимое удовольствие и наслаждение.
Хотя школы восточного мистицизма отличаются в деталях, все они подчеркивают принципиальную целостность Вселенной. Высочайшая цель их (индуистов, буддистов, даосов) — осознание единства и взаимосвязи всех вещей, преодоления ощущения своей изолированной индивидуальности и слияние с высшей реальностью. Достижение этой цели — «Пробуждение» — заслуга не одного только рассудка, это переживание, религиозное по своей сущности, вовлекает всего человека. Поэтому большинство восточных философских систем религиозны.
Каждый, кто хочет повторить эксперимент из репертуара современной субатомной физики, должен пройти многолетнюю подготовку. Только при этом условии его эксперимент поставит перед природой интересующий его вопрос, а он сможет расшифровать ее ответ. Равным образом, для достижения глубокого мистического откровения необходимы долгие годы занятий под руководством опытного мастера, и, как и при подготовке ученых, одно лишь затраченное время не гарантирует успеха. Однако если ученик добился успеха, он сможет «повторить эксперимент». По сути дела, никакое мистическое обучение не сможет продвигаться без повторяющихся откровений; эта повторяемость — основная цель духовного наставничества мистиков.
Восточный мистицизм основывается на непосредственном постижении реальности, а физика основывается на наблюдении явлений природы путем постановки экспериментов. В обеих областях эти наблюдения или состояния затем получают объяснения или толкование при помощи слов. Поскольку слово — это всегда абстрактная и приблизительная схема действительности, словесные описания результатов научного эксперимента или мистического откровени неизбежно неточны и фрагментарны. Это хорошо сознают и современные физики, и восточные мистики.
Сложные чуткие приборы современной экспериментальной физики проникают в глубины субмикроскопического мира, в области, удаленные от нашей макроскопической среды, и делают их доступными чувственному восприятию. И все же мы можем судить о них только по последнему звену в цепочке реакций: по щелчку счетчика Гейгера, по темному пятнышку на фотопластинке. Мы воспринимаем не сами явления, а их следы. Сам же атомный и субатомный мир скрыт от нас.
Согласно представлениям современной физики, Вселенная —
это динамическое неделимое целое, включающее и наблюдателя.
Здесь традиционные понятия пространства и времени,
изолированных объектов, причины и следствия теряют смысл. В то же
время, похожие представления издавна имели место в восточных
мистических традициях. Эта параллель становится очевидной при
рассмотрении квантовой теории и теории относительности и при
рассмотрении квантово-релятивистских моделей субатомной физики,
объединяющих обе эти теории.
Основная цель любой восточной философии — непосредственное мистическое восприятие мира, а такое восприятие по природе своей религиозно. Особенно сильна связь между философией и религией в индуизме. Практически вся индийская философия в некотором отношении религиозна, а индуизм не только в течение многих столетий оказывал значительное влияние на индийскую философию, но и почти полностью определял социальную и культурную жизнь страны. Основной сюжет мифологии индуизма — сотворение мира путем самопожертвования Бога, самопожертвования в его первоначальном смысле «превращения в жертвенное, священное», при котором Бог становится миром, который в итоге снова становится Богом.
Буддизм, в первую очередь, интересуется психологией.
Цель Будды заключалась не в том, чтобы удовлетворять людское
любопытство по вопросам происхождения мира, о природе
божественного начала и т. п. Его, в основном, интересовала
человеческая жизнь, наполненная страданиями и разочарованиями.
Поэтому его учение было не метафизическим, а, скорее,
психотерапевтическим. Он указал причину страданий и способ их
преодоления, воспользовавшись для этой цели традиционными
индийскими понятиями такими, как майя, карма,
нирвана
В шестом веке
Даосы рассматривали логическое мышление как составную часть искусственно созданного мира человека, наряду с общественным этикетом и нормами морали. Они совершенно не интересовались этим миром, сосредоточив свое внимание на созерцании природы, имевшем целью обнаружить «свойства Дао». Они выработали подход, глубоко научный по своему существу, и лишь сильное недоверие к аналитическому методу не позволяло им создавать подлинные научные теории. Однако тщательное наблюдение за природой, соединенное с сильной мистической интуицией, привело даосских мудрецов к поразительным откровениям, справедливость которых подтверждают современные научные теории. Одно из наиболее важных даосских прозрений заключалось в осознании того обстоятельства, что текучесть и изменчивость внутренне присущи природе. Одним из важнейших в даосизме является принцип недеяния: «Применять недеяние — не значит бездействовать и хранить молчание. Пусть всему будет предоставлена возможность делать то, что назначено ему природой, естественно для него так, чтобы удовлетворялась его природа».
Дзэн в своей основе — разновидность буддизма, так как его
последователи ставят перед собой цели, аналогичные тем, к которым
стремился сам Будда — достижение просветления, ощущения, называемого
в дзэн «сатори». Переживание просветления — основной момент
во всех школах восточной философии, но только в дзэн имеет
значение одно лишь просветление, и ни малейшего внимания не
уделяется какому-либо истолкованию и объяснению последнего. По
словам Судзуки: «Дзэн — это упражнение в просветлении». С точки
зрения дзэн, все содержание буддизма сводится к пробуждению Будды
и его учению о том, что каждый может достичь пробуждения.
Остальная часть доктрины буддизма, содержащаяся в пространных
сутрах, рассматривается как дополнительная.
Самая важная характерная черта восточного мировоззрения, можно сказать, его сущность — осознание единства и взаимосвязанности всех вещей и явлений, восприятие всех явлений природы в качестве проявлений лежащего в основе единства. Все вещи рассматриваются как взаимозависимые и нераздельно связанные части этого космического целого, как различные проявления одной и той же высшей реальности. «Природные законы не являются внешними силами по отношению к вещам; они воплощают гармонию движения, свойственную самим вещам».
Принципиальное единство Вселенной осознается не только мистиками, — это одно из основных откровений современной физики. Оно становится очевидным уже на уровне атома и делается все более несомненным по мере дальнейшего проникновения в толщу вещества, вплоть до мира субатомных частиц. Квантовая теория свидетельствует о принципиальном единстве Вселенной. Она показывает, что нельзя разложить мир на независящие друг от друга мельчайшие составляющие. Углубляясь в толщу материи, мы обнаруживаем, что она состоит из частиц, которые, тем не менее, не похожи на «строительные кирпичики» в понимании Демокрита и Ньютона. Это просто идеальные модели, удобные с практической точки зрения, но лишенные фундаментального знания.
Определяющей чертой атомной физики является то, что
человек-наблюдатель необходим не только для того, чтобы наблюдать свойства
объекта, но и для того, чтобы дать определение самим этим
свойствам. В атомной физике мы не можем говорить о свойствах
объекта как таковых. Они имеют значение только в контексте
взаимодействия объекта с наблюдателем. Аналогично, «Буддист не
верит в существование независимого или самостоятельного внешнего
мира, динамические силы которого воздействуют на людей. Для него
внешний мир и внутренний мир его души — единое целое, две стороны
одной материи, в которой нити всех сил и всех явлений, всех форм
сознания и их объектов сплетаются в неразделимую сеть бесконечных,
взаимно обусловленных отношений».
Динамическое единство полярных противоположностей можно проиллюстрировать при помощи простого примера с движением по кругу и его проекцией на прямую. Представим, что по кругу движется шар. Его движение, будучи спроектировано на экран, приобретает характер колебания между двумя точками. Шар движется по окружности с постоянной скоростью, однако на проекции его скорость замедляется возле крайних точек, затем начинается в противоположном направлении, становится максимально быстрой в середине и вновь замедляется на краю, и этих кругов может быть бесконечно много. На такой проекции движение по кругу выглядит как колебания между двумя противоположными точками, однако само движение объединяет противоположности и происходит как бы без их участия.
В результате изучения субатомного мира была открыта реальность, во многом не подчиняющаяся законам мышления и речи, и одним из самых удивительных ее свойств было то, что понятия, которые до этого представлялись противоположными и даже непримиримыми, обнаружили свое единство. В четырехмерном мире релятивистской физики сила и материя объединяются, и материя может представляться в виде ограниченных в определенных объемах частиц или протяженного, не ограниченного поля. Однако в этих случаях нам уже гораздо сложнее представить все это зрительно.
Физики могут воспринимать четырехмерный пространственно-временной мир при помощи языка абстрактной математики своих теорий, но их возможности зрительного восприятия столь же ограничены, как и у всех нас, пределами трехмерного мира чувственного восприятия. Восточным мистикам, напротив, удается воспринимать реальность более высоких измерений непосредственно и конкретно. В состоянии глубокой медитации они могут покинуть трехмерный мир повседневной жизни и обратиться к совершенно иной реальности, объединяющей все противоположные понятия в единое целое. Когда мистики пытаются выразить это переживание в словах, перед ними встают те же проблемы, с которыми сталкиваются физики, стремящиеся истолковать многомерную реальность релятивистской физики.
На уровне атома материя имеет двойственный аспект; он проявляется как частицы и как волны. Конкретная ситуация проявляет тот или иной аспект. Например, свойства электрона по парадоксальности напоминают коан: «Если мы спросим, постоянно ли нахождение электрона, нужно сказать «нет», если мы спросим, изменяется ли местонахождения электрона с течением времени, нужно сказать «нет», если мы спросим, неподвижен ли электрон, нужно сказать «нет», если мы спросим, движется ли он, нужно сказать «нет».
Мир, как в восприятии атомного физика, так и восточного
мистика, лежит вне узких рамок противоположных понятий.
Современная физика вынесла за скобки такие пары противоположных
понятий, как сила и материя, частицы и волны, движение и покой,
существование и несуществование.
Восточные мистики считают, что понятия пространства и времени привязаны к определенным состояниям сознания. Медитация позволяла им выйти за пределы обычного состояния и осознать, что условные и относительные представления о пространстве и времени не представляют собой высшей истины. Новые, более совершенные понятия пространства и времени, которые возникают в результате мистического опыта, во многом напоминают понятия, которыми оперирует современная физика, и в частности, теория относительности.
Мировоззрение современной физики и восточного мистицизма
характеризуется большим динамизмом, и его основополагающими
компонентами являются понятия времени и изменчивости, так как и
физики, и мистики утверждают, что пространство и время пронизывают
друг друга. Пространство и время эквивалентны друг другу; вместе
они составляют четырехмерный континуум, в котором
взаимодействия частиц могут развертываться в любых направлениях.
Для изображения этих взаимодействий нам нужно сделать
четырехмерную «фотографию», отображающую весь интересующий нас
временной промежуток, равно как и область пространства. «Говоря о
пространстве-времени применительно к медитации, мы имеем в виду
совершенно самостоятельное измерение… При таком восприятии
пространственно-временная последовательность преобразуется в
одновременность существования различных вещей бок о бок друг с
другом…»
2500 лет тому назад Будда создал удивительную философию динамизма. Он сформулировал положения философии перемен, исходя из того, что все вещи преходящи и пребывают в непрестанном становлении и преобразовании.
Современные физики представляют материю вовсе не как пассивную и инертную, но как пребывающую в непрестанном танце и вибрации, ритмические паттерны которых определяются молекулярными, атомарными и ядерными структурами. Все подчеркивают, что Вселенную надо рассматривать в целом динамической, ибо она движется, вибрирует и танцует; что природа пребывает не в статическом, а в динамическом равновесии.
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».
Современная физика пришла к выводу, что ритм сотворения и разрушения присутствует не только в чередовании времен года и физическом рождении и гибели живых существ, но и выступает в качестве основной сущности неорганической материи. Согласно теории квантового поля, все взаимодействия между составными частями материи осуществляются посредством испускания и поглощения виртуальных частиц. Более того, танец творения и разрушени представляет собой единственно возможную форму существования самого вещества, так как все материальные частицы «самовзаимодействуют», испуская и поглощая виртуальные частицы. Таким образом, современная физика постулирует то положение, согласно которому, каждая частица принимает участие в танце энергии, одновременно являясь этим танцем, пульсирующим процессом творения и разрушения.
И современный физик, и восточный мистик приходят к выводу о
том, что все явления в этом мире перемен и преобразований
динамически связаны между собой. Индуисты и буддисты придают этой
взаимосвязи характер космического закона, закона кармы, но, как
правило, не соотносят ее с какими-либо конкретными структурами во
всеобщей сети событий. Китайская философия разрабатывала понятие
динамических паттернов, которые постоянно образуются и вновь
разрушаются, возвращаясь к космическому течению Дао. В «И Цзин»,
или «Книге Перемен», эти паттерны объединены в систему
архетипических символов (гексаграмм). Современная физика
выработала аналогичный подход по отношению к объектам субатомного
мира, рассматривая частицы как преходящие образы непрекращающегося космического
процесса и перенося центр тяжести на понятия движения, перемен и преобразований.
В физике частиц представлено направление, исходящее из той посылки, что строение мироздания не может сводиться к каким-либо фундаментальным, элементарным, конечным единицам — таким, как, скажем, элементарные частицы или фундаментальные поля. По мнению представителей этого направления, природу следует воспринимать в ее самосогласованности, указывая на тот факт, что составные части материи обнаруживают согласованность друг с другом и с самими собой. Эта идея возникла в русле теории S-матрицы, а в дальнейшем легла в основу так называемой «гипотезы бутстрапа». Крестный отец и основной защитник этой гипотезы, Джеффри Чу, использовал ее дл построения целой общефилософской системы бутстрапа, а также для того, чтобы сформулировать частную теорию частиц на языке S-матрицы.
Согласно и восточным представлениям, и положениям современной физики, все находящееся в этом мире связано со всем остальным, и ни одна часть Вселенной не является более фундаментальной, чем другая. Во Вселенной, представляющей собой неделимое целое, все воплощения которого текучи и изменчивы, нет места для одной устойчивой фундаментальной сущности. Поэтому восточная философия практически не знакома с представлениями о «строительных кирпичиках», из которых состоит материя. Свойства одной из частей определяются не неким фундаментальным законом, а свойствами всех остальных частей.
Как физики, так и мистики признают вытекающую из этого
невозможность дать полное, исчерпывающее объяснение каждому
явлению, но на основании этой посылки они делают разные выводы.
Физики довольствуются приблизительным пониманием природы.
Восточных мистиков такое приблизительное понимание не привлекает
вовсе, они стремятся к «абсолютному» знанию, сводящемуся к
постижению жизни в ее целостности. Сознавая принципиальную
взаимосвязанность отдельных частей Вселенной, они считают, что
объяснение чего-либо, в конечном счете, равносильно описанию
связей этой части со всем остальным миром. Так как это невозможно,
восточные мистики полагают, что ни одно явление, взятое само по
себе, отдельно от других, не может быть объяснено. Представления о
том, что каждая частица содержит в себе все остальные,
характерны не только для восточной, но и для западной мистической
философии, см., например, эпиграф.
Мистики понимают корни Дао, но не его ветви, а ученые понимают ветви Дао, но не его корни. Наука не нужна мистицизму, мистицизм не нужен науке, но людям необходимо и то, и другое. Мистическое восприятие позволяет добиться глубокого понимания сути вещей, а наука незаменима в современной жизни.
Создание атомного и термоядерного оружия, изменило политическую структуру мира. Решающее изменение произошло с понятием «независимых» наций и государств, так как каждая нация, которая не обладает таким оружием, в какой-то степени зависит от нескольких наций, которые обладают таким оружием и могут его производить в большом количестве. Но попытка вести войну в больших размерах с помощью такого оружия, по сути дела, представляет собой бессмысленное самоубийство.
В то же самое время ученые могут с успехом способствовать сохранению мира, содействуя интернациональному сотрудничеству ученых в своей узкой области. Большое значение, которое сегодня придается ядерным исследованиям многими правительствами, и тот факт, что уровень научных работ в различных странах весьма различен, благоприятствует международному сотрудничеству молодых ученых разных стран, собранных вместе в исследовательских институтах, и общность работы в труднейших областях современной науки будет только способствовать взаимопониманию. В Женевской организации CERN, удалось добиться согласия ряда европейских стран о строительстве общей лаборатории для термоядерных исследований.
Являлось ли закономерным следствием прежних течений в
духовной жизни Европы возникновение естествознания после
Естествознание создавало все более ясную и обширную картину материального мира. Мир состоит из вещей, находящихся в пространстве и времени, вещи состоят из материи, а материя вызывает силы и может быть подвергнута воздействию сил. Процессы совершаются путем взаимодействия материи и силы. В странах Европы возникала усиливающаяся тенденция безразличного отношения к религиозным вопросам. Только этические ценности христианской религии, по крайней мере вначале, принимались этим движением. Научный метод и рациональное мышление заменило все другие гарантии человеческого духа.
Современное естествознание проникает в наше время в другие части света, где культурные традиции сильно отличаются от европейской цивилизации. Большой научный вклад в теорию физики, сделанный в Японии после войны, может рассматриваться как признак определенной взаимосвязи традиционных представлений Дальнего Востока с философской сущностью квантовой теории. Вероятно, легче привыкнуть к понятию реальности в квантовой теории в том случае, если нет привычки к наивному материалистическому образу мыслей, господствовавшему в Европе еще в первые десятилетия нашего века.
Слово «вера» для этого большинства людей никогда не означает
«знание истины», а понимается только как «то, что является основой
жизни». Она остается непоколебимой даже при столкновении с
непосредственно противоречащим опытом, и потому ее не может
поколебать новое знание. Исходя из научных традиций
Самые большие изменения в представлениях о реальности
произошли в квантовой теории. Глубокое впечатление и тревогу эта
область современного естествознания вызывает в связи с чрезвычайно
дорогим и сложным экспериментальным оборудованием, необходимым
для исследований по ядерной физике,
Открытия последнего века, такие как специальная и общая теории относительности, квантовые свойства вещества и делимость атомов, во многом изменили представление о мире, унаследованное от прошлого века. До сих пор вызывают споры не только математическая формулировка этих открытий, но и их философская интерпретация. Эта очередная модификация фундаментальных понятий опять напомнила ученым о гипотетичности всех научных теорий. Причем, из самой теории зачастую нельзя вывести ограничения ее применимости, так что ученым остается только продолжать путь приближения к истине. Вполне возможно, что и квантовая теория, и теории относительности, войдут в новую, еще не открытую более общую теорию, включающую в себя эти как частные предельные случаи.
Ученым из разных стран необходимо объединить свои усилия как в отношении теоретических построений, так и в проведении экспериментов, поскольку фундаментальные научные результаты должны быть достоянием всего человечества, а не только нескольких «сверхдержав». Надеюсь, что рост научных знаний будет сопровождаться адекватным усилением морально-этических норм как самих ученых, так и правительств, которые этих ученых финансируют, а научные открытия будут использоваться не для наращивания военной машины, но во благо человечества.
