Доксы и парадоксы времени. Лекция 44. Квантовая механика. CPT-симметрия. Подозрение Паули/Шредингера

 

Релятивизация классической механики

Если Эйнштейн начал с пересмотра ньютоновского абсолютного времени, то квантовая механика поставила под вопрос абсолютное пространство и прежде всего принцип локальности, то есть положение о том, что процессы, развертывающиеся в рамках  одной группы материальных тел, находящихся на достаточно большом расстоянии от другой группы, никак на вторую группу не влияют.

По Ньютону, в этом состоит предматериальность и абсолютность пространства, накладывающего на все тела лишь закономерности расстояний и размещений, но не являющегося собственно протяженностью, то есть своего рода непрерывной субстанцией (в отличие от Декарта).

Новая дискретность

В основании квантовой механики лежит принцип дискретности, предложенный Нильсом Бором. Собственно это и дало название всему направлению – квант, quantum, по латыни «количество» отсылает к идее минимального и неделимого, но при этом неконтинуального и дискретного. Так как атом оказался вполне делимым, то современные физики для спасения и атомизма, и собственных выводов о делимости, ввели новый термин – элементарная частица. Наученные абсурдной ситуацией с атомами (неделимостями, оказавшимися делимыми), они более осторожно определили элементарную частицу как нечто, «в настоящее время не расщепляемое на составляющие», а в будущем нельзя исключить, что и они окажутся структурными. Пока же они относятся к бесструктурным. Элементарные частицы делятся на

• «вещественные» (фермионы) и
• «невещественные» («переносчики взаимодействий», «частицы силы»).

• К «вещественным» относят электроны, кварки, лептоны и т.д.
• К «невещественным» -- бозоны, фотоны, глюоны и т.д.

Особенность квантовой механики в том, что она занимается процессами, проходящими в микромире, то есть частицами (частями без целого!), близкими по размерности к постоянной Планка, h. 6,62606X⋅10−34

 В мезомире – то есть в мире объектов среднего масштаба (между микромиром и гигантскими объектами астрофизики) – законы классической механики вполне адекватны. Они начинают искажаться только тогда, когда масштабность существенно меняется или в сторону уменьшения, или в сторону увеличения. Квантовая механика изначально не ставила перед собой цели опровержения механики классической, но лишь обнаружила, что в микромире некоторые ее закономерности не действуют. Это и стало отправной точкой для новой теории.

 

Бор: энергия электрона дискретна

Один из основателей квантовой механики Нильс Бор выдвинул положение, что в стационарном состоянии энергия электрона может принимать только дискретные значения. Фактически квантовая механика это новый атомизм, который рассматривает структуру реальности, как сводимую к поведению и закономерностям элементарных частиц. Но в отличие от старого атомизма интерпретация частиц и ее свойств существенно расширена.

 Если фермионы мыслятся как прямой аналог атомов, только меньшей размерности, то бозоны представляют собой такой вид квантов, то есть явлений, способных быть количественно измеренными, квантифицированными, который представляет собой лишь взаимодействие или силу в отрыве от ее непосредственного носителя.

Уже у Ньютона мы видели принцип всемирного тяготения, который представляет собой воздействие одного тела на другое без их непосредственного соприкосновения. Исследования электромагнетизма и введение понятия «поле» (электрическое, магнитное, гравитационное и т.д.) расширили спектр и номенклатуру аналогичных феноменов (воздействия на расстоянии). Поэтому бозоны иногда определяются как кванты калибровочных полей.

Корпускулярно-волновое озарение Де Бройля/Шрёдингера

Понятие элементарной частицы, тематизированное квантовой механикой, тоньше, чем понятие корпускулы (дословно,  «маленькое тело», «тельце»), хотя для более ранней физики понятия «корпускула», «атом» и «материальная точка» фактически совпадали. Важнейшее уточнение в эту проблем внесли физики Луи де Бройль и Эрвин Шрёдингер. Де Бройль предложил рассматривать элементарную частицу не только как корпускулу, но и как волну. Следовательно, в понятие частицы было включены и корпускулярные (дискретными) и волновыми явления. Это как раз  позволило включить в номенклатуру частиц бозоны, то  есть кванты поля.

Здесь следует заметить, что волновая теория в целом, применявшаяся рядом физиков для объяснении природы света, гораздо ближе к полноценной интернальной физике, чем атомизм.

По Платону и Аристотелю, мир становления – это континуум. Он рассекается на части лишь лучами ума, образующими меру. Это и есть эйдос как сущность вещи. То есть неделимость (дискретность) вещь, выхваченная из волнового становления, приобретает вместе с формой, эйдосом. Поэтому любой предмет, любое тело из области становления представляет собой скорее волну, нежели нечто дискретное. Или иначе: с точки зрения чистого становления (материи, движения) – это непрерывность, волна. С точки зрения идентичности (quidditas, «чтойность») – нечто дискретное, поскольку именно ум способен отличать одно от другого, привнося различие, способность к дифференциации из себя самого, из своих глубин. Тем самым волновая структура становления приобретает калибровку, то есть границы и различия, привносимые в становление вечностью, в материю – разумом.

Модель де Бройля можно представить себе как волну с уплотнениями. И хотя уплотнение условно можно принять за нечто дискретное, все же это именно волна. Сами теоретики квантовой механики этого не признают, создавая сложный физико-математический аппарат для изучения именно корпускулярно-волнового поведения частиц (постулаты Шредингера). Но если продлить корректную догадку Де Бройля в сторону интернальности, то именно такую волну с уплотнениями мы и получим, причем «уплотнение» по-гречески дает нам важный термин ὄγκος – дословно, «свойство «тяжести», «масса», «вес», «толщина», использовавшийся неоплатониками и, в частности, Плотином, для описании материи, происходит от глагола «раздуваться», «пухнуть», что прекрасно подходит к корпускулярно-волновой теории Де Бройля/Шрёдингера, где корпускулярность можно интерпретировать как «опухоль волны».

Однако такое более адекватное представление о структуре вещества, уже отдаленно созвучное алетологии, утрачивает свою релевантность, коль скоро мы остаемся в контексте экстернальной топики, принимая как аксиому, что элементарные частицы существует строго вне нас, во внешнем мире, никак не связанном с нашим сознанием. Неоплатоническая (интернальная) физика прежде всего акцентировала бы связь «опухоли», создающей эффект дискретности, с наблюдением и с наблюдателем, носителем души и ума (пусть в зачаточной стадии). Нечто подобное происходит в теории суперструн, где речь идет о понятии «мирового листа» и его калибровке (то есть об истоке возникновения десятимерной топологии), для чего вводится такое экзотический вид полей как «духи Фаддеева-Попова». Но снова и в этой теории экстернальность не преодолена окончательно и эксплицитно, хотя в значительной мере релятивизирована. 

Наблюдаемая и наблюдатель

Квантовая механика снова отчасти сближается с настоящей физикой, когда постулирует зависимость протекания процесса на уровне элементарных частиц от наличия или отсутствия наблюдателя. Это еще один важнейший принцип квантовой механики. Но снова роль наблюдателя сводится здесь к материальному вторжению в микромир частиц, влияющего на его структуры. Наблюдателем не обязательно должен быть субъект, им можем выступать зонд, регистратор или иной инструмент, аффектирующий наблюдаемый процесс. Это не проекции сознания, а еще один ракурс материальной телесности.

Наблюдатель в квантовой механике – экстернален. Некоторые физики вообще считают, что экзотическая фигура наблюдателя результат недоразумения, и под ним надо понимать лишь вероятностный метод исследования, предложенный физиком Максом Борном (постулаты Борна).

Наблюдатель в квантовой механике появляется как логическое приложение к другому понятию – «наблюдаемая». Термин «квантовая наблюдаемая» возникает через заимствование из математики понятия «оператора » (отображения между множествами с различными структурами) и означает линейный самосопряженный оператор в гильбертовом пространстве. Хотя «наблюдаемая» чаще всего это просто «физическая или динамическая величина», но такой термин показателен, поскольку тематизирует акт наблюдения за физическим явлением и, косвенно, фигуру наблюдателя. Хотя наблюдатель здесь не столько субъект, сколько вычислительная машина, оперирующая в своих наблюдениях и подсчетах вероятностными методами, сам факт ее появления как минимум стремится заместить собой полностью аннулированный в классической физике субъект.

Нелокальность: эффект Ааронова - Бома

Еще один важнейший принцип, открытый квантовой механикой – это нелокальность пространства. Это явление получило также название эффект Ааронова - Бома. Это принцип был подтвержден в ходе экспериментов лишь в 1960 году, но предпосылки его вытекали из начал и методов квантовой механики, установленных ранее. Уже Вольфганг Паули вплотную подошел к этому свойству пространства.

В эксперименте было обнаружено, что напряженность электрического поля и индукция магнитного поля оказывают влияние не только в той зоне, где их действие фиксируются и их значения отличны от нуля, но и там, где они равны нулю. При этом не равны нулю скалярный и векторный потенциалы (при отличном от нуля электромагнитном потенциале).

Это означало не больше не меньше, как то, что все пространства (или как выражаются физики «все точки пространства») связаны между собой, как бы далеко друг от друга они не располагались. Этот принцип жестко противоречит ньютоновской локальности абсолютного пространства, и поэтому меняет на квантовом уровне само представление о его природе, преобладающее в классической механике.

И снова речь идет о таких процессах, где дают о себе знать «невещественные частицы» -- такие как бозоны и их разновидности, позволяющие фиксировать влияние полей за пределами конкретно ограниченного пространства, где это поле фиксируется. Широко понятая нелокальность означает, связь между собой всех процессов, развертывающихся в пространстве – как находящихся в непосредственной близости друг к другу, так и разнесенных на огромные расстояния. Это еще не признание у пространства самостоятельной структуры, на чем настаивал Аристотель, но (непоследовательное и колеблющееся) движение в этом направлении. Кроме того из этого начала можно вывести холизм космоса, то есть вернуться к его цельной структуре (как предложил, в частности, Гейзенберг). Некоторые физики так и интерпретировали нелокальность и попытались выстроить интегральную теорию -- «теорию всего» или «единую теорию поля». Собственно, теория суперструн или ее развитие в М-теории, а также различные концептуализации хаотических процессов (например, в синергетике И.Пригожина) и есть попытки создания такой теории.

В.Гейзенберг: воспоминание о цельности

Огромную роль в становлении квантовой механики сыграл немецкий физик Вернер Гейзенберг. Среди прочего, Гейзенберг ввел принцип неопределенности, согласно которому, чем точнее измеряется одна характеристика квантового процесса (например, скорость, импульс, координата частицы и т.д.), тем менее точными будут другие характеристики. Именно потому, что наблюдаемая не является устойчивым объектом, – в отличие от тел мезомира, с которыми преимущественно имеет дело классическая механика, -- ее комплексное измерение крайне затруднено. Принцип неопределенности Гейзенберга задает параметры, которые позволяют связать между собой разные аспекты наблюдаемой – по крайней мере в их граничных значениях, что решает ряд существенных проблем. Эту теорию Гейзенберг сформулировал под влиянием открытия корпускулярно-волновой теории Де Бройля.

Гейзенберг, как впрочем и его коллега по разработке ряда теорий квантовой механики Вольфганг Паули, а также еще один крупнейший авторитет квантовой механики Эрвин Шрёдингер, в отличие от большинства современных физиков живо интересовался философией, понимая, что современная наука дошла до определенны пределов, где снова в центре внимания оказываются философские категории – бытие, реальность, истина, мысль, действительность, система, онтология физико-математических конструкций и т.д.[1]

Показательно, что Гейзенберг обращается к Платону, находя у него истоки преставления о элементарных частицах, но в отличие от современной физики, это были не частицы, а части, «элементарные» – то есть стихийные – части целого.

Гейзенберг писал:

Если мы хотим сравнить результаты современной физики частиц с идеями любого из старых философов, то философия Платона представляется наиболее адекватной: частицы современной физики являются представителями групп симметрии, и в этом отношении они напоминают симметричные фигуры платоновской философии.[2]

Вполне конструктивная мысль, которую можно было бы развить применительно ко всем концептуальным тезисам Платона и Аристотеля относительно устройства внешнего мира, который есть одновременно всегда нечто внутреннее – связанное с Умом гармонией, симметрией и душой,

Гейзенберга более всего интересовала проблематика целого[3]. Имея дело в квантовой механике с базовой дискретностью, с частицами, как частями без целого, как частями ничто, Гейзенберг ставит вопрос о том самом утерянном космосе, о котором говорил Койре.

Современная наука все больше и дальше разлагает «целое», «всё» (πᾶν), которое служило для греков иным названием мира, космоса. Гейзенберг полагает, что квантовая механика со вскрытыми ей парадоксами и противоречиями, возвращает науку к необходимости поиска целого. И хотя само целое он определяет весьма неопределенно и расплывчато, идея Гейзенберга совершенно верна. Утратив холизм и погрузившись в изучение физико-математической онтологии, которой просто не может быть, современная наука утратила из виду общий объект исследования, углубившись в изучение деталей. И чем больше она знала о деталях, тем меньше о целом. Об этом предупреждал Плотин, напоминая, что если всматриваться все более и более пристально и скрупулезно в какой-то внешний предмет, он будет захватывать наше внимание все больше, и оно, в свою очередь, отрываясь от единящей структуры ума, будет рассеиваться и тонуть в деталях и нюансах, пока не исчерпает полностью какой-либо когнитивной способности. Чтобы предотвратить это, Плотин советовал познавать с закрытыми глазами, сосредоточиваясь не на наблюдении внешнего, а на созерцании внутреннего – мира идей. Целое постигается в структурах Ума, к которому и должен быть обращен взгляд познающего. И лишь потом, после упражнения в умной жизни (с закрытыми глазами), философ может время от времени – ненадолго! – бросать взгляд и на внешний мир, чтобы отметить и в нем неявную при беглом наблюдении гармонию, а также симметрию и смысл, возводя мнимый хаос становления к неизменному порядку умной вечности.

Гейзенберг стремится прийти к цельности с другой стороны – со стороны обобщения знаний о внешнем мире, включая те парадоксальные выводы, к которым привели науку теория относительности и квантовая механика. В этом ограничение его инициативы, но в то же время ценность самой изначальной установки – вернуть целое, то есть спасти распадающийся космос.

Предложение Гейзенберга состоит в том, чтобы начать построение «единой теории поля», в которой с помощью самых различных методов и школ от классической механики до теории относительности, квантовой механики и астрофизики, занимающейся изучением макрообъектов, можно было бы заново обрести цельный образ мира. Эту инициативу Гейзенберга разделял ряд крупных физиков, включившихся в работу над такой сводной «теорией всего», о чем мы уже упоминали, говоря о принципе нелокальности и ее осмыслении.

Наиболее впечатляющим результатом в этом направлении стала теория суперструн, построившая экстравагантную модель десятимерного космоса, основанного на калибровке мирового листа, в котором все нерешаемые (в рамках эйнштейновского четырехмерного пространства) уравнения получали бы свое совершенное решение. В «теории суперструн» фигурируют уже не элементарные частицы, а намного более малые объекты, называемые струнами или петлями. То есть и здесь сохраняется принцип квантовой дискретности, а следовательно, экстернальности.

Попытки построения «теории всего», отталкиваясь от экстернальной онтологии, заведомо обречены, хотя они и пытаются преодолеть некоторые вопиющие тупики и противоречия псевдологии. Успеха в том вопросе не достичь, если радикально не пересмотреть всю историю и философию науки Нового времени и не реабилитировать (с соответствующими извинениями и искренним покаянием) научные системы Премодерна, то есть настоящую алетологическую физику – прежде всего Аристотеля. Теоретически, если двигаться сразу в дух направлениях, – переступая Модерна и восстанавливая (алетологические, интеранльные) онтологии Премодерна, – это дало бы оптимальные результаты, так как обращение к прошлому проходило бы не в контексте «археологии», а в чисто оперативном и действенно ключе. Кроме того, истинная интерпретация некоторых технических открытий и изобретений, сделанных в условиях процветающей лженауки Модерна, могла оказаться чрезвычайно полезной и конструктивной.

Но, естественно, вполне здравая сама по себе, инициатива Гейзенберга была очень далека от такого полноценного консервативно-революционного проекта, оставаясь в целом в рамках в контексте презумпций и условностей современной науки.

В.Паули: синхроничность и квантовая структура психики

Еще один выдающийся швейцарский физик, соавтор Гейзенберга, лауреат Нобелевской премии, работавший в области элементарных частиц и квантовой механики, Вольфганг Паули, в переписке с психоаналитиком, создателем направления психологии глубин Карлом Густавом Юнгом, пытался соотнести некоторые принципы квантовой механики (прежде всего нелокальность, то есть воздействие поля не только на то, что находится в зоне его влияния, но и на то, что остается за пределом) с открытым Юнгом «коллективным бессознательным». Так транспозиция нелокальности на уровень психологии дала концепт «синхроничности», который играет важную роль в общей системе Юнга.

По Юнгу, «коллективное бессознательное» является неизменным и статическим хранилище всех возможны архетипов и мифологических фигур, общих для любой культуру, отдельных людей и всего человечества. Доступ к «коллективному бессознательному» человек получает с рождения, а воспитания, культура, а также личная история лишь уточняют наиболее акцентированные фигуры, архетипы, типовые мифологические сценарии.

Но чтобы влияние «коллективного бессознательного» было столь тотальным, ему должны быть присущи свойства «синхроничности». И здесь открытие квантовой механики и, в частности, процессы, протекающие в слабых электрических полях, дают пример того, как нелокальность пространства проявляет себя в физическом мире. Перенос «нелокальности» на бессознательное создает удобную для анализа психологическую топологию. Ее разработка увлекала как Юрга, так и Паули, что видно в их насыщенной различными весьма продуктивными интуициями переписке.

Как и Гейзенберг, задумывавшийся об онтологии современной физики, ее связи с реальности и бытием, Паули соотносит физические явления с психическими, пытаясь, по сути, вернуть современной науки интернальное измерение.

Конечно, как мы видели в случае Гербарта и Фехнера сама идея психофизики двусмысленна: чаши весов в любой момент могут качнуться как в экстернальность, так и в интернальность. Но пример Вольфганга Паули показывает, что не только у психологов появляется интерес к построению системы, воспроизводящей методы естественно-научных дисциплин в своей области, но есть и обратные случаи – выдающийся физик, лауреат Нобелевской премии обращается к психологии, чтобы прояснить постижение структур физического мира.

Э.Шредингер: воспоминание об утраченном субъекте

К Юнгу же обращается и другой знаменитый физик, внесший огромный вклад в квантовую механику, Эрвин Шрёденгер, который, фактически, вплотную подошел к ясному осознаю того, что современная наука имеет дело с псевдологической абстракцией. В своей книге «Разум и материя»[4] он ставит под вопрос то, что называет «принципом объективации».

Шредингер поясняет, что он имеет в виду под эти принципом в следующих выражениях.

Под этим я понимаю то, что часто называют «гипотезой реального мира», который нас окружает. Я утверждаю, что это равносильно определенному упрощению, которое мы приняли с целью решения бесконечно сложной задачи природы. Не обладая о ней знаниями и не имея строгой систематизации предмета, мы исключаем Субъект Познания из области природы, которую стремимся понять. Мы собственной персоной отступаем на шаг назад, входя в роль внешнего наблюдателя, не являющегося частью мира, который благодаря этой самой процедуре становится объективным миром.[5]

Шредингер фактически и указывает нам на экстернальность и ее псевдологическую природу, правда, несколько смягчая термины – то, что он называет «упрощением», есть чистая ложь, эпистемологическое преступление, грех против истины.

Шредингер продолжает описывать механизмы экстернализации.

Материальный мир построен исключительно ценой изъятия из него себя, то есть разума, удаления его; разум не является его частью.[6]

Такое «изъятие себя» точно соответствует упразднению интернальности, перечеркиванию интернальных онтологий. В своем исследовании отношения реальности, с которой имеет дело наука, и онтической действительности как таковой Шредингер приходит к очень важному замечанию о том, что наука Нового времени имеет дело с «тенью».

В мире физики мы наблюдаем теневую сторону знакомой жизни. Тень моего локтя покоится на теневом столе, а теневые чернила растекаются по теневой бумаге ... Искреннее осознание того, что физика связана с миром теней, является одним из наиболее значимых открытий последнего времени[7].

И далее, развивая эту мысль, он совершенно справедливо связывает это теневую онтологию (собственно говоря, экстернальность, псевдологию) с Демокритом.

Пожалуйста заметьте, что самое последнее открытие не принадлежит самому миру физики, обретя такой вот теневой характер; оно обладало им еще со времен Демокрита из Абдер и даже с еще более ранних пор, но мы этого не знали; нам казалось, что мы имеем дело с самим миром; такие выражения, как «модель» или «картина», используемые для концептуальных построений науки, появились во второй половине девятнадцатого века, и не ранее, насколько мне известно.[8]

Таким образом крупнейший теоретик квантовой механики, столкнувшись с открытыми ей парадоксами, обращается к истокам материалистической науки, замечая, что именно там следует искать причины ее кризиса. Современная наука есть наука теней, и вместо бытия и сущего она имеет дело с пустыми – хотя и агрессивными в прикладном смысле – химерами. Здесь вполне уместно вспомнить гносеологию Платона, развернуто изложенную в диалоге «Государство»[9] (6-книга), где в образе пещеры и предшествующем ему пояснению относительно разделенной линии (конец 5-ой книги), Платон говорит о тенях, как о низшей форме познания. Тени видят узники, находящиеся на дне пещеры. Тени населяют области греческого Аида, мира мертвых. Современная наука, как наука теней, есть некромантия.

Еще один шаг, и из подобных замечаний можно было сделать фактически те же выводы, которые мы делаем в нашей работе. Но, увы, это значило бы требовать невозможного – для людей признать, что то, чему они посвятили всю свою научную и интеллектуальную жизнь, является не просто пустяком, но жестокой и тлетворной ложью, как и подавляющее большинство работ их предшественников и научных авторитетов, выше их сил.

Конец науки

Случаи Гейзенберга, Паули, Шрединегера, синергетиков (И.Пригожин), физики фракталов (Б.Мандельброт), холистской физики (новая парадигма Фритьофа Капра) и теоретиков суперструн показательны в том смысле, что сочетание теории относительности и квантовой механики, и основанная на них идея построения «единой  еории поля», хотя и не преодолели ни в коем случае экстернальной онтологии классической механики Ньютона, лишь релятивизировав ее, но дошли до определенного предела, за которым следует либо конец науки (Дж.Хорган[10]), либо ее новое начало. 

Это новое начало может осуществиться только через поворот к интернальности, возврат к алетологической физике. Но без строго переосмысления катастрофы Нового времени и прямолинейного и радикального отвержения самой экстернальности новое начало невозможно. Малейший компромисс  с атомизмом, материализмом – и прежде всего с Галилеем и Ньютоном – заведомо перечеркнет любое подобное начинание.

Ни у ученых, ни у философов (кроме, пожалуй Гуссерля и Хайдеггера) такой решимости в ХХ веке мы не видели. И поэтому накопление противоречий, тупиков и окончательной утраты всякой связи с онтологией в современной науке способствовало лишь еще более декадентской философии Постмодерна, которая уже осознано выбрала стратегию на разложение любой цельности (критика больших нарративов) и прославление фрагментированной обессмысленной реальности.

Время в квантовой механике

СРТ-симметрии описывающих их законов

(где С – заряд, Р – пространство, Т – время).

 

Charge, Parity, Time

 

 

В квантовой физике большую роль играет импульсно-энергетическое представление и локальные, калибровочные инварианты (т.е. не глобальные геометрические, не простанственно-временные).

 

[1]  Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М.: Наука, 1990.

[2] Гейзенберг В. Природа элементарных частиц // Успехи физических наук. 1977. В. 4. Т. 121. С. 665.

[3] Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое..

[4] Шредингер Э. Разум и материя. М.: Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2000.

[5] Шредингер Э. Разум и материя. С. 38.

[6] Шредингер Э. Разум и материя. С. 40.

[7] Шредингер Э. Разум и материя. С. 41-42.

[8] Шредингер Э. Разум и материя. С. 42.

[9] Платон. Государство.

[10] Хорган Дж. Конец науки. Взгляд на ограниченность знания на закате века науки. СПб.: Амфора, 2001.