CASTLE.PRI.EE

То, что сейчас происходит в физике, сильно смахивает на последние годы перед крушением Римской империи и наступлением Темных веков. Предыдущее потрясение, вероятно гораздо меньших масштабов, физика пережила, когда шла ломка учений Аристотеля и Птолемея, очень чётко и понятно объяснявших строение мироздания.

Произошёл переход к представлениям Коперника и Ньютона. На их основе к началу 20 века сформировалась классическая физика, и стало казаться, что теперь можно объяснить все явления природы. На основе механики Ньютона в принципе можно вычислить всё прошлое и будущее Вселенной, и создавать мысленные модели явлений природы. На том и стоит вся классическая физика с её сложным математическим аппаратом, который служит лишь вспомогательным инструментом познания. Человеку отводится роль эдакого небожителя с совещательным голосом, наблюдающего свои творения, без вмешательства в происходящие события.

Итогом эволюции классической физики стала концепция «мирового эфира» – вездесущей и всепроникающей среды, которую можно наблюдать лишь тогда, когда она приходит в движение и образует вихри в виде частиц вещества. Эфир (светоносный эфир) – гипотетическая всепроникающая среда, колебания которой проявляют себя как электромагнитные волны (в том числе как видимый свет). Концепция светоносного эфира была выдвинута в 17 веке Рене Декартом и получила подробное обоснование в 19 веке в рамках волновой оптики и электромагнитной теории Максвелла. Эфир рассматривался также, как материальный аналог абсолютного пространства Ньютона. Существовали и другие варианты теории эфира.

Это была очень привлекательная парадигма – настоящий консенсус. С одной стороны, материалистическая, поскольку «мировой эфир», как физическая реальность, заменил собой Бога, а с другой – вполне идеалистическая. По определению, отсутствует возможность уловить «мировой эфир» так же, как человеческую мысль. И все было бы прекрасно, но однажды выяснилось, что отсутствует возможность уложить, совершенно явно наблюдаемые, экспериментальные факты, в рамки этой парадигмы.

Коготок увяз

Выяснилось, что классическая физика, основанная на представлении о безконечной делимости энергии, затрудняется объяснить часть особенностей теплового излучения тела. Например, теория предсказывала, что с уменьшением длины волны энергия излучения должна безконечно возрастать. А в действительности, как только дело доходило до ультрафиолетовой части спектра, она спадала до нуля.

Физики назвали это «ультрафиолетовой катастрофой», хотя с житейской точки зрения – катастрофа отсутствовала. Просто оказалось, что при определённых условиях, так называемое, абсолютно чёрное тело (а попросту говоря, печка с хорошей теплоизоляцией и дырочкой, через которую в неё заглядывали физики) переставало излучать энергию в ультрафиолетовой части спектра.

Оставалось одно из двух: либо отказаться верить своим глазам, либо попытаться это как-то это объяснить. Физики выбрали второе и ввели в свой обиход представление о квантах (конечных порциях энергии), подобных частицам (конечным порциям вещества). Пришлось придумать квантовую, или волновую, механику. Но, как это часто бывает, стоило поступиться принципами в малом, и началось крушение.

Идейный абстракционизм

Квантовая теория выбила из основания классической физики один из фундаментальных принципов – возможность абсолютно точно определить положение частицы и её скорость. Вместо этого начали говорить лишь о вероятности найти частицу в конечной области пространства. Более того, квантовая механика утверждала, что частицы вообще без пространственно-временных характеристик. Они возникают только после их измерения, а до этого, как бы отсутствуют. Примерно то же самое происходило бы при игре в кости, если бы точки на гранях кубика появлялись только в момент его падения на стол.

А вскоре последовал еще один удар. Было установлено, что относительно «мирового эфира» отсутствует возможность измерить скорость движения тел, например, так определяют скорость корабля в открытом океане, считая воду стоячей. Но раз относительно чего-то отсутствует возможность измерить, даже такую простую вещь, как скорость, значит это тоже отсутствует.

Итог: «Раз факт мешает, тем хуже для него». Пришлось признать, что «мировой эфир» — отсутствует, а движение тел в пространстве подчиняется каким-то особым, плохо укладывающимся в нормальной голове законам Теории относительности, где время и замедляется, и ускоряется. Это окончательно похоронило ньютоновские представления об окружающем мире, согласно которым можно мысленно представить себе механизм любого явления.

Отныне образное мышление было оставлено менее продвинутым наукам типа химии, биологии, геологии, а физическим смыслом стали называть соответствие тех или иных формул результатам экспериментов. Это утверждение и составляло суть научной парадигмы, возникшей в самом начале XX века и из-за отсутствия лучшей.

Мышиная возня

Как ни странно, предсказания, которые давало дитя квантово-релятивистской революции, новая физика – оправдывались. На их основе была сделана масса открытий и изобретений, которые можно было увидеть воочию и даже пощупать.

И только посвящённые знали, что новая физика таит в себе странное противоречие, у которого отсутствовало объяснение. До сих пор считалось, что у явлений природы отсутствует зависимость от их наблюдателя.
Но в отличие от классической науки и в квантовой механике, и в Теории относительности роль наблюдателя оказалась принципиально важной.

Противоречие подметил еще Альберт Эйнштейн, как-то задавший странный для окружающих вопрос: «Если мышь смотрит на Вселенную, то меняется ли от этого Вселенная?» Все попытки полностью избавиться от наблюдателя в квантовых экспериментах дают, мягко выражаясь, странные результаты.

Например, известно, что в зависимости от постановки опыта частица может вести себя то как частица, то как волна, и наоборот: волна, то как волна, то как частица. А можно ли, каким-нибудь способом выяснить, что представляет собой квантовый объект «на самом деле»? Правильно говорят: «любопытство губит». Лучше бы оставили всё, как есть.

Воланд из Рочестера

Однажды физик Ричард Мандел, поставил в Рочестерском университете эксперимент, в котором лазерный луч с помощью полупрозрачного зеркала расщепляли на два пучка, а затем каждый из пучков направляли на параметрические преобразователи частоты, способные расщеплять квант света (фотон) на два дочерних кванта. Каждая из этих двух пар фотонов интерферировала между собой, давая соответствующие картинки.

Потом Мандел стал экспериментировать только с одной из пар, а другую пару оставил в покое. Но другая пара, словно насмехаясь над экспериментаторами, точь-в-точь повторяла буквально всё, что Мандел заставлял делать первую пару фотонов. Причём, оставленная в покое пара квантов света мгновенно делала то же самое. То есть без воздействия на неё, если называть вещи своими именами.

Вот тут физики растерялись уже всерьёз. Выходило, что квантовый объект каким-то странным образом мгновенно узнавал, что за ним подглядывает человек. Но что значит «мгновенно»? С безконечно большой скоростью, которая вроде бы ограничена скоростью света? И что значит «узнавал»? Если есть следствие, должна быть и причина. Но причина в данном случае, как раз и отсутствовала. Ведь условия эксперимента Мандела были такими, что отсутствовало взаимодействие человека с объектом наблюдения.
То есть было чудо в самом мракобесном понимании этого слова.

Аннушка уже разлила масло

В середине века Джон Белл доказал теорему, согласно которой могут существовать только два типа научных теорий, выводы которых согласуются с результатами физических экспериментов.

Если теория совершенно точно описывает поведение объектов, подобно классической физике (эту особенность теории называли детерминизмом), то она, эта теория, должна допускать мгновенные физические взаимодействия (такую особенность теории назвали отсутствие локальности). Это значит, что вся безконечно большая Вселенная должна иметь размер безконечно малой точки, и в ней, в духе восточных вероучений, всё становится всем и любая часть оказывается равной целому.

А если теория локальна, то есть описывает мир, где есть и «самое большое» и «самое маленькое», тогда скорость физических взаимодействий в ней ограничена (как в Теории относительности), и обо всех событиях можно говорить только с известной долей вероятности (как в квантовой механике).
Ясно, что теории второго типа больше соответствуют европейскому типу мышления, зацикленному на поиске причин и следствий. Но важно понять другое следствие, вытекающее из теоремы Белла: отсутствуют теории, сочетающие детерминизм с локальностью. А ведь именно к этому мы интуитивно стремимся, пытаясь построить привычный мысленный образ явлений отличных от классических.

Проще говоря, мы по-прежнему мыслим, как Берлиоз, которому Воланд абсолютно точно, с подробностями и указанием на виновницу – Аннушку, уже и постное масло разлившую, предсказывает скорую гибель под колёсами трамвая. Воланд это точно знает, потому что он существует вне времени и пространства.

А Берлиоз, как все мы, локален и способен лишь с какой-то вероятностью судить о грядущих событиях. Воланд одновременно и везде, и нигде, а смерть Берлиоза – плата за его локальность, за реальное существование.

Пикник на обочине

Вот здесь мы подходим к главному. Может показаться, что основными итогами физики уходящего века были атомная бомба, лазеры, компьютеры и прочее, сделанное на основе новой науки, отличающейся от классической. Ошибаетесь. Упомянутые выше открытия и изобретения, разумеется, сыграли глобальную, историческую роль, которую трудно переоценить. Но всё это были события, которые происходили и продолжают происходить в мире Берлиозов, жизнь и смерть которых по-прежнему зависит от Аннушек.

Новая физика возникла в начале века из-за потребности объяснить новые экспериментальные факты. И объяснила. Но физический смысл явлений пришел в противоречие со здравым смыслом в Берлиозовском (нашем) понимании. Согласно новой парадигме, достаточно было лишь, чтобы результат эксперимента соответствовал тем или иным математическим формулам.

Старое, обветшавшее здание науки рухнуло, но было очень удобно приходить туда с уже готовыми формулами и искать, какой из обломков под них подходит. Подходящий всегда находился. Его приспосабливали для чего-нибудь полезного в хозяйстве — мастерили бомбу или телевизор.

А когда под руку попадался обломок, явно противоречащий уже имеющейся теории, к нему просто придумывали отдельные новые формулы или коэффициенты, пожав плечами, клали на место, думая про себя: «надо же какой смешной кусок попался!».

Вот и главный научный итог XX столетия. Оказавшись веком расчленителей и потребителей, он окончательно добил классическую физику, оставив взамен веру в светлое будущее или в Бога, кому как больше нравится.
Изложение статьи «Физика как предмет веры» блогера под ником «Baal Baal».

https://vk.com/@-196335429-fizika-kak-predmet-very

Комментарии запрещены.