Николай Кудрявец - Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Предположим, что у нас имеется абсолютно безынерционный и абсолютно чувствительный прибор для наблюдения за движением элементарной частицы, например свободного нейтрона, который имеет реальную величину массы покоя. Будем ли мы наблюдать одновременно нейтронное поле и неотделимую от поля материальную частицу, или же какую-то другую картину?

Можно предположить, что движение частицы будет сопровождаться попеременным появлением нейтронного поля и частицы, и это будет выглядеть как взаимопревращения энергии поля и энергии классической массы. Редукция фон Неймана (коллапс волновой функции) не противоречит такому предположению и, возможно, отражает реальный физический процесс мгновенного превращения волны в реальную частицу. Но мгновенное превращение волны в частицу (редукция) требует мгновенного действия, превышающего скорость света, что противоречит теории Эйнштейна.

По мнению физиков, при коллапсе волновой функции принцип причинности (влияние событий друг на друга) не нарушается, информация не передаётся. Однако многие современные учёные уверены, что ОТО не работает в квантовом мире и для квантовых объектов неприменима.

Противоречит теории относительности и квантовая телепортация, где свойства одной из двух запутанных частиц могут передаваться другой запутанной частице с бесконечной скоростью на сколь угодно большое расстояние.

Если предположить, что квантовая телепортация осуществляется не за счёт переноса свойств частицы с бесконечной скоростью, а за счёт обмена информацией с гипотетическим информационным полем Вселенной, с которым непрерывно взаимодействуют материальные объекты, проблема со сверхсветовой скоростью исчезает.

Аналог телепортации можно наблюдать и на макроуровне, рассматривая взрыв снаряда. Если до взрыва снаряд был неподвижен, суммарный импульс его осколков равен нулю. После взрыва у разорвавшегося на два осколка снаряда, измерив импульс одного из осколков, можно мгновенно определить величину импульса второго осколка, независимо от расстояния, на которое он улетел.

Квантовая теория утверждает, что в вакууме, в соответствии с принципом неопределённости, происходит постоянное рождение и исчезновение виртуальных частиц. При этом скорость виртуальных частиц из-за её бесконечной величины не имеет физического смысла. Попытка вычислить массу виртуальной частицы в математике приводит к мнимому значению массы.

Виртуальные частицы в квантовой теории имеют основополагающее значение. Все взаимодействия частиц и их превращения в другие частицы квантовая теория рассматривает как процессы, сопровождающиеся рождением и поглощением виртуальных частиц свободными реальными частицами.

На фоне виртуальных процессов, а они занимают центральное место в квантовой теории, предположение о том, что движение можно представить как постоянные взаимопревращения энергии поля и энергии механической массы, не столь уж фантастично. Такой взгляд на движение физических тел не противоречит ни общепринятому корпускулярно-волновому дуализму, ни квантовой теории в целом.

В последнее время возрождается интерес к интерпретации де Бройля – Бома, известной также как теория волны-пилота. Теорию впервые предложил в 20-х гг. прошлого века Луи де Бройль. Но он вынужден был отказаться от своей гипотезы в пользу копенгагенской интерпретации квантовой механики. В отличие от копенгагенской интерпретации, где частица и волна могут быть (а могут и не быть) одной сущностью, в теории де Бройля сама частица формирует пилотную волну, и они сосуществуют одновременно.

Американский физик и философ Дэвид Бом в 50-х гг. заново открыл и развил теорию. В опубликованной в 1952 г. статье он предположил, что частицы существуют всегда, а не только в момент их наблюдения. А их поведение определяет новая, ранее неизвестная сила – пилотная волна. Предлагаемая Бомом интерпретация воспроизводит значительную часть поведения квантового мира, сохраняя принцип реализма. Она позволяет отказаться от волнового дуализма и коллапса волновой функции, однако связана с исключительной нелокальностью при описании движения частиц.

В классической теории свет рассматривается как электромагнитная волна, и теория волновой природы света в XIX в. была общепринятой. Но Альберт Эйнштейн, неожиданно для всех, выдвинул идею, что свет в действительности состоит из частиц. Большинство физиков не согласились с тезисом Эйнштейна. Лауреат Нобелевской премии Макс Планк вообще пришёл в замешательство. Учёный не на шутку испугался и заявил, что существующая теория света будет отброшена в далёкое прошлое. В итоге в учёных кругах выход был найден: в рамках оптики и классической электродинамики свет – электромагнитная волна. В рамках квантовой механики свет одновременно и частица (фотон), и волна.

Эйнштейн теоретически предсказал возможность превращения энергии волны в энергию частицы и наоборот, и выдвинул идею об эквивалентности массы и энергии. Экспериментально наблюдаемые рождение и аннигиляция электронных пар (превращение электрона и позитрона в безмассовые фотоны) подтвердили теорию учёного. Процесс аннигиляции показал, что масса покоя может переходить в другие формы энергии.

Следует отметить, что не сама по себе масса или поле обладают энергией, но энергия наделена такими физическими свойствами, как масса или поле. Такая особенность энергии позволяет превращаться элементарным частицам друг в друга, рождаться или уничтожаться при взаимодействиях, а безмассовым фотонам световых волн оказывать физическое давление на твёрдые тела при взаимодействии с ними.

Распространение полей, или, согласно квантовой теории, движение безмассовых частиц, происходит с максимально возможной скоростью. Поле, соответственно, и безмассовую частицу, характеризующую данное поле, невозможно ускорить или замедлить. Безмассовая частица не имеет ни размеров, ни строения и как реальный объект не существует.

Не более понятным предстаёт перед нами и электрон, имеющий физическую массу и магнитный момент, несущий на себе заряд, но в то же время не имеющий размеров и строения. Попытка наделить электрон размерами мгновенно вызывает неразрешимое противоречие в классической физике. Протяжённый электрон должен рассматриваться как абсолютно твёрдое тело, неспособное деформироваться, поскольку деформация предполагает независимое перемещение отдельных частей тела. Но в релятивистской механике существование абсолютно твёрдых тел в принципе невозможно.

Не имеет корректного решения и взаимодействие электрона с собственным электромагнитным полем, наделяющим электрон бесконечно большой электромагнитной массой. Для компенсации этой массы физики-теоретики в уравнениях формально приписывают частице бесконечную отрицательную массу неэлектромагнитного происхождения [9] Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Краткий курс теоретической физики: В 3-х кн. – М.: Наука, 1969. – Кн.1:Механика. Электродинамика. .