Виктор Комаров - Тайны пространства и времени

Это, в частности, связано с тем, что всякое измерение изменяет состояние микрообъекта. Иными словами, человек-наблюдатель оказывается активным участником познавательного процесса. Мы можем только вычислить вероятностное поведение ансамбля микрообъектов.

Научные данные свидетельствуют о том, что не только микрообъекты, но и Вселенная обладает квантовыми свойствами, и акции, связанные с ее изучением, неизбежно изменяют ее состояние. В связи с этим некоторые философы стали говорить о «субъект-объектном» взаимодействии. Речь идет о том, что открываемые наукой законы не являются зеркальной копией законов природы – они содержат «человеческую составляющую».

На рубеже XIX и XX столетий, когда своего наивысшего расцвета достигла «классическая наука», в основе которой лежали механические представления о природе, ученые непоколебимо верили в то, что все события и явления можно разложить на чисто механические составляющие и все происходящее и предстоящее абсолютно точно рассчитать и предусмотреть.

Задавая свои вопросы природе, ученые классической эпохи отчетливо представляли себе, чего хотят добиться. А хотели они на свои вопросы получить однозначные окончательные ответы типа «да» или «нет». Основу естествознания составляла так называемая формальная логика, одним из главных принципов которой является «закон исключенного третьего» – либо «да», либо «нет», третьего быть не может, третье «от лукавого».

Такое положение вещей выглядело вполне естественным и с точки зрения повседневного здравого смысла. Ведь и в обыденной жизни мы, как правило, стремимся к определенности, к однозначности. Уж лучше твердое «нет», чем раздражающая неясность, расплывчатая неопределенность. А еще хуже, когда ситуация то и дело меняется: сегодня «да», завтра «нет», а послезавтра снова «да». Хочется раз и навсегда все «разложить по полочкам», все предусмотреть наперед. Впрочем, на практике жизнь оказывается значительно сложнее.

Классическая же физика на протяжении весьма длительного времени была лишена на этот счет и тени сомнения. Однозначность казалась в рамках этой науки незыблемой и нерушимой. Тем более что она была заложена уже в основных ее понятиях.

К концу XIX столетия механическая картина мира представлялась практически завершенной. И любые трудности, которые могли встретиться на ее дальнейшем пути, выглядели в глазах ее последователей чисто техническими, вычислительными, а потому принципиально преодолимыми. Однако новая «неклассическая» физика, пришедшая на смену физике XIX века, открыла нам мир с совершенно иной, неожиданной стороны.

С принципом неопределенности, о котором говорилось выше, связана и еще одна «неоднозначность», обнаруженная новой физикой в результате ее проникновения в глубины микромира. Речь идет о так называемом квантово-волновом дуализме. С точки зрения классической физики, частица – это всегда частица, а волна – всегда волна. Квантовая же физика пришла к заключению, что одно и то же «образование» в одних условиях может проявлять себя как частица, а в других – как волна.

А вот и еще один «сюрприз», преподнесенный теорией относительности. До ее появления считалось, что масса того или иного тела, если к нему ничего не прибавлять и от него ничего не отнимать, есть величина постоянная. Но оказалось, что в действительности это не так. Чем выше скорость тела, тем больше его масса. И поэтому масса, скажем, протона – ядра атома водорода, при достаточно большой скорости в принципе может превзойти массу Земли, массу Солнца и даже массу нашей звездной системы Галактики.

Более того, выяснилось, что «не абсолютна» не только масса, но и длина отрезков. Чем ближе скорость движения наблюдателя к скорости света, тем короче становятся отрезки, мимо которых он проносится.

В физике существует закон, который называется «принципом наименьшего действия». Суть его в том, что из различных возможных вариантов движения механической системы осуществляется тот, для которого так называемое действие, то есть произведение величины энергии на время, минимально.

Другой аналогичный принцип – «принцип Ферма», относится к процессу распространения света и состоит в том, что световой луч, проходя через различные среды, распространяется таким образом, чтобы время его прохождения было минимальным.

Как известно, любое человеческое действие предполагает наличие определенной цели. Однако целесообразное поведение присуще только живым системам, и лишь существа, наделенные разумом, способны ставить перед собой сознательные цели и сознательно добиваться их осуществления.

Может ли в таком ключе действовать неодушевленная природа? Ведь даже саморегулирующийся природный объект, например звезда, всего лишь существует и функционирует – и не более того!

И все же, что-то похожее, напоминающее, пусть и отдаленно, целесообразное поведение, наблюдается и в неживой природе. Весьма любопытны и так называемые компенсационные или вариационные принципы. Например, закон Ленца, относящийся к явлениям магнитной индукции. Всякое изменение магнитного поля вызывает возникновение тока индукции, магнитное поле которого препятствует тем изменениям, которые вызвали этот ток. Еще более общее значение имеет принцип «Ле Шателье – Брауна». Он состоит в том, что внешнее воздействие, которое выводит систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

Разумеется, подобное «рациональное поведение» неживых систем не имеет ничего общего с рациональным поведением человека. У него совершенно иная природа. Человек стремится определить оптимальную линию своего поведения, сделать свой выбор, исходя из тщательного анализа обстановки и сознательного прогноза последствий, к которым могут привести те или иные его действия. У природы такой способности, конечно, нет. Как справедливо заметил Ричард Фейнман по поводу «принципа Ферма», свет не может заранее знать всю свою траекторию, то есть особенности тех сред, которые ему предстоит преодолеть. Он в каждый данный момент «знает» лишь то, что ему положено «знать» – именно в данное конкретное мгновение. Иными словами, поведение неживых систем полностью определяется «мгновенной ситуацией», неодушевленная материя не обладает свойством «предвидения». Мертвая материя способна оперировать только настоящим.

Но почему все-таки выполняются вариационные принципы? Какими глубинными свойствами материи они обеспечиваются? Понять это – значит не только понять очень многое, но и получить возможность активно, целенаправленно вмешиваться в природные процессы, не рискуя получить нечто прямо противоположное тому, чего мы добиваемся.