Биньямин Файн - Нищета неверия. О мире, открытом Богу и человеку, и о мнимом мире, который развивается сам по себе

Как уже было сказано, классическая физика не отражает всей истины, она лишь близка к истине. Когда речь заходит о частицах, из которых состоят все материальные тела, эти частицы «подчиняются» квантовым законам, самой заметной чертой которых является как раз отсутствие детерминированности. Это означает, что квантовые законы не определяют однозначно, что будет происходить с квантовой системой в будущем, даже если мы обладаем исчерпывающей информацией о ее состоянии в определенный момент времени. Квантовая теория дает только шансы, вероятности того, что с квантовой системой произойдут те или иные возможные события. Например, если атом находится в возбужденном состоянии (то есть в состоянии с высокой энергией), он способен светиться, или, более точно, испустить фотон, минимальную порцию света. Квантовая теория может предсказать, что рано или поздно этот атом испустит фотон, но не способна сказать, когда это произойдет. Квантовая теория способна предоставить лишь распределение вероятностей того, что испускание фотона произойдет в тот или иной момент. Однако если речь идет об отдельном атоме, эти вероятности лишены смысла – их можно проверить экспериментально лишь на большой группе атомов. Другими словами, между причиной – атомом в возбужденном состоянии и следствием – испусканием фотона имеется связь, но слабая и неоднозначная. Фотон будет испущен, но не существует закона, который определил бы момент его появления. Получается, что предсказания квантовой теории не являются ясными и однозначными.

Теперь сосредоточимся на характере материи, любой материи, с квантовой точки зрения. Классическая физика добилась успеха в описании движения классических тел, но само существование предметов, физических тел, осталось для классической физики загадкой. Только квантовая физика дает последовательное описание материи – твердой, жидкой и газообразной, а также молекул, атомов и элементарных частиц. В наши цели не входит изложение этих теорий, однако стоит обсудить их принципиальные понятия, основные элементы, из которых состоит мир.

Всякое физическое тело состоит из физического поля, или физических полей, и элементарных частиц. Эти сущности совершенно не похожи на то, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Здесь я должен добавить несколько слов о терминологии. Выше мы говорили о материи, о материальных телах. Все знают (или думают, что знают), что такое материя. Материя – это камень, стул, стол, органы нашего тела; материя – это все, что можно определить в пространстве (включая жидкости и газы). Материальный предмет можно увидеть, почувствовать, толкнуть его и ощутить толчок от него. А физическое поле – мы будем говорить о нем ниже – это такая физическая реальность, которую обычно нельзя увидеть и ощутить, и она не имеет определенных размеров, а распространяется по всему пространству.

Теперь постараемся понять, что такое физическое поле. Сегодня физика знает различные виды физических полей, однако первой физической теорией, которая ввела в физику последовательное и подробное описание поля, была электромагнитная теория Максвелла, описывающая электромагнитное поле. Кроме того, электромагнитное поле встречается в нашей жизни настолько повсеместно, что мы с трудом можем представить себе жизнь без окружающих нас электромагнитных устройств: электрических лампочек, радиоприемника, телевизора, микроволновой печи и так далее. Как же определить это поле в понятиях, доступных нам? Рассмотрим, например, поля, создаваемые электрическими зарядами, положительным и отрицательным (рис. 2).

Рис. 2. Электрические поля. (Справа) поле, создаваемое отрицательным зарядом. (Слева) поле, создаваемое положительным зарядом

Электрический заряд, положительный или отрицательный, создает электрическое поле (статическое, то есть не зависящее от времени) в пространстве вокруг себя. В отличие от материального тела, целиком находящегося в определенном месте и сосредоточенного в определенном объеме, электрическое поле занимает все пространство. Как понять, что в каждой точке пространства существует электрическое поле? Электрическое поле – это поле электрических сил. Электрическая сила воздействует на электрический заряд, размещенный в некоторой точке пространства. Требуется определенная мера абстрагирования, чтобы понять тот факт, что электрическое поле существует и тогда, когда в пространстве нет зарядов (кроме того заряда, который создает поле, – центральный заряд на рис. 2). В каждой точке пространства существуют электрические силы, даже если там нет зарядов, на которые эти силы действуют. Чтобы проверить, действительно ли в определенной точке пространства существует электрическая сила, необходимо разместить там какой-либо электрический заряд, и тогда мы увидим, что электрическое поле отталкивает или притягивает его в направлении заряда, создающего поле: (+) или (-), как видно на рис. 2.

Я сижу в своей комнате и вижу, что в ней находится множество материальных тел, однако кроме них здесь есть и электромагнитные поля, электромагнитные волны с различным периодом колебания (различной длиной волны). В определенной степени мы способны «видеть» электромагнитные волны в видимой части спектра. Свет солнца или электрической лампочки состоит из электромагнитных волн именно этого вида. Кроме того, мою комнату наполняют и другие электромагнитные волны – радиоволны. Эти волны по большей части невозможно увидеть или ощутить, однако возможно воспринять их с помощью радиоприемника, а более короткие волны – с помощью телевизора. Подобно этому приборы для восприятия видимого света, в том числе наши глаза, воспринимают наличие сил электромагнитного поля видимой части спектра.