Одд Нильсен - Свет и время. Размышления на границе естествознания и Богопознания

предмета сшибаются, это невозможно объяснить столкновением их элементарных частиц. Причина не в этом. Особые атомные силы не допускают слишком тесного сближения частиц и тем исключают сквозное взаимопрохождение объектов.

Следовательно, есть возможность вообразить себе два разных мира в пределах одного пространства и времени, вполне реальных, со своими горами, долинами, реками, лесами и людьми, из которых один свободно проходит сквозь другой, и ни один из них «не знает» о другом. Но лишь при одном условии: атомные силы в материале обоих миров не будут взаимодействовать.

Человек не может изменить эти внутриатомные силы. Но стоит заметить, что нейтроны, лишенные заряда и участвующие в построении атомных ядер, гораздо меньше, чем другие атомные частицы (то есть протоны и электроны), они подвержены действию атомных сил, кроме тех случаев, когда им доводится попасть прямо в ядро. С какой-то призрачной легкостью нейтроны проникают сквозь толстые слои материи. Именно они, не имеющие заряда и летящие со скоростью света, замечательны своей немыслимой проникающей способностью. Нейтрон может пролететь сквозь тысячи километров вещества без задержки.

Ядра некоторых радиоактивных элементов испускают электроны. При некоторых других процессах электроны могут усваиваться атомами. Размеры электрона, однако, не позволяют ему поместиться внутри атомного ядра. Следовательно, когда электрон испускается ядром, он должен возникнуть в этот самый момент. Соответственно он должен исчезнуть как таковой в момент его усвоения атомным ядром.

Мы составили представление об обширных пустых пространствах в мире атомов. Но когда речь заходит об элементарных частицах, составляющих атомы, о протонах, нейтронах и электронах, мы могли бы подумать, что тут-то, наконец, нашлось что-то конкретное, что-то существенное, какие-то мельчайшие, неизменные, определенные частицы, которые и определяют свойства материи.

Однако мы не можем сказать, что такое эти частицы — если они вообще существуют. Понятие частицы, как небольшого скопления, состоящего из чего-то, ни в коем случае не должно переноситься в атомный мир из нашего макросмического опыта.

Путем углубленных ядерных исследований, физики неизбежно пришли к отказу от представления о материи, как о чем-то субстанциональном. Материя — энергия, силовые поля, волны, колебания, нечто постоянно изменяющееся, но никак не субстанция. Материя не существует, она происходит. И физик не может сказать, откуда взялась материя со всеми ее свойствами. Это вне его разумения. Именно тут положен предел нашим знаниям и нашим способностям. Но все же практически полезно держаться представлений о материи, состоящей из атомных частиц.

Что такое закон природы?

Всякий исследователь регистрирует и измеряет природные процессы. Те явления, которые регулярно повторяются и происходят достаточно часто, можно разделить на группы по сходству. Вникая глубже, можно отыскать некоторые явные соотношения между отдельными элементами некоего процесса. Так возникает гипотеза, то есть предварительная попытка объяснить данное явление или указать на его закономерности. Если новые опыты и наблюдения подтвердят гипотезу, то ее можно назвать теорией. И если результаты постоянных проверок теории ни разу не отвергли ее, то эта теория возводится в ранг закона.

Итак, единственный путь к установлению закона природы проходит через наблюдения тех явлений, которые либо часто повторяются сами по себе, либо легко повторимы в эксперименте. Отсюда ясно, что законы природы не охватывают всего существующего и даже всего известного.

В жизненно важной области изучения света и атомов мы встретились с обстоятельствами, имеющими огромную важность. Именно они формируют современный подход к понятию причинности.

Закон причинности гласит, что все происходящее имеет причину. На этом законе основана физика и вообще всякое мышление. Каждое явление мыслится частью причинного ряда, звеном в неразрывной цепи причин и следствий. Законом причинности утверждается детерминизм — уверенность в том, что данное состояние физического мира полностью определяет его будущие состояния.

Выясняется, однако, что такая физическая предопределенность, следующая классическим понятиям о причинности, не вполне осуществляется в самой сердцевине материи — атомной физике. Известная причина не всегда вызывает определенный результат. Иными словами, не всегда есть возможность заранее рассчитать исход элементарного атомного процесса. Такое положение называется индетерминизмом.

В своих лекциях («Наука и человеческая мысль», 1954, стр. 41) Роберт Оппенгеймер говорит: «Мы научились принимать, а со временем и понимать, что поведение атомной системы не вполне предсказуемо; что для многих атомных систем с одинаковым прошлым и, скажем, с одинаковым нынешним состоянием, возможно статистическое предсказание того, что с ними будет, если их оставят в покое или как они будут реагировать на вмешательство извне. Но во всем наборе наших средств нет ни одного, способного показать, что в действительности будет делать один отдельно взятый атом. В самом сердце физического мира мы находим конец той полной причинности, что была существеннейшей чертой ньютоновской физики».

А вот как высказался профессор Л. Розенфельд, читая свою вступительную лекцию в Утрехтском университете в 1942 году: «Открытие квантовых законов (выполняющихся в атомной физике), которые для классической причинности кажутся иррациональными, вынудило нас отказаться от ненарушаемой причинности. Но этот отказ, навязанный нам именно увеличением наших познаний, никак не значит ничего похожего на поражение. Мы приняли этот отказ, продолжая стремиться к новому синтезу».

Эти характерные признания сделаны двумя из числа пионеров атомной физики. Конец строгой причинности потряс Их обоих.

Другие, как Эрвин Шредингер и прежде всего Эйнштейн, так и не смогли принять новую точку зрения. Между Эйнштейном и Бором происходила глубокая дискуссия на эту тему.

В наши дни новые знания не создают больших проблем для физиков. То, что в принципе невозможно одновременно определить, например, скорость электрона и его положение в пространстве, исключает точные и причинно-следственные описания атомных явлений. Можно сказать, что некоторые атомные процессы просто не имеют причин. Только при рассмотрении большого числа таких процессов можно статистически рассчитать, что может случиться. Следовательно, в атомной физике причинность, то есть отношение типа причина -* следствие, должна быть заменена вероятностью.