Материя исчезает? . .

К концу XIX столетия величайшего расцвета достигла классическая физика, основы которой были в свое время заложены Галилеем и Ньютоном. Ее основные принципы состояли в следующем. Считалось, что любые физические объекты состоят из материальных точек, которые находятся и движутся в неизменном «вместилище» — абсолютном пространстве, и что существует абсолютное время, одинаковое для всех частей этого пространства. При этом, пространство и время представлялись совершенно независимыми друг от друга, а материальные тела и их движения не оказывающими на свойства пространства и течение времени никакого влияния.

Что же касается материальных точек, то они рассматривались в духе античной атомистики Демокрита как неуничтожимые, неизменные, неделимые и не имеющие внутренней структуры фундаментальные частицы материи, отличающиеся друг от друга только своими массами. С этой точки зрения все бесконечное, качественное многообразие мировых явлений считалось следствием одного лишь различия в характере движения материальных точек. В связи с этим представлялось, что, зная положения и скорости материальных точек, из которых состоит какая-либо материальная система, можно на основании законов движения совершенно точно рассчитать ее прошлые и будущие состояния.

Не случайно один из выдающихся представителей классической физики Пьер Лаплас говорил: «Дайте мне положения и скорости всех частиц в мире, и я рассчитаю его будущее на сколь угодно далекие времена, вплоть до каждого отдельного события». Разумеется, Лаплас прекрасно понимал, что практически такой расчет неосуществим, — он просто в концентрированной форме выразил одну из главных идей классической механики.

Однако по мере развития науки накапливалось все большее количество фактов, свидетельствующих о том, что претензии классической физики на построение всеобъемлющей картины мира, в которой все физические процессы сводятся к чисто механическим явлениям, несостоятельны.

Еще в XIX столетии, в эпоху, когда в науке господствовало представление о неделимых атомах, многие ученые высказывали предположение об их делимости. Эти мысли нашли свое отражение в переписке К. Маркса и Ф. Энгельса, а также в труде Энгельса «Диалектика природы». Создатели диалектического материализма выдвинули гениальную идею о внутренней связи прерывности и непрерывности материи, в частности о том, что атомы не являются пределом делимости материальных тел.

События в физике на рубеже XIX и XX столетий подтвердили справедливость этого предположения. Первым шагом к коренным изменениям существовавших ранее представлений о строении вещества явилось открытие Дж. Дж. Томсоном электрона и А. Беккерелем явления радиоактивного распада.

Дж. Дж. Томсон построил теоретическую модель атома, согласно которой отрицательные электроны плавают в положительно заряженной жидкости. Заинтересовавшись явлением радиоактивного распада, другой английский физик Э. Резерфорд занялся исследованием альфа-частиц, испускаемым при таком распаде. Тогда природа этих частиц представлялась загадочной. Опыты, Проводившиеся в лаборатории Резерфорда, состояли в Том, что поток альфа-частиц пропускался сквозь металлическую фольгу и попадал на флюоресцирующий экран. Таким способом ученый хотел выяснить, отклоняются ли альфа-частицы, проходя через вещество, от своих первоначальных направлений.

Теория, основанная на модели атома «Томсона», предсказывала, что большие отклонения до 45° маловероятны. Однако в ходе экспериментов выяснилось, что примерно две частицы из каждой тысячи отклонялись на угол, превосходящий 90°. Иными словами, эти частицы отражались фольгой в обратных направлениях. По выражению самого Резерфорда, это было столь же невероятно, как если бы вы выстрелили из пушки по листу папиросной бумаги и снаряд отскочил назад и угодил в вас самих.

Столь явное несоответствие теории и эксперимента, казалось, проще всего объяснить ошибками наблюдений или чисто случайным влиянием каких-то посторонних факторов. Это был «путь наименьшего сопротивления». Однако Резерфорд не пошел по нему. Он провел тщательные расчеты и пришел к заключению, что альфа-частицы отклоняются очень сильным электромагнитным полем. Но столь сильное электромагнитное поле способен создавать лишь заряд, сконцентрированный в очень небольшом объеме. Так, Резерфорд пришел к открытию положительно заряженного атомного ядра — одному из самых величайших открытий, когда-либо совершенных в науке.

В процессе дальнейших исследований существенному пересмотру подверглись и некоторые другие привычные представления классической физики. У многих естествоиспытателей это вызвало немалую растерянность.

Крушение привычных устоявшихся представлений, казавшихся всеобъемлющими, абсолютными и нерушимыми, к тому же находивших как будто бы убедительные подтверждения в повседневном опыте, парадоксальный характер основных положений новой физики, незнание и непонимание многими естествоиспытателями диалектики процесса познания, а также влияние всякого рода идеалистических течений привели в начале XX века к появлению целого ряда идеалистических и, по сути дела, религиозных концепций. В условиях того времени подобные концепции приобретали не только чисто философское, но и прямое политическое значение. Оперируя данными новой физики, противники марксизма пытались нанести удар по диалектическому материализму — теоретической основе мировоззрения революционного пролетариата. В этой ситуации анализ новейших открытий в физике, их философское осмысление с позиций материалистической диалектики приобретали первостепенное значение не только для философии естествознания, но и для революционной практики.

Эту задачу гениально решил В. И. Ленин, который не признавал никаких компромиссов в области идеологии. С непоколебимой принципиальностью и последовательностью он отстаивал принципы диалектического мариализма, дал глубокое философское обобщение новейших естественнонаучных открытий своего времени, имеющее огромное значение для правильного понимания всего процесса развития естествознания, путей научного познания окружащего нас мира.

В своей гениальной работе «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин осуществил всесторонний философский анализ революции в физике на рубеже XIX и XX столетий, раскрыл принципиальную сущность новейших физических открытий. Неуклонно и последовательно в жесточайшей борьбе с идеалистами всех мастей он отстоял материалистическое направление в развитии науки, решительно выступил против попыток использовать начавшуюся революцию в естествознании и сопряженную с ней ломку традиционных научных понятий в интересах реакции, искавшей опору в религиозно-идеалистическом мировоззрении. Это имело особо важное принципиальное значение в условиях обострения классовой борьбы, развернувшейся в начале XX века, в канун социалистической революции в России.

В совершенстве владея методологией диалектического материализма, В. И. Ленин не только отстоял материалистические позиции в естествознании, но и вскрыл принципиальную сущность изменений, которые произошли в физике того времени; он убедительно показал, что переломные этапы в развитии естествознания требуют не только интенсивных естественнонаучных исследований, но и глубокого философского осмысления.

В частности, В. И. Ленин подверг уничтожающей критике физических идеалистов, возвещавших об «исчезновении материи». Ход их рассуждений был примерно таков: если наши знания о материи — знания, отлично служившие на протяжении столетий, вдруг оказались несостоятельными, если даже наиболее кардинальные Представления о природе способны изменяться, — это Может означать только одно: никакой материи вообще нет, а существуют лишь наши представления о ней. Так родился миф об «исчезновении материи», грозивший свернуть естествознание на путь идеализма.

Исчезает не материя... «Исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными... и которые теперь обнаруживаются как относительные, присущие только некоторым состояниям материи». (Ленин В. И. Поли. собр. соч. - Т. 18 - С 275.)

Развернутой критике были подвергнуты и представители метафизического материализма, настаивавшие на простой, наглядной, соответствующей повседневному опыту картине мира, которую давала классическая физика. В. И. Ленин дал образец того, как следует с марксистских позиций подходить к оценке фундаментальных научных открытий, к выявлению их философского значения, к критике всякого рода идеалистических и религиозных спекуляций, основанных на фальсификации научных данных.

«Разрушимость атома, неисчерпаемость его, изменчивость всех форм материи и ее движения всегда были опорой диалектического материализма. Все грани в природе условны, относительны, подвижны, выражают приближение нашего ума к познанию материи...». (Там же. - С. 298.)

Революция в физике на рубеже XIX и XX столетий убедительно показала также, что попытки свести все многообразие мировых явлений к какой-либо одной форме движения заранее обречены на провал. Так, например, Д. Максвелл, теоретически исследуя электромагнитные процессы, открыл новый тип фундаментальных законов природы, которые не сводились к механике Ньютона, — законов поведения электромагнитного поля. Дальнейшее развитие электродинамики, возникшей на основе работ Максвелла, побудило некоторых ученых к попыткам создать единую электромагнитную картину мира, согласно которой все события в мире управляются законами электромагнитных взаимодействий.

Если в эпоху расцвета механической картины мира электромагнитные и световые явления старались объяснить механическими процессами в «мировом эфире», то теперь физики-теоретики стали выводить законы движения частиц из электромагнитной теории, а сами частицы вещества рассматривать как «сгустки» электромагнитного поля.

Однако исчерпывающая электромагнитная картина мира оказалась столь же недостижимой, как и механическая. Выяснилось, что уравнения движения частиц, так же как и закон гравитационных взаимодействий, из теории электромагнитного поля получены быть не могут.

Природа оказалась значительно сложнее, чем это представлялось в эпоху открытий в области классической механики и электромагнитной теории. И всего бесконечного многообразия ее процессов не способны охватить ни единый универсальный закон, из которого автоматически вытекали бы все остальные законы природы, ни теория, основанная на описании одной формы движения.

МИКРООБЪЕКТЫ И «СВОБОДА ВОЛИ»

В результате целого ряда выдающихся открытий родилась новая неклассическая физика. Ее ядро составили квантовая механика, основы которой были заложены М. Планком, и теория относительности, разработанная Эйнштейном. В дальнейшем на их фундаменте выросла теория элементарных частиц, которая также поставила целый ряд принципиальных вопросов, требовавших глубокого философского осмысления.

Так, например, при изучении явлений, происходящих в микромире, ученые столкнулись с одним неожиданным и необычным обстоятельством, которое послужило причиной возникновения впечатляющего околофизического мифа о «свободе воли» электрона и других элементарных частиц.

В классической физике Ньютона состояние любого тела вполне определяется его положением в пространстве и скоростью в данный момент времени, причем обе эти величины могут быть измерены одновременно с любой необходимой нам степенью точности. При этом одной из характерных особенностей классической физики было представление о том, что экспериментальные исследования дают возможность изучать различные физические объекты, не внося в них никаких существенных нарушений.

Для обычных макроскопических объектов это вполне справедливо. Скажем, измеряя скорость движения или положения в пространстве автомобиля или самолета, мы не изменяем при этом ни измеряемой скорости, ни положения интересующего нас объекта. И потому можем осуществить наши измерения, в принципе, с любой заданной степенью точности.

Зная скорость и положение какого-либо объекта относительно Земли, мы можем совершенно точно рассчитать его будущие состояния. Это относится не только к отдельным телам, но и к сложным механическим системам, состоящим из большого числа взаимодействующих тел. С точки зрения классической механики взаимное положение этих тел и скорости, которыми они обладают относительно друг друга в данный момент, однозначно определяют все последующие состояния системы. Физики часто говорят, что будущее любой механической системы полностью заключено в ее настоящем.

Именно это обстоятельство позволяет астрономам за много десятков лет вперед вычислять взаимные положения небесных тел и связанные с этим явления например солнечные и лунные затмения. Оно дает возможность рассчитывать движение в мировом пространстве космических кораблей.

Казалось бы, подобным же закономерностям должно подчиняться движение любых тел в природе, независимо от их масштабов. Однако в результате развития физики микромира оказалось, что поведение элементарных частиц, например электронов в атомах, не подчиняется привычным законам механики.

Выяснилось, что невозможно точно определить в один и тот же момент положение элементарной частицы в пространстве и ее скорость. Чем точнее мы будем измерять координаты частицы, тем неопределеннее станет ее скорость. И наоборот, чем точнее будем измерять скорость, тем неопределеннее станет ее положение в пространстве. Эта ситуация получила в физике название «принципа неопределенности».

Но если состояние микрообъекта для данного момента времени не может быть точно определено, то, очевидно не могут быть точно предсказаны и его последующие состояния. Иными словами, в этом случае будущее системы уже не заключено в ее настоящем с той однозначной определенностью, какая имеет место в классической механике таким образом, нарушается «железная связь» причин и следствий...

Не значит ли это, что в микромире существует определенный произвол, что микрочастицы ведут себя как им «заблагорассудится»? Именно к такому выводу пришли после открытия «принципа неопределенности» некоторые физики и философы-идеалисты. Так возник миф о «свободе воли» электрона и других элементарных частиц, миф, рождение которого было связано с неверным философским осмыслением новейших достижений физики.

В действительности никаких реальных оснований для утверждений о каком-то «произволе», будто бы царящем в микромире, не существует. Все дело в том, что микропроцессы подчиняются качественно иным закономерностям, чем макроявления. Поэтому нет ничего удивительного в том, что понятия классической механики, такие, как «координаты», «скорость» и т. п., оказываются недостаточными для полного описания состояния микрочастиц.

Как же в таком случае объяснить с позиций материалистического естествознания «принцип неопределенности»? На этот счет в современной науке существуют различные точки зрения. Некоторые физики считают, что по мере развития науки о микромире влияние измерительных приборов может быть полностью исключено и удастся получить картину микропроцессов, независимую от измерений. Таким образом можно будет «освободиться» от ограничений, связанных с принципом неопределенности и получить возможность точно предвидеть поведение микрочастиц.

С другой стороны, накапливается все больше данных, которые свидетельствуют о том, что исключить влияние условий наблюдения на состояние микрообъектов в рамках современных фундаментальных физических теорий принципиально невозможно.

Это вовсе не означает, что картина микроявлений, которую дает современная физика, не объективна, а зависит только от «условий познания». Ведь взаимодействие измерительного прибора и микрообъектов в процессе изучения микропроцессов тоже объективное, реальное явление.

Следовательно, в процессе познания микроявлений Результаты наших исследований отражают не только состояние изучаемых микрообъектов самих по себе, но и ту самую «активность» исследователя, о которой подробно творилось в предыдущей части книги.

Спор не окончен, и, кто прав, покажет будущее, о чем бы он ни завершился, ни о каком разрушении причинности, причинных связей, ни о какой «свободе воли» микрообъектов не может быть и речи. Даже в том случае, если объективные свойства микропроцессов таковы, что в них присутствует случайность и поэтому невозможно дать точное описание поведения микрочастиц в духе классической механики. Случайные явления тоже не произвольны — они тоже подчиняются опреде. ленным объективным закономерностям — статистическим закономерностям. И, зная их, можно дать вероятностное описание поведения системы или ансамбля микрообъектов, т. е. рассчитать, какие будущие состояния изучаемой системы более, а какие менее вероятны.

Дата добавления: 2015-08-21