Взаимопревращаемость элементарных частиц и логика их поведения. О соотношении части и целого в квантовой теории
Еще в 30-х годах XX века физики достаточно детально разобрались в явлении спонтанного распада свободного нейтрона. Это явление хорошо описано во всех школьных учебниках. Суть его состоит в том, что свободный нейтрон (в настоящее время наиболее распространенным источником свободных нейтронов являются ядерные реакторы) за небольшое время (в среднем 10-15 мин) самопроизвольно распадается на протон (положительно заряженная частица), электрон (имеет отрицательный электрический заряд, по величине в точности равный заряду протона) и антинейтрино (частица, не имеющая заряда и, по-видимому, не имеющая массы покоя). Этот процесс носит название бета-распада нейтрона. С точки зрения классической физики и аристотелевой логики электрон и протон следует рассматривать как составные части нейтрона, а нейтрино можно приписать роль поля, связывающего электрон и протон в нейтроне и освободившегося в момент распада. Но вот другой эксперимент. Организуем столкновение протонов высокой энергии друг с другом (это возможно в настоящее время на сверхмощных современных ускорителях). В таком столкновении возникают новые различные элементарные частицы, в том числе и нейтроны! Аналогично можно сталкивать пучки различных частиц, и в результате этих столкновений обнаруживаются все возможные элементарные частицы. Собственно, подавляющая часть известных элементарных частиц именно таким способом и была открыта. Один из выводов, к которым приводят эксперименты такого типа, состоит в том, что в столкновениях любых элементарных частиц в определенных условиях возникают (чаще употребляется термин "рождаются") любые другие элементарные частицы. Это, несомненно, свидетельствует о том, что имеется общая основа (единое поле) строения всех частиц.
Следует отметить и другой аспект этих экспериментов. Поскольку, например, в протонных столкновениях рождаются нейтроны - так что же, протон содержит в себе нейтрон?! Но ведь ранее утверждалось, что протон - часть нейтрона. Здесь уже проявляет себя логический аспект квантовой теории. Если в классической физике логика говорит нам, что целое состоит из своих частей, то в квантовой физике взаимоотношения между частью и целым могут не соответствовать канонам классической логики. Они более сложны и управляются другой логикой - квантовой. Наиболее правильным здесь было бы сказать, что благодаря наличию общей основы у всех частиц возможно взаимопревращение частиц друг в друга при определенных условиях. Именно здесь и реализуется идея Эйнштейна о том, что действительной сущностью материи является единое квантовое поле, а конкретные лики, состояния этого поля предстают перед нами в виде всего многообразия наблюдаемых частиц и полей, но логика поведения этого многообразия уже не является аристотелевой.
Принцип дополнительности Н. Бора и логика квантовой теории
Принцип дополнительности был сформулирован Н. Бором в 1927 году. Непосредственным поводом к его формулировке послужило установление В. Гейзенбергом соотношений неопределенности. По существу первая редакция принципа дополнительности явилась прямым толкованием соотношений неопределенности для координат и импульсов и состояла в следующем.
Определение любой физической величины всегда связано (явно или неявно) с указанием на способ экспериментального измерения этой величины. Например, если мы характеризуем материальную точку ее координатами в заданный момент времени и принимаем классическую (ньютоновскую) картину мира с ее законами движения в форме обыкновенных дифференциальных уравнений, то мы вынуждены постулировать существование производной по времени от функции x(t). Но тогда неизбежно и существование (и возможность измерения) импульса px(t). В квантовой картине мира такое утверждение противоречиво, ибо, согласно неравенствам Гейзенберга
 ,  , Заключительные замечания
Квантовая теория однозначно приводит к выводу о том, что Природа живет и действует по гораздо более сложной логике, чем аристотелева логика мышления человека. Сам человеческий организм как сложнейшая квантовая система живет совсем не по той логике, по которой он мыслит. Мне представляется, что открытие этого факта есть одно из самых поразительных достижений науки. Это, без сомнения, есть одно из общекультурных достояний всего человечества. В частности, это означает, что построение наглядной полной картины мира невозможно - наглядность для человека может быть реализована лишь в рамках его собственной логики мышления. Успешное построение квантовой картины мира теоретической мыслью человека свидетельствует о том, что человек в состоянии понять мир, живущий по законам другой, нечеловеческой (Божественной?) логики.
Но почему же физики до сих пор описывают микромир макроскопическими понятиями? На мой взгляд, имеются две разнородные причины. Одна - мы не умеем наблюдать микропроцессы иначе как используя макроскопические приборы (соотношения неопределенности выступают здесь как плата за использование макропонятий в микромире). Другая - никаких других логических понятий, кроме тех, что приемлет наша логика (аристотелева), нам в мышлении не дано. И только на их языке мы можем изъясняться, даже если понимаем неаристотелеву логику природы.
Автор признателен профессору Н.Б. Делоне за стимулирующие замечания по этой работе.
Рецензент статьи Н.Б. Делоне
Написать комментарий
|
