Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Кудрявец Николай

В последнее время возрождается интерес к теории де Бройля-Бома, известной также как теория волны-пилота. Теорию волны-пилота впервые предложил в 20-х годах прошлого века Луи де Бройль. Но он вынужден был отказаться от своей гипотезы в пользу копенгагенской интерпретации квантовой механики. В отличие от копенгагенской интерпретации, где частица и волна могут быть (а могут и не быть) одной сущностью, в теории де Бройля сама частица формирует пилотную волну, и они сосуществуют одновременно.

Американский физик и философ Дэвид Бом в 50-х годах заново открыл и развил теорию. В опубликованной в 1952 году статье он предположил, что частицы существуют всегда, но не только

в момент их наблюдения. А их поведение определяет новая, ранее неизвестная сила – пилотная волна. Предлагаемая Бомом интерпретация воспроизводит значительную часть поведения квантового мира, сохраняя принцип реализма. Она позволяет отказаться от волнового дуализма и коллапса волновой функции, однако связана с исключительной нелокальностью при описании движения частиц.

В классической теории свет рассматривается как электромагнитная волна. Теория волновой природы света в XIX веке была общепринятой. Но Альберт Эйнштейн, неожиданно для всех, выдвинул идею, что свет в действительности состоит из частиц. Большинство физиков не согласились с тезисом Эйнштейна. Лауреат Нобелевской премии Макс Планк вообще пришёл в замешательство. Учёный не на шутку испугался и заявил, что существующая теория света будет отброшена в далёкое прошлое. В итоге в учёных кругах выход был найден: в рамках оптики и классической электродинамики свет – электромагнитная волна. В рамках квантовой механики свет одновременно и частица (фотон), и волна.

Эйнштейн теоретически предсказал возможность превращения энергии волны в энергию частицы и наоборот, и выдвинул идею об эквивалентности массы и энергии. Экспериментально наблюдаемые рождение и аннигиляция электронных пар (превращение электрона и позитрона в безмассовые фотоны) подтвердили теорию учёного. Процесс аннигиляции показал, что масса покоя может переходить в другие формы энергии.

Следует отметить, что не сама по себе масса или поле обладают энергией, но энергия наделена такими физическими свойствами, как масса или поле. Такая особенность энергии позволяет превращаться элементарным частицам друг в друга, рождаться или уничтожаться при взаимодействиях, а безмассовым фотонам световых волн оказывать физическое давление на твёрдые тела при взаимодействии с ними.

Распространение полей, или, согласно квантовой теории, движение безмассовых частиц происходит с максимально возможной скоростью. Поле, соответственно, и безмассовую частицу, характеризующую данное поле, невозможно ускорить или замедлить. Безмассовая частица не имеет ни размеров, ни строения, и как реальный объект не существует.

Не более понятным предстаёт перед нами и электрон, имеющий физическую массу и магнитный момент, несущий на себе заряд, но в то же время не имеющий размеров и строения. Попытка наделить электрон размерами мгновенно вызывает неразрешимое противоречие в классической физике. Протяжённый электрон должен рассматриваться как абсолютно твёрдое тело неспособное деформироваться, поскольку деформация предполагает независимое перемещение отдельных частей тела. Но в релятивистской механике существование абсолютно твёрдых тел в принципе невозможно.

Не имеет корректного решения и взаимодействие электрона с собственным электромагнитным полем, наделяющим электрон бесконечно большой электромагнитной массой. Для компенсации этой массы физики-теоретики в уравнениях формально приписывают частице бесконечную отрицательную массу неэлектромагнитного происхождения [9] .

Бесконечности, которые появляются в квантовой механике при вычислении некоторых физических

величин, не имеют физического смысла и вызывают расходимости. Расходимости появляются вследствие того, что в современной теории элементарные частицы рассматриваются как «точки», то есть как материальные объекты без протяжённости.

9

Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Краткий курс теоретической физики: В 3-х кн. – М.: Наука, 1969. – Кн.1:Механика. Электродинамика.

В квантовой теории поля не только сохраняются старые, но и появляются новые расходимости, опять-таки связанные с точечностью объектов – взаимодействие между полями определяется описывающими поля величинами, взятыми в одной и той же точке пространства и в один и тот же момент времени. Наделение частиц протяжённостью устраняет расходимости, однако противоречит теории относительности, постулирующей конечность скорости света.

Всё это говорит о том, что квантовая физика не описывает реальный мир. Но это нисколько не мешает квантовой механике, с её парадоксами и противоречиями, занимать прочную позицию устоявшейся, детально разработанной теории. Она имеет прекрасную математическую базу, многократно подтверждена экспериментами и имеет многочисленные применения на практике.

Согласно квантовой теории, все физические тела состоят из элементарных частиц, масса покоя которых не равна нулю. Овеществлённая материя занимает незначительную долю объёма тела(см. "Генетический Код Вселенной"). Всё остальное безмассовое пространство – это огромное количество взаимодействующих полей.

Поскольку свойства макроскопических тел определяют составляющие его частицы, следует предположить, что перемещение физических объектов в пространстве происходит аналогично элементарным частицам. Можно также допустить, что квантовые поля при движении физического тела переходят в коллективное состояние и с помощью вакуума переносят энергию вещества.

Одним из примеров коллективного состояния служит сверхтекучесть. При сверхтекучести частицы складываются в микроскопическое квантовое состояние и действуя коллективно образуют совершенно новый вид движения, при котором полностью отсутствует трение.

На макроуровне коллективное поведение молекул можно наблюдать, бросив в воду камень. На поверхности воды появляются убегающие от камня волны, образованные упорядоченным движением молекул воды.

Особым коллективным состоянием частиц можно считать квантовую запутанность, когда частицы утрачивают свою самостоятельность и становятся зависимыми друг от друга.

Более тридцати лет назад 23-летний выпускник Кембриджского университета Сет Ллойд, изучая поведение запутанных частиц, получил удивительный результат. По мере того как частицы всё больше смешиваются друг с другом, информация, которая первоначально описывала их по отдельности (например, 1 для вращения по часовой стрелке, и 0 – против часовой), переходит на описание системы запутанных частиц в целом. Свои взгляды в 1988 году Ллойд изложил в докторской диссертации. При попытке опубликовать статью редакция отказала в публикации, сославшись на то, что в «этой статье нет физики» [10] .

10

Wolchover N. New Quantum Theory Could Explain the Flow of Nime, 25.04.2014 г. https://www.wired.com/2014/04/quantum-theory-flow-time/.