Головна

 Класична фізика |  сучасна фізика |  Глава 5. ІНДУЇЗМ |  Глава 6. БУДДИЗМ |  Глава 7. КИТАЙСЬКА ФІЛОСОФІЯ |  Глава 8. ДАОСИЗМ |  Глава 9. ДЗЕН |  Глава 10. ЄДНІСТЬ всього сущого |  Глава 11. ЗА МЕЖАМИ СВІТУ протиставлення |  Глава 12. ПРОСТІР-ЧАС |

Глава 14. ПУСТКА І ФОРМА

  1.  A) & деформаціясин ескермеуге болатин дене
  2.  B) при зменшенні зображення можуть бути втрачені інформації
  3.  C.2.1 Міцність і деформація
  4.  D. Грошова форма
  5.  D. Грошова форма
  6.  D. Засоби масової інформації
  7.  E) Діскетани форматтау

Класична механіка виходила з уявлень про твердих і неподільних частках, що рухаються в порожнечі. Сучасна фізика переглянула цю картину найрадикальнішим чином, істотно змінивши наші погляди не тільки на частки, але і порожнечу. Головна роль в цьому належить так званим теоріям поля. Все почалося з того, що Ейнштейн звернув увагу на зв'язок між гравітаційними полями і геометрією простору, і отримало подальший розвиток після того, як вчені об'єднали квантову теорію і теорію відносності для опису силових полів навколо субатомних частинок. У «теоріях квантового поля» традиційне протиставлення між частинками і оточуючим їх простором втрачає свою очевидність, і порожнеча перетворюється в динамічну величину, що має колосальне значення для фізики.

Поняття «поле» було введено Фарадеєм і Максвеллом в дев'ятнадцятому столітті для опису сил, взаємодіючих між електричними зарядами і струмами. Електричне поле - це особливий стан простору, що оточує заряджене тіло, схильне впливати на будь-який інший заряд всередині простору. Отже, електричні поля породжуються зарядженими тілами, і їх дії можуть відчути на собі тільки заряджені тіла. Магнітні поля породжуються рухомими зарядами, тобто електричними струмами, і виникають між ними магнітні сили можуть впливати на будь-які інші рухомі заряди. У класичній електродинаміки, розробленої Фарадеем і Максвеллом, вважається, що поля мають самостійну фізичну природу і можуть розглядатися поза зв'язком з матеріальними об'єктами. Хиткі електричні і магнітні поля можуть переміщатися в просторі у вигляді радіохвиль, світлових хвиль і різних інших типів електромагнітного випромінювання.

Теорія відносності зробила побудова електродинаміки набагато більш витонченим, об'єднавши поняття зарядів і струмів, а отже, і електричних, і магнітних полів. Так як все рух щодо, будь заряд може сприйматися як струм - за умови вибору тієї системи координат, в якій він рухається відносно спостерігача, а значить, його електричне поле може також проявитися і як магнітне. Тому в релятивістської формулюванні електродинаміки поняття електричного і магнітного полів об'єднуються в загальне поняття електромагнітного поля.

Поняття поля пов'язано не тільки з електромагнетизмом, але і з іншою силою макроскопічного світу - силою гравітації. Гравітаційні поля підтверджуються всіма масивними тілами і впливають на них же. Виникаючі при цьому сили завжди є силами тяжіння, на відміну від ситуації з електромагнітними полями, які надають впливу тільки на заряджені тіла, породжуючи і сили тяжіння, і сили відштовхування. Підходящої теорією поля для розглянутого гравітаційного поля буде загальна теорія відносності, яка стверджує, що вплив масивного тіла на навколишній простір має набагато більш далекосяжні наслідки, ніж аналогічне наслідок зарядженого тіла в електродинаміки. В даному випадку простір навколо масивного тіла теж «упорядковується» таким чином, що знаходяться поблизу тіла починають відчувати дію сили гравітації, але найважливіша відмінність від електродинаміки полягає в тому, що це упорядкування зачіпає геометрію простору, тобто структуру.

Речовина і порожній простір - наповнене і порожнеча - є два фундаментально відрізняються поняття, на яких побудований атомізм Демокрита і Ньютона. У загальній теорії відносності ці два поняття перетворюються в одне. Масивне тіло не може існувати, не створюючи гравітаційного поля, який виявляє себе в викривленні навколишнього це тіло простору. Не слід, проте, вважати, що поле «наповнює» простір, і тим самим викривляє його. Одне не може бути окремим від іншого: поле саме по собі є викривленим простором! У загальній теорії відносності гравітаційне поле і структура, або геометрія, простору сприймається як одне і те ж поняття. У рівняннях поля Ейнштейна їм відповідає одна і та ж математична величина. Отже, в теорії Ейнштейна речовина не мислиться поза цим гравітаційного поля, а гравітаційне поле мислиться без викривленого простору. Таким чином, речовина і простір сприймаються як безперервно пов'язані поняття і навіть більш того, - як взаємопов'язані частинки єдиного цілого.

Масивні тіла не тільки визначають структуру навколишнього простору, а й, в свою чергу, відчувають вплив з боку середовища. Згідно з уявленнями фізика і філософа Ернста Маха, інерція матеріального тіла, тобто його опір спрямованим ззовні прискорень є не невід'ємним властивістю матерії, а мірою її взаємодії з усією іншою Всесвіту. За Маху, речовина володіє інерцією тільки тому, що у Всесвіті є інша речовина. Коли тіло обертається, його інерція породжує відцентрову силу (яка використовується, зокрема, в центрифузі для віджимання мокрої білизни), одна ця сила дістає вияв тільки тому, що тіло обертається «щодо нерухомих зірок», як висловлюється Мах. Якби нерухомі зірки несподівано зникли, разом з ними зникла б і інерція, і відцентрова сила всередині тіла, що обертається.

Таке розуміння інерції, що здобуло популярність під назвою принципу Маха, зробило великий вплив на Альберта Ейнштейна і стало для нього першим стимулом для створення теорії відносності. Оскільки теорія Ейнштейна дуже складна в математичному відношенні, фізики до цих пір не прийшли до будь - якого певного висновку щодо того, чи може принцип Маха вважатися окремим випадком теорії Ейнштейна. Проте, більшість фізиків впевнене в тому, що принцип Маха повинен бути неодмінно включений в загальну теорію гравітації.

Отже, сучасна фізика знову (на цей раз на макроскопічному рівні) демонструє нам, що матеріальні тіла не мають власної сутності, але є нерозривно пов'язаними зі своїм оточенням; і їх властивості можуть сприйматися тільки в термінах їх впливів з навколишнім світом. Відповідно до принципу Маха, взаємодія тіл поширюється на весь Всесвіт в цілому, включаючи найбільш віддалені зірки і галактики. Нерозривну єдність світобудови проявляється не тільки в світі нескінченно малого, але і в світі надвеликого; цей факт отримує визнання в сучасній фізиці і космології. За словами астронома Фреда Хойл, «Сучасні дослідження досить переконливо свідчать про те, що умови нашого повсякденного життя не могли б існувати у відриві від далеких частин Всесвіту, і, якби ці частини якимсь дивним чином були вилучені з нашого світу, то все наші уявлення про простір і геометрії моментально втратили б свій сенс. Наші повсякденні враження до найдрібніших деталей настільки тісно пов'язані з великомасштабної характеристикою Всесвіту, що складно навіть проставити собі, що одне може бути відокремлене від іншого »[38, 304].

Єдність і взаємозв'язок матеріального тіла і його оточення, які проявляються на макроскопічному рівні в загальній теорії відносності, стають ще більш очевидними на субмікроскопіческом рівні. В останньому випадку положення класичної теорії поля об'єднуються з положеннями квантової теорії з метою опису взаємодій субатомних частинок. Гравітаційні взаємодії ще не можуть бути описані аналогічним чином внаслідок того, що теорія гравітації Ейнштейна дуже складна в математичному відношенні, проте вченим вдалося об'єднати квантову теорію з загальною теорією поля, а саме: електродинаміки, в рамках так званої «теорії квантової електродинаміки», яка описує всі електромагнітні взаємодії між субатомними частинками. Ця теорія включає в себе положення квантової теорії і теорії відносності. Вона була першою квантово-релятивістської теорією сучасної фізики і до сих пір залишається найбільш послідовною з аналогічних моделей.

Незвичайним в квантової електродинаміки є перш за все поєднання поняття електромагнітного поля з уявленнями про фотонах як про електромагнітні хвилі, втілених в частинках. Оскільки фотони - це електромагнітні хвилі, тобто хиткі поля, фотони повинні одночасно бути і втіленням електромагнітних полів. Так виникає поняття квантового поля, тобто поля, здатного приймати форму квантів, або частинок. Безумовно, це поняття є новим. Воно використовується при описі всіх субатомних частинок і їх взаємодій і отримує подальшу розробку, що виражається в тому, що кожному типу частинок ставиться у відповідність певний тип поля. Ці «теорії квантового поля» долають успадковане від класичної фізики протиставлення між твердими матеріальними частинками і оточуючим їх простором. Квантовому полю приписується самостійна фізична природа - природа протяжної середовища, що пронизує або наповнює весь простір. Частинки є лише точки «згущення» цієї середи, виникають і зникають енергетичні вузли. Частинки втрачають свою незалежність і розчиняються в навколишньому просторі. За словами А. Ейнштейна, «Отже, ми можемо вважати, що речовина складається з таких ділянок простору, в яких поле досягає особливої ??інтенсивності ... У новій фізиці немає місця як поняттю поля, так і поняття речовини, оскільки єдина існуюча реальність включає в себе поняття поля »[8,319].

Уявлення про фізичні об'єкти і явища як про минущих проявах лежить в їх основі фундаментальної суті, є не тільки основний елемент квантової теорії поля, а й основний елемент східного світогляду. Подібно Ейнштейну, східні містики розглядали цю фундаментальну сутність як єдиної реальності: ВСЕ її прояви розглядалися як минущі і ілюзорні. Ми не можемо прирівнювати один до одного уявлення фізиків і містиків про першосутності світобудови з тієї причини, що містична первосущность трактується як сутність усіх явищ цього світу, тобто поміщається, по суті справи, поза області інтелектуальних понять і мислення. Квантове поле, з іншого боку, є досить точно визначеним поняттям, яке може бути застосовано тільки для деяких фізичних явищ. Однак інтуїтивне сприйняття допомагає фізику правильно інтерпретувати факти субатомного світу в теоріях квантового поля, має багато спільного з інтуїтивним сприйняттям східного містика, який тлумачить факти навколишнього світу в термінах вищої реальності, що становить основу всього сущого.

Після виникнення поняття поля фізики стали прагнути до того, щоб виробити єдину концепцію поля, в рамках якої могли б отримати пояснення всі приватні різновиди полів. Так, Ейнштейн витратив останні роки свого життя на пошук такої концепції. Такі поняття, як «Брахман» в індуїзмі, «Дхармакайя» в буддизмі і «Дао» в даосизмі можуть розглядатися як еквівалент найвищого ступеня абстракції поняття поля - поля, в якому беруть початок не тільки фізичні явища, але і всі явища взагалі.

Згідно східним уявленням, реальність, що лежить в основі всіх явищ, позбавлена ??якої б то не було оформленості і не може бути описана або визначена. Тому її часто називають безформною і порожній. Однак слово «порожнеча» не означає в даному випадку «незаповненою» або «неіснування». Навпаки, пустота є сутністю всіх форм і джерелом усякого існування. Так в Упанішадах говориться: «Брахман є життя. Брахман є насолода. Брахман є порожнеча ... Насолода, воістину, - то ж, що Пустота. Порожнеча, воістину, - то ж, що насолода ». «Чхандогья Упанішада», 4, 10, 4

Те ж саме мають на увазі і буддисти, називаючи вищуреальність «шуньяти», тобто «Порожнечею», і стверджуючи, що ця наділена життям Пустота породжує всі форми феноменального буття. Даоси приписують Дао аналогічні властивості бути вічним джерелом творення і теж називають Дао порожнім. «Дао Небес - пусте і безформне», - каже Гуань-цзи [47]. Лао-цзи ж використовує для пояснення порожнечі Дао кілька метафор. Зокрема, він порівнює Дао з долиною між гір або з посудиною, який завжди залишається порожнім, зберігаючи таким чином здатність утримувати всередині себе всю нескінченну множинність речей.

Використовуючи терміни «порожнеча», «порожній», східні мудреці звертають увагу СВОЇХ послідовників на те, що під Брахманом, шуньяти і Дао розуміється не звичайна порожнеча, а Пустота з великої літери - Пустота, що є невичерпним джерелом творіння. Тому ми можемо порівняти Порожнечу в розумінні східних містиків з квантовим полем сучасної фізики. Точно так же, як і квантове поле, вона породжує безліч форм, живлячи їх своєю енергією до тих пір, поки вони знову не розчиняться у вихідній безпочаткової порожнечі. Як говориться в Упанішадах,

"Спокійне, нехай кожен шанує її

Як то, звідки він прийшов,

Як то, з чим йому доведеться злитися,

Як то, чим він дихає ".

«Чхандогья Упанішада», 3, 14, I

Як і субатомні частинки, феноменальні втілення містичної Порожнечі мають не статичну а нерухому, але динамічну і скороминущу сутність. Вони постійно з'являються і зникають в процесі нескінченного танцю руху і енергії. Як і субатомний світ для фізика, так і для східного містика феноменальне існування являє собою Сансар - світ неупереджених народжень і смертей. Будучи тимчасовими втіленнями Порожнечі, предмети цього світу не мають фундаментальної, стійкої сутності. Особливо це характерно для буддійської філософії, яка заперечує існування будь-якої було матеріальної субстанції і знаходить ілюзорними уявлення про постійне "я", послідовно зазнає різні відчуття. Буддисти нерідко порівнюють ілюзію існування матеріальної субстанції і постійного "я" з хвилями на поверхні води. В останньому випадку рух молекул води "вверхвниз вселяє нам, що по її поверхні в горизонтальному напрямку переміщається деякий« кількість води »(див. Рис. 13). Цікаво, що до того ж самому порівнянні вдавалися і фізики, які прагнули проілюструвати ілюзорність понять матеріальної субстанції , породженої рухом частинок, в рамках теорії поля. Так, Герман Уеллі пише: «Відповідно до (уявленням про будову речовини і теорії поля), матеріальна частка - така, як, скажімо, електрон, представляє не що інше, як невелику ділянку енергетичного поля, в межах якого потужність поля досягає фантастичних величин, що свідчить про зосередження великої кількості енергії в дуже малому обсязі простору. Такий згусток енергії, поза всяким сумнівом, чітко проступає на тлі всього іншого поля, як хвиля на поверхні водойми, переміщається в порожньому просторі, тому ми не можемо стверджувати, що електрон весь час складається з якоїсь певної субстанції »[81,171].

У китайській філософії ідея поля імпліцитно присутній вже в самому понятті Дао, яке, будучи порожнім і безформним, тим не менш, породжує всі форми. Крім того, ідея поля отримала експліцитно вираз в понятті «ЦІ». Цей термін займав значне місце в концепціях практично всіх шкіл китайської натурфілософії, граючи особливо важливу роль в філософії неоконфуціанства, котра прагнула об'єднати вчення конфуціанства, даосизму і буддизму (див. Гл. 7). Саме слово «ци» буквально означає «газ» або «ефір». У стародавньому Китаї воно використовувалося для позначення життєвої енергії, або енергії, одушевляють космос. Уявлення про «каналах» ци, що пролягають в тілі людини, стали основою традиційної китайської медицини. Мета акупунктури - стимуляція руху ци по цих каналах. Потік ци - це основне поняття, яке використовували китайськими майстрами гімнастики тайцзи - даоського Танцю Воїна - для теоретичного обґрунтування плавних рухів цього напрямку бойового мистецтва.

Неоконфуціанци розвинули поняття «ци» таким чином, що воно зблизилося за змістом з поняттям квантового поля в сучасній фізиці. Подібно квантовому полю, ци сприймається як нематеріальна, що вислизає від людського сприйняття форма існування матерії, яка присутня одночасно у всьому просторі і здатна конденсуватися у вигляді твердих матеріальних тіл. За словами Цзая Цая, «Коли ци конденсується, воно стає видимим, в результаті чого з'являються обриси (окремих речей). Розсіюючись, ци перестає бути видимим, і обриси зникають. Коли ци конденсується, хіба можна стверджувати, що воно не є щось минуще? Але в той момент, коли ци розсіюється, хіба можна з поспішністю стверджувати, що вона припинила своє існування? »[29. 279].

Таким чином, ці конденсується і розсіюється з ритмічної періодичністю, породжуючи форми, які, в кінцевому підсумку, знову розчиняються в порожнечі. Як говорить Цзан Цай, «Велика пустота не може не складатися з ци; ци не може не конденсуватися, щоб породити все речі; - Ці речі не можуть не розсіюватися, щоб (знову) породити Велику Порожнечу »[29,280].

Як і теорії квантового поля, це поле, або ци, не тільки лежить в основі всіх матеріальних об'єктів, а й здійснює їх взаємозв'язку, приймаючи форму хвиль. При порівнянні опису поняття поля в сучасній фізиці, дане Вальтером Тіррінга, і китайського підходу до пояснення фізичного світу, описаного Джозефом Нідем, стає цілком очевидним близьку спорідненість цих двох концепцій, «Сучасна фізика ... помістила наші роздуми про природу Mатеріі в абсолютно новий контекст . Вона змусила нас перевести погляд з видимого, тобто частинок, на невидиме, тобто поле. Присутність Mатеріі є всього лише збуджений стан поля в даній точці, щось випадкове, непостійне, своєрідний "вада" в просторі, якщо так можна висловитися. Відповідно, простих знаків, які описували б сили, що діють між елементарними частинками, не існує ... Упорядкованість і гармонію повинно шукати на рівні поля, що лежить в основі всього сущого »[77, 160].

«В стародавні часи і середньовіччі китайці сприймали фізичний світ як протяжне ціле. Згідно з їхніми уявленнями, ци, конденсується у вигляді відчутного речовини, не має будь-якої було самостійної сутності і окремо, навпаки, - все окремі предмети взаємодіють один з одним ... за допомогою хвиль, або коливань, характер яких, в кінцевому рахунку , залежить від ритмічного чергування двох основоположних начал на всіх рівнях світобудови. Отже, окремі предмети мають свої власні ритмічними характеристиками, які вплітаються ... до загального візерунок світової гармонії »[60, 8].

Прийшовши до поняття квантового поля, фізика знайшла несподівану відповідь на старе питання про те, з чого ж складається речовина - з неподільних атомів або фундаментального континууму, що лежить в основі всього. Поле є континуум, пронизливий весь простір, який, тим не менш, має протяжну, як би «гранулярную», структуру в одному зі своїх проявів, тобто в формі частинок. Таким чином, два самостійних поняття об'єднуються в одне, набуваючи характеру двох різних аспектів однієї і тієї ж реальності. Як завжди в теорії відносності, об'єднання двох протилежних понять носить динамічний характер: два аспекти речовини невпинно перетворюються один в одного. Східні містики підкреслюють той факт, що між Порожнечею і породжуються нею формами існує аналогічне динамічну єдність. За словами Лами Говінди, «Співвідношення форми і порожнечі не можна розглядати як протиставлення взаємовиключних протилежностей; навпаки, форма і порожнеча є два аспекти однієї і тієї ж реальності, що співіснують один з одним і перебувають у постійній взаємодії »[31,223].

Злиття цих протилежностей в рамках єдиного цілого одна з буддійських сутр описує в наступних словах, які стали досить відомими: «Форма є порожнеча, а порожнеча, в свою чергу, є форма. Порожнеча не відмінна від форми; форма не відрізнити від порожнечі. Що є форма - є порожнеча; що є порожнеча - є форма »[58].

Теорії поля сучасної фізики не тільки виробили новий погляд на субатомні частинки, а й істотно змінили наші уявлення про сили, що діють між ними. Первісне поняття поля пов'язувалося з поняттям сили, і навіть в теорії квантового поля воно зберігає зв'язок з силами взаємодіючих частинок. Так, електромагнітне поле може представлятися в вигляді «вільного поля», тобто переміщаються хвиль, або фотонів, а також може грати роль силового поля, що виникає в просторі між зарядженими частинками. В останньому випадку наявність поля проявляється в обміні фотонами між зарядженими частинками. Взаємне відштовхування двох електронів спирається на механізм фотонних обмінів між електронами.

На перший погляд, таке трактування поняття сили може здатися надто мудрованої і складною, однак варто поглянути на просторово-часовий графік, як все відразу ж стає набагато зрозумілішим. На графіку [рис. 29] зображені два електрона, які зближуються один з одним, один з яких випускає фотон (гамма) в точці А, а другий поглинає цей фотон в точці В. Випустивши фотон, перший електрон змінює швидкість і напрямок свого руху, що проявляється в зміні нахилу його світової лінії. Другий електрон робить те ж саме, поглинаючи фотон. В результаті електрони розлітаються в різні боки. Їх взаємне відштовхування виражається в обміні фотонами. Повна взаємодія електронів включає в себе обмін декількома фотонами, внаслідок чого відштовхування відбувається не різко, як на нашому графіку, а поступово і плавно, так як електрони будуть рухатися по вигнутих дуг.

Класична фізика пояснила б цю ситуацію дією відразливою сили. Зараз такий підхід видається вкрай неадекватним. При зближенні електронів жоден з них не відчуває впливу якої б то не було сили. Все, що відбувається між ними, - це обмін фотонами. Отже, поняття сили не може бути застосоване по відношенню до явищ субатомного світу. Це поняття з арсеналу класичної фізики, що асоціюється (нехай навіть тільки підсвідомо) з ньютоновскими уявленнями про силах, що діють на відстані. У субатомній фізиці таких сил вже немає: їх замінюють взаємодії між частинками, що відбуваються за посередництвом полів, тобто якихось інших частинок. Тому фізики уникають вживати слово «сила», замінюючи його словом «взаємодія».

Відповідно до теорії квантового поля, все взаємодії зводяться до обміну частками. У разі електромагнітної взаємодії в обміні беруть участь фотони; при більш сильних взаємодіях між нуклонами - в обміні беруть участь частки нового різновиду: «мезони». Мезони бувають різного типу. Чим ближче один до одного розташовані нуклони, тим більше кількість і вагу мезонів, якими вони обмінюються. Взаємодії нуклонів і властивості мезонів чітко пов'язані один з одним. Тому фундаментальне розуміння природи неможливо без розуміння природи всього спектра субатомних частинок.

У теорії квантового поля все взаємодії частинок можна представити у вигляді просторово-часових графіків, супроводивши кожен з останніх математичних формулою, що допомагає обчислити вірогідність відповідного процесу. Точне, відповідність між графіками і математичними формулами було встановлено в 1949 році Річардом Фейнманом, після чого ці графіки отримали назву графіків Фейнмана. Найважливіша складова частина теорії квантового поля - це пояснення процесів виникнення і знищення частинок. Наприклад, фотон (рис. 30) створюється в процесі емісії в точці А, а знищується при його поглинанні в точці В. В релятивістської теорії при розгляданні такого процесу необхідно враховувати, що частинки являють собою не неподільні тіла, а динамічні патерни, сутність яких визначається наявністю тієї чи іншої кількості енергії, яка може перерозподілятися при утворенні нових патернів.

Виникнення частки, що володіє масою, можливо тільки за умови наявності такої кількості енергії, яке еквівалентно масі цієї частки, як, наприклад, в процесі зіткнення. У разі сильних взаємодій, які можуть відбуватися всередині атомного ядра, обмін важкими мезонами представляється малоймовірним, і все ж процеси обміну мають місце. Так, два протона можуть обмінятися «пі-мезонів», або «півонією», маса якого становить близько однієї сьомої маси протона (див. Рис. 31 і 32).

Обмінні процеси такого роду відбуваються, незважаючи на недостатню кількість енергії для виникнення мезона. Причина цього полягає в «квантовому ефекті», пов'язаному з принципом невизначеності. Як вже говорилося в гл. II, субатомні явища, що відбуваються протягом невеликого проміжку часу, характеризуються значною невизначеністю в енергетичному відношенні. Мезонні обміни, тобто виникнення і подальше знищення мезонів теж відноситься до таких процесів. Їх протягом настільки короткочасно, що невизначеність енергії досить велика для виникнення мезонів. Такі мезони називаються «віртуальними» частинками. Вони відрізняються від «справжніх» частинок тим, що можуть існувати тільки протягом невеликого відрізка часу, обумовленого принципом невизначеності. Чим важче мезони (тобто чим більше енергії необхідно для їх виникнення), тим швидкоплинність процес обміну. Тому нуклони можуть обмінюватися великими мезонами лише в тому випадку, коли їх розділяє невелика відстань. З іншого боку, обмін віртуальними частинками може мати місце і на дуже великій відстані, так як фотони, через свою невагомості (нульової маси спокою), не потребують великих кількостях енергії для свого виникнення. Провівши аналогічний аналіз ядерних і електромагнітних сил, Хідекі Юкава в 1935 році не тільки передбачив існування півонії за дванадцять років до його експериментального виявлення, а й приблизно оцінив його масу, виходячи з величини ядерної сили.

Теорія квантового поля зображує все взаємодії як процеси обміну віртуальними частками. Чим сильніше взаємодія, тобто чим потужніший «сила» взаємодії між частинками, тим вище ймовірність відповідного процесу і тим частіше відбувається обмін віртуальними частинками. Однак роль віртуальних частинок не обмежується участю в подібних взаємодіях. Віртуальну частку може випускати будь-який окремо взятий нуклон, який потім її поглине. Це цілком нормальний процес, і єдина застереження полягає в тому, що час існування утворився мезона обмежена принципом невизначеності. На рис. 32 поміщений графік Фейнмана, на якому зображений процес випускання і знищення півонії.

Імовірність таких процесів, які отримали назву процесів «взаємодії», для нуклонів дуже велика, так як вони часто вступають у взаємодії. Це означає, що в дійсності нуклони постійно випускають і поглинають віртуальні частинки. Теорія поля розглядає нуклони в якості центрів постійної активності, оточених «хмарами» віртуальних частинок. Віртуальні мезони незабаром після свого випускання зникають, що означає, що вони не можуть піти на велику відстань від нуклона. Тому мезонне хмара має дуже невеликі розміри. Зовнішні області хмари заповнені легкими мезонами (головним чином, півоніями), а більш важкі мезони поглинаються нуклоном швидше, і можуть тому перебувати поблизу від центру атома.

Кожен нуклон оточений такими хмарами мезонів, які існують дуже недовго. Проте, при деяких обставинах віртуальні мезони можуть перетворитися в нуклони. Якщо нуклон стикається з будь-якої іншої часткою, що рухається з великою швидкістю, кінетична енергія цієї частки може перейти до віртуального мезонів і відірвати його від хмари.

Такий механізм утворення справжніх мезонів при зіткненні частинок за участю високих енергій. З іншого боку, два нуклона можуть зблизитися один з одним, так що їх мезонні хмари частково належаться один на одного, і тоді деякі віртуальні частинки можуть не повертатися до того нуклони, який їх випустив, а «перестрибнути» в сусіднє хмара і бути поглиненими іншим нуклоном. Це механізм процесів обміну частками під час сильних взаємодій.

Стає ясно, що взаємодії частин, а отже, і сили, що діють між ними, залежать від складу віртуальних хмар цих частинок. Радіус взаємодії, тобто відстань між частинками, при якому відбуваються взаємодії, визначається властивостями частинок, складових хмари. З цієї причини електромагнітні сили залежать від наявності віртуальних фотонів «всередині» заряджених частинок, в той час як сильні взаємодії між нуклонами відбуваються в результаті присутності фотонів «всередині» нуклонів віртуальних півоній і інших мезонів. Теорія поля сприймає сили, що діють між частинками, як властивості (які так чітко розмежовувалися в грецькому і ньютоновском атомізму), що мають одну і ту ж фізичну природу - природу динамічних патернів, які ми називаємо частками.

Такий підхід до розуміння сили характерний для східного містицизму, в навчаннях якого рух і зміна розглядаються в якості основних невід'ємно притаманних властивостей всіх речей. «Все що обертаються предмети, - каже Цзан Цай про небесах, - володіють спонтанною силою. Тому їх рух не є нав'язаним ззовні »[60,62]. В «І цзин» ми читаємо: «(Природні) закони не є зовнішніми силами по відношенню до речей; вони втілюють гармонію руху, властиву самим речам »[86, 68].

Це древнє китайське визначення сили як втілення «гармонії руху, властивої самим речам» представляється особливо доречним у світлі положень теорії квантового поля, які характеризують сили взаємодії між собою як прояви динамічних патернів (віртуальних хмар), властивих часткам.

Теорія поля сучасної фізики спонукає нас відмовитися від традиційного протиставлення між матеріальними частинками і порожнечею. І гравітаційна теорія поля Ейнштейна, і теорія квантового поля стверджують, що частинки нерозривно пов'язані з навколишнім простором і не можуть розглядатися у відриві від нього. З одного боку, частинки впливають на структуру простору, з іншого - вони є не самостійними частинками матеріальної субстанції, а, скоріше, згустками в безмежному полі, що пронизує весь простір. Теорія квантового поля бачить в цьому полі основу для існування і взаємодії всіх частинок. «Поле існує завжди і скрізь; воно не може зникнути. Поле є провідник для всіх матеріальних явищ. Це "порожнеча", з якої протон створює п-мезони (пі). Виникнення і зникнення частинок - лише форми руху поля »[77, 159].

Ми можемо остаточно переконатися в нерозривній єдності понять речовини і порожнього простору, дізнавшись про те, що віртуальні частинки можуть спонтанно виникати «з порожнечі» і знову розчинятися «в порожнечі» навіть в тому випадку, якщо поблизу немає нуклонів або будь-яких інших частинок, які можуть брати участь в сильних взаємодіях. На рис. 33 представлений так званий «вакуумний графік», на якому зображений один з подібних процесів: три частини - протон (Р), Антипротон (Р-) і півонія (пі) - утворюються з вакууму, а потім знову перетворюються в вакуум. Теорія поля стверджує, що події такого роду відбуваються постійно. Тому вакуум не може вважатися порожнім, навпаки, він містить безліч безладно виникають і зникають частинок. Тут матеріал сучасної фізики змушує нас згадати про поняття Порожнечі в східному містицизмі. Подібно східній порожнечі, «фізичний вакуум», як він іменується в теорії поля, не є просто станом абсолютної незаповненості і відсутності будь-якого існування, але містить в собі можливість існування всіх можливих форм світу частинок. Ці форми, в свою чергу, є не самостійні фізичні одиниці, а всього лише перехідні втілення Порожнечі, що лежить в основі всього буття. Як говориться у відомій нам сутри, «форма є порожнеча, а порожнеча, в свою чергу, є форма».

Співвідношення між віртуальними частинками і вакуумом має надзвичайно динамічну природу; вакуум - це «жива порожнеча» в повному сенсі цього слова, в пульсації якої беруть початок нескінченні ритми народжень і руйнувань. Більшість фізиків вважають відкриття динамічної сутності вакууму одним з найважливіших досягнень сучасної фізики. З пустого вмістилища всіх фізичних явищ порожнеча перетворилася в динамічну величину першої важливості. Таким чином, результати досліджень сучасної фізики підтверджують правоту висловлювань великого мислителя Цзая Цая: «Для того, хто знає, що Велика Порожнеча наповнена ци, немає такого поняття, як неіснування» [60, 33].

 



 Глава 13. Динамічна ВСЕСВІТ |  Глава 15. КОСМІЧНИЙ ТАНЕЦЬ
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати