Teoria kwantowa. „Pojęcie piękna leży w sercu wszechświata”: fizyk wyjaśnia kwantową teorię pola Ogólne zasady kwantowej teorii pola

A co najważniejsze, nie zauważamy, że mają zastosowanie tylko w niektórych rutynowych sytuacjach, a dla wyjaśnienia budowy Wszechświata okazują się po prostu błędne.

Choć coś podobnego wieki temu wyrażali wschodni filozofowie i mistycy, Einstein jako pierwszy zaczął o tym mówić w zachodniej nauce. To była rewolucja, której nasza świadomość nie zaakceptowała. Z protekcjonalnością powtarzamy: „wszystko jest względne”, „czas i przestrzeń to jedno”, zawsze pamiętając, że jest to założenie, naukowa abstrakcja, która ma niewiele wspólnego z naszą zwykłą stabilną rzeczywistością. Tak naprawdę to właśnie nasze pomysły słabo korelują z rzeczywistością - niesamowite i niewiarygodne.

Po ogólnym poznaniu budowy atomu i zaproponowaniu jego „planetarnego” modelu, naukowcy stanęli przed wieloma paradoksami, których wyjaśnieniem była cała gałąź fizyki – mechanika kwantowa. Rozwinęła się szybko i poczyniła ogromne postępy w wyjaśnianiu Wszechświata. Wyjaśnienia te są jednak tak trudne do zrozumienia, że jak dotąd niewiele osób jest w stanie je zrozumieć przynajmniej w kategoriach ogólnych.

Rzeczywiście, większości osiągnięć mechaniki kwantowej towarzyszy tak złożony aparat matematyczny, że po prostu nie da się go przetłumaczyć na żaden ludzki język. Matematyka, podobnie jak muzyka, jest przedmiotem niezwykle abstrakcyjnym, a naukowcy wciąż mają trudności z odpowiednim wyrażeniem znaczenia na przykład splotu funkcji czy wielowymiarowego szeregu Fouriera. Język matematyki jest ścisły, ale ma niewielki związek z naszą bezpośrednią percepcją.

Co więcej, Einstein wykazał matematycznie, że nasze koncepcje czasu i przestrzeni są iluzoryczne. W rzeczywistości przestrzeń i czas są nierozłączne i tworzą jedno czterowymiarowe kontinuum. Trudno sobie to wyobrazić, ponieważ jesteśmy przyzwyczajeni do czynienia tylko z trzema wymiarami.

Teoria planet. Fala lub cząstka

Do końca XIX wieku atomy uważano za niepodzielne „elementy”. Odkrycie promieniowania pozwoliło Rutherfordowi przeniknąć pod „powłokę” atomu i sformułować planetarną teorię jego budowy: większość atomu jest skoncentrowana w jądrze. Dodatni ładunek jądra jest kompensowany przez ujemnie naładowane elektrony, których rozmiary są tak małe, że można pominąć ich masę. Elektrony krążą wokół jądra po orbitach podobnych do rotacji planet wokół Słońca. Teoria jest bardzo piękna, ale pojawia się wiele sprzeczności.

Po pierwsze, dlaczego ujemnie naładowane elektrony nie „spadają” na dodatnie jądro? Po drugie, w przyrodzie atomy zderzają się miliony razy na sekundę, co wcale im nie szkodzi – jak wytłumaczyć niesamowitą siłę całego układu? Według słów jednego z „ojców” mechaniki kwantowej, Heisenberga, „żaden układ planetarny przestrzegający praw mechaniki Newtona nigdy nie powróci do swojego pierwotnego stanu po zderzeniu z innym podobnym układem”.

Ponadto wymiary jądra, w którym gromadzi się prawie cała masa, są niezwykle małe w porównaniu z całym atomem. Można powiedzieć, że atom to próżnia, w której elektrony wirują z zawrotną prędkością. W tym przypadku taki „pusty” atom jawi się jako bardzo solidna cząstka. Wyjaśnienie tego zjawiska wykracza poza klasyczne rozumienie. W rzeczywistości na poziomie subatomowym prędkość cząstki wzrasta, im bardziej przestrzeń, w której się ona porusza, jest bardziej ograniczona. Zatem im bliżej elektron jest przyciągany do jądra, tym szybciej się porusza i tym bardziej jest od niego odpychany. Prędkość ruchu jest tak duża, że „z zewnątrz” atom „wygląda na solidny”, podobnie jak łopatki obracającego się wentylatora wyglądają jak dysk.

Dane, które nie mieszczą się dobrze w ramach podejścia klasycznego, pojawiły się na długo przed Einsteinem. Po raz pierwszy taki „pojedynek” odbył się pomiędzy Newtonem i Huygensem, którzy próbowali wyjaśnić właściwości światła. Newton argumentował, że jest to strumień cząstek, Huygens uważał światło za falę. W ramach fizyki klasycznej nie da się pogodzić ich stanowisk. Przecież dla niej fala to przenoszone wzbudzenie cząstek ośrodka, koncepcja mająca zastosowanie tylko do wielu obiektów. Żadna ze swobodnych cząstek nie może poruszać się po trajektorii falowej. Ale elektron porusza się w głębokiej próżni, a jego ruchy opisują prawa ruchu falowego. Co tu jest podekscytowane, jeśli nie ma medium? Fizyka kwantowa oferuje rozwiązanie salomońskie: światło jest zarówno cząstką, jak i falą.

Probabilistyczne chmury elektronowe. Struktura jądrowa i cząstki jądrowe

Stopniowo stawało się coraz bardziej jasne: rotacja elektronów na orbitach wokół jądra atomu jest zupełnie inna niż rotacja planet wokół gwiazdy. Mając charakter falowy, elektrony opisuje się w kategoriach prawdopodobieństwa. Nie możemy powiedzieć o elektronie, że znajduje się on w takim a takim punkcie przestrzeni, możemy jedynie w przybliżeniu opisać, w jakich obszarach może się on znajdować i z jakim prawdopodobieństwem. Wokół jądra elektrony tworzą „chmury” o takich prawdopodobieństwach, od najprostszych kulistych po bardzo dziwaczne kształty, podobne do fotografii duchów.

Ale każdy, kto chce w końcu zrozumieć budowę atomu, musi zwrócić się do jego podstawy, do budowy jądra. Tworzące go duże cząstki elementarne – dodatnio naładowane protony i obojętne neutrony – również mają naturę kwantową, co oznacza, że poruszają się tym szybciej, im mniejsza jest ich objętość. Ponieważ wymiary jądra są niezwykle małe nawet w porównaniu z atomem, te cząstki elementarne pędzą z całkiem przyzwoitymi prędkościami, bliskimi prędkości światła. Aby ostatecznie wyjaśnić ich strukturę i zachowanie, będziemy musieli „skrzyżować” teorię kwantową z teorią względności. Niestety, taka teoria nie została jeszcze stworzona i będziemy musieli ograniczyć się do kilku ogólnie przyjętych modeli.

Teoria względności wykazała (i udowodniły to eksperymenty), że masa jest tylko jedną z form energii. Energia jest dynamiczną wielkością związaną z procesami lub pracą. Dlatego cząstkę elementarną należy postrzegać jako probabilistyczną funkcję dynamiczną, jako oddziaływania związane z ciągłą przemianą energii. Daje to nieoczekiwaną odpowiedź na pytanie, czym są elementarne cząstki elementarne i czy można je podzielić na „jeszcze prostsze” bloki. Jeśli przyspieszymy dwie cząstki w akceleratorze, a następnie zderzymy się, otrzymamy nie dwie, ale trzy cząstki i to całkowicie identyczne. Trzeci po prostu powstanie z energii ich zderzenia - w ten sposób rozdzielą się i nie rozdzielą jednocześnie!

Uczestnik zamiast obserwatora

W świecie, w którym pojęcia pustej przestrzeni i izolowanej materii tracą znaczenie, cząstkę opisuje się wyłącznie poprzez jej interakcje. Aby coś o nim powiedzieć, trzeba będzie go „wyrwać” z początkowych interakcji i po przygotowaniu poddać kolejnej interakcji – pomiarowi. Co więc ostatecznie mierzymy? I na ile w ogóle uzasadnione są nasze pomiary, jeśli nasza interwencja zmienia interakcje, w których uczestniczy cząstka, a tym samym zmienia samą cząstkę?

We współczesnej fizyce cząstek elementarnych coraz większą krytykę wywołuje... sama postać naukowca-obserwatora. Właściwsze byłoby nazwanie go „uczestnikiem”.

Obserwator-uczestnik jest niezbędny nie tylko do pomiaru właściwości cząstki subatomowej, ale także do określenia tych samych właściwości, ponieważ można o nich dyskutować jedynie w kontekście interakcji z obserwatorem. Kiedy już wybierze metodę, w której będzie przeprowadzał pomiary, i w zależności od tego realizowane są możliwe właściwości cząstki. Jeśli zmienisz system obserwacji, zmienią się także właściwości obserwowanego obiektu.

Ten ważny moment ukazuje głęboką jedność wszystkich rzeczy i zjawisk. Same cząstki, nieustannie zmieniające się w siebie i w inne formy energii, nie mają stałych i precyzyjnych cech - cechy te zależą od sposobu, w jaki zdecydujemy się je widzieć. Jeśli trzeba zmierzyć jedną właściwość cząstki, inna z pewnością się zmieni. Takie ograniczenie nie jest związane z niedoskonałością urządzeń lub innymi rzeczami całkowicie naprawialnymi. Jest to cecha rzeczywistości. Spróbuj dokładnie zmierzyć położenie cząstki, a nie będziesz w stanie nic powiedzieć o kierunku i prędkości jej ruchu - po prostu dlatego, że ich nie będzie. Opisz dokładny ruch cząstki - nie znajdziesz jej w kosmosie. Fizyka współczesna stawia nas zatem przed problemami natury całkowicie metafizycznej.

Zasada niepewności. Miejsce lub impuls, energia lub czas

Powiedzieliśmy już, że o cząstkach subatomowych nie można mówić w dokładny sposób, do jakiego jesteśmy przyzwyczajeni; w świecie kwantowym pozostaje nam jedynie prawdopodobieństwo. Nie jest to oczywiście prawdopodobieństwo, o którym mówi się obstawiając wyścigi konne, ale fundamentalna właściwość cząstek elementarnych. Nie chodzi o to, że istnieją, ale raczej, że mogą istnieć. Nie chodzi o to, że mają cechy, ale raczej o to, że mogą je mieć. Z naukowego punktu widzenia cząstka jest dynamicznym obwodem probabilistycznym, a wszystkie jej właściwości pozostają w ciągłej ruchomej równowadze, równoważąc się jak Yin i Yang w starożytnym chińskim symbolu Taiji.

Nie bez powodu laureat Nagrody Nobla Niels Bohr, wyniesiony do rangi szlacheckiej, wybrał właśnie ten znak i motto dla swojego herbu: „Przeciwieństwa się uzupełniają”. Matematycznie rozkład prawdopodobieństwa reprezentuje nierówne wahania fal. Im większa amplituda fali w danym miejscu, tym większe prawdopodobieństwo istnienia tam cząstki. Co więcej, jej długość nie jest stała – odległości pomiędzy sąsiednimi grzbietami nie są takie same, a im większa jest amplituda fali, tym większa jest między nimi różnica. Podczas gdy amplituda odpowiada położeniu cząstki w przestrzeni, długość fali jest powiązana z pędem cząstki, czyli kierunkiem i prędkością jej ruchu. Im większa amplituda (im dokładniej można zlokalizować cząstkę w przestrzeni), tym bardziej niepewna staje się długość fali (tym mniej można powiedzieć o pędzie cząstki). Jeśli potrafimy określić położenie cząstki z niezwykłą precyzją, nie będzie ona miała żadnego określonego pędu.

Ta podstawowa właściwość wynika matematycznie z właściwości fal i nazywa się ją zasadą nieoznaczoności. Zasadę tę można zastosować również do innych właściwości cząstek elementarnych. Kolejną taką powiązaną parą jest energia i czas procesów kwantowych. Im szybszy proces, tym mniej niepewna jest ilość zaangażowanej w niego energii i odwrotnie – energię można dokładnie scharakteryzować jedynie dla procesu o wystarczającym czasie trwania.

Rozumiemy więc: o cząstce nie można powiedzieć nic konkretnego. Porusza się w tę stronę, albo nie tam, a raczej ani tu, ani tam. Jego cechy charakterystyczne to to czy tamto, a raczej nie to czy tamto. Jest tutaj, ale może być tam, a może nie być nigdzie. Czy zatem w ogóle istnieje?

Fizyka daje nam obiektywne zrozumienie otaczającego nas świata, a jej prawa są absolutne i dotyczą wszystkich ludzi bez wyjątku, niezależnie od statusu społecznego i osoby.

Ale takie rozumienie tej nauki nie zawsze było obecne. Pod koniec XIX wieku podjęto pierwsze nie do utrzymania kroki w kierunku stworzenia teorii promieniowania ciała czarnego w oparciu o prawa fizyki klasycznej. Z praw tej teorii wynikało, że substancja w dowolnej temperaturze musi emitować pewne fale elektromagnetyczne, zmniejszać amplitudę do zera absolutnego i tracić swoje właściwości. Innymi słowy, równowaga termiczna pomiędzy promieniowaniem a określonym pierwiastkiem była niemożliwa. Stwierdzenie takie pozostawało jednak w sprzeczności z rzeczywistym, codziennym doświadczeniem.

Fizykę kwantową można wyjaśnić bardziej szczegółowo i zrozumiale w następujący sposób. Istnieje definicja ciała całkowicie czarnego, które jest w stanie absorbować promieniowanie elektromagnetyczne o dowolnym spektrum fal. Długość jego promieniowania zależy wyłącznie od jego temperatury. W przyrodzie nie może być ciał absolutnie czarnych, które odpowiadają nieprzezroczystej, zamkniętej substancji z dziurą. Po podgrzaniu dowolny element elementu zaczyna się świecić, a wraz z dalszym wzrostem stopnia zmienia kolor na czerwony, a następnie biały. Kolor praktycznie nie zależy od właściwości substancji, dla ciała absolutnie czarnego charakteryzuje się wyłącznie temperaturą.

Notatka 1

Kolejnym etapem rozwoju koncepcji kwantowej była nauka A. Einsteina, znana pod hipotezą Plancka.

Teoria ta umożliwiła naukowcowi wyjaśnienie wszystkich praw wyjątkowego efektu fotoelektrycznego, które nie mieszczą się w granicach fizyki klasycznej. Istotą tego procesu jest zanik materii pod wpływem szybkich elektronów promieniowania elektromagnetycznego. Energia emitowanych pierwiastków nie zależy od współczynnika pochłoniętego promieniowania i jest określona przez jego charakterystykę. Jednak liczba emitowanych elektronów zależy od nasycenia promieni

Powtarzane eksperymenty wkrótce potwierdziły nauki Einsteina, nie tylko w odniesieniu do efektu fotoelektrycznego i światła, ale także promieni rentgenowskich i gamma. Odkryty w 1923 r. efekt A. Comptona przedstawił opinii publicznej nowe fakty na temat istnienia niektórych fotonów poprzez uporządkowanie elastycznego rozpraszania promieniowania elektromagnetycznego na wolnych, małych elektronach, czemu towarzyszył wzrost zasięgu i długości fali.

Kwantowa teoria pola

Doktryna ta pozwala określić proces wprowadzania układów kwantowych w ramy zwane w nauce stopniami swobody, które przyjmują pewną liczbę niezależnych współrzędnych, niezwykle ważnych dla wskazania ogólnego ruchu koncepcji mechanicznej.

Krótko mówiąc, wskaźniki te są głównymi cechami ruchu. Warto dodać, że ciekawych odkryć w zakresie harmonijnego oddziaływania cząstek elementarnych dokonał badacz Steven Weinberg, który odkrył prąd neutralny, czyli zasadę związku leptonów z kwarkami. Za swoje odkrycie w 1979 roku fizyk został laureatem Nagrody Nobla.

W teorii kwantowej atom składa się z jądra i określonej chmury elektronów. Podstawą tego pierwiastka jest prawie cała masa samego atomu – ponad 95 proc. Jądro ma wyłącznie ładunek dodatni, określający pierwiastek chemiczny, którego częścią jest sam atom. Najbardziej niezwykłą rzeczą w budowie atomu jest to, że chociaż jądro stanowi prawie całą jego masę, zawiera tylko jedną dziesięciotysięczną jego objętości. Wynika z tego, że w atomie rzeczywiście jest bardzo mało gęstej materii, a resztę przestrzeni zajmuje chmura elektronów.

Interpretacje teorii kwantów - zasada komplementarności

Szybki rozwój teorii kwantowej doprowadził do radykalnej zmiany klasycznych poglądów na temat takich pierwiastków:

struktura materii;
ruch cząstek elementarnych;
przyczynowość;
przestrzeń;
czas;
natura poznania.

Takie zmiany w świadomości ludzi przyczyniły się do radykalnej przemiany obrazu świata w jaśniejszą koncepcję. Klasyczna interpretacja cząstki materialnej charakteryzowała się nagłym uwolnieniem z otoczenia, obecnością własnego ruchu i określonym położeniem w przestrzeni.

W teorii kwantowej cząstkę elementarną zaczęto przedstawiać jako najważniejszą część układu, w którym została zawarta, ale jednocześnie nie miała ona własnych współrzędnych i pędu. W klasycznym poznaniu ruchu proponowano przenoszenie identycznych ze sobą elementów po wcześniej zaplanowanej trajektorii.

Niejednoznaczny charakter podziału cząstek wymusił porzucenie takiej wizji ruchu. Klasyczny determinizm ustąpił miejsca wiodącemu stanowisku kierunku statystycznego. Jeśli wcześniej całą całość w elemencie postrzegano jako całkowitą liczbę części składowych, wówczas teoria kwantowa określiła zależność poszczególnych właściwości atomu od układu.

Klasyczne rozumienie procesu intelektualnego wiązało się bezpośrednio z rozumieniem przedmiotu materialnego jako w pełni istniejącego w sobie.

Teoria kwantowa wykazała:

zależność wiedzy o przedmiocie;
niezależność procedur badawczych;
kompletność działań na podstawie szeregu hipotez.

Uwaga 2

Znaczenie tych pojęć było początkowo dalekie od jasności, dlatego też główne postanowienia teorii kwantowej zawsze otrzymywały różne interpretacje, a także różne interpretacje.

Statystyka kwantowa

Równolegle z rozwojem mechaniki kwantowej i falowej szybko rozwijały się inne elementy teorii kwantowej - statystyka i fizyka statystyczna układów kwantowych, które obejmowały ogromną liczbę cząstek. W oparciu o klasyczne metody ruchu określonych elementów stworzono teorię zachowania się ich integralności – statystykę klasyczną.

W statystyce kwantowej nie ma absolutnie możliwości rozróżnienia dwóch cząstek tej samej natury, ponieważ dwa stany tej niestabilnej koncepcji różnią się od siebie jedynie przegrupowaniem cząstek o identycznej sile oddziaływania na samą zasadę tożsamości. Tym głównie systemy kwantowe różnią się od klasycznych systemów naukowych.

Ważnym rezultatem odkrycia statystyki kwantowej jest twierdzenie, że każda cząstka będąca częścią dowolnego układu nie jest identyczna z tym samym pierwiastkiem. Oznacza to wagę zadania określenia specyfiki obiektu materialnego w określonym segmencie systemów.

Różnica między fizyką kwantową a fizyką klasyczną

Zatem stopniowe odchodzenie fizyki kwantowej od fizyki klasycznej polega na odmowie wyjaśniania poszczególnych zdarzeń zachodzących w czasie i przestrzeni oraz stosowaniu metody statystycznej z jej falami prawdopodobieństwa.

Uwaga 3

Celem fizyki klasycznej jest opisanie poszczególnych obiektów w określonej sferze i sformułowanie praw rządzących zmianami tych obiektów w czasie.

Fizyka kwantowa zajmuje w nauce szczególne miejsce w globalnym rozumieniu idei fizycznych. Do najbardziej zapadających w pamięć dzieł ludzkiego umysłu należy teoria względności – ogólna i szczególna, będąca zupełnie nową koncepcją kierunków łączącą elektrodynamikę, mechanikę i teorię grawitacji.

Teorii kwantowej udało się wreszcie zerwać więzy z tradycjami klasycznymi, tworząc nowy, uniwersalny język i niezwykły styl myślenia, pozwalający naukowcom przeniknąć mikroświat z jego energetycznymi składnikami i dać jego pełny opis poprzez wprowadzenie specyfiki, których nie było w fizyce klasycznej. Wszystkie te metody ostatecznie pozwoliły bardziej szczegółowo zrozumieć istotę wszystkich procesów atomowych, a jednocześnie to właśnie ta teoria wprowadziła do nauki element losowości i nieprzewidywalności.

Rozdział z książki Igora Garina „Fizyka kwantowa i świadomość kwantowa”. Przypisy i cytaty znajdują się w tekście książki.

Kto nie był zszokowany teorią kwantową, nie rozumiał jej.
Nielsa Bohra

Już sama próba wyobrażenia sobie obrazu cząstek elementarnych i myślenia o nich wizualnie oznacza posiadanie o nich zupełnie błędnego wyobrażenia.
Wernera Heisenberga

Mechanika kwantowa nazywana jest czasem najbardziej tajemniczą nauką stworzoną przez człowieka. To nie tylko prawda – to stwierdzenie głębokiego związku pomiędzy różnymi gałęziami drzewa ludzkiej mądrości, karmionego naszą wyobraźnią, naszym głębokim związkiem z egzystencją, nieskończonymi możliwościami naszej świadomości. Teorię kwantową stworzyli błyskotliwi myśliciele, którzy nie tylko krok po kroku pokonywali bezprecedensowe trudności stojące na ich drodze, ale także mędrcy, którzy świadomie lub nieświadomie odczuwali jedność wszystkiego, co istnieje, potrzebę łączenia różnych warstw rzeczywistości, mikro- i makroświat, świat wielowarstwowy i świadomość człowieka. Teoria kwantowa to nie tylko nowa fizyka, to zupełnie nowe spojrzenie na przyrodę, na człowieka, na świadomość i poznanie.
Wszystko, co powiedziano wcześniej o nauce „normalnej”, w pewnym stopniu odnosi się do teorii kwantowej – mam na myśli przede wszystkim jej genialny „wynalazek” oraz ciągłe modyfikacje i interpretacje. Z mechaniki kwantowej, która powstała w pierwszej połowie XX wieku (mam na myśli przede wszystkim tzw. interpretację kopenhaską) zachowały się obecnie „rogi i nogi”, co najwyżej „szkielet”, „kręgosłup” , podczas gdy wszystkie momenty, pierwotnie zawarte w teorii kwantowej z teorii klasycznej, teraz całkowicie zmienione w nowych wersjach i interpretacjach. Co więcej, jestem przekonany, że nadchodzi druga, a nawet trzecia fala „rewolucji kwantowej”, która doprowadzi do jakościowo nowego i głębszego zrozumienia otaczającego nas świata*. (*Recenzja W. H. Zurka, „Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classic”, Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003), http://xxx.lanl.gov poświęcona jest stanowi obecnemu oraz zagadnienia pojęciowe teorii kwantowej /abs/quant-ph/0105127).
W tym miejscu należy pamiętać, że fizyka już dawno przezwyciężyła pozytywistyczne podejście, uznając tylko te fakty, które można potwierdzić eksperymentalnie: zgodnie z nowoczesną teorią na każdym etapie poznania powstaje nowa wiedza, której nie można potwierdzić za pomocą eksperymentów, to znaczy, że spekulacja w nauce jest nie mniej ważna niż eksperyment.
Oryginalna (kopenhaska) interpretacja teorii kwantowej* (*Kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej nazywana jest także standardową lub minimalistyczną) jest dziś rzeczywiście przestarzała i uważana za niespójną, gdyż próbowała połączyć świat klasyczny i kwantowy, które podlegają różnym prawom, w jednej teorii. Stąd gra słów! - ogromne zamieszanie ma swoje źródło nie tylko w stanach zdezorientowanych (patrz niżej).
Fizycy lubią żartować, a dowcipny John Wheeler zauważył, że w interpretacji kopenhaskiej „żadne zjawisko kwantowe nie jest zjawiskiem, dopóki nie stanie się zjawiskiem obserwowalnym (zarejestrowanym)”.
A. Sudbury w podręczniku mechaniki kwantowej przeznaczonym dla matematyków krytykuje interpretację kopenhaską za to, że nie daje ona jednolitego obrazu świata. W rzeczywistości mechaniki kwantowej stawiane są te same wymagania, co każdej klasycznej teorii fizycznej: „... Nie można uznać za słuszne twierdzenia, że jedynym celem teorii naukowej jest przewidywanie wyników eksperymentów... Przewidywanie wyników eksperymentów nie jest celem teorii; Eksperymenty sprawdzają jedynie, czy teoria jest poprawna. Celem teorii jest zrozumienie otaczającego nas świata fizycznego*. (*A. Sudbury. Mechanika kwantowa i fizyka cząstek elementarnych. M., 1989. s. 294).
Rozważając możliwe opcje interpretacji mechaniki kwantowej, A. Sudbury wykazał, że na obecnym etapie fizyki nie ma możliwości wyboru jednej z opcji, jest jednak oczywiste, że opcja kopenhaska nie zostanie wybrana.
Mówiąc językiem fizyki, interpretacja kopenhaska nie opisuje samego świata kwantowego, a jedynie to, co możemy o nim powiedzieć za pomocą klasycznego przyrządu pomiarowego, czyli fizyki klasycznej lub zmiany stanu kwantowego pod wpływem czynnika zewnętrznego. środowisko.
„Kwantowy” obraz świata ulega tak szybkim i radykalnym zmianom, że nawet specjaliści zajmujący się tą dziedziną nie zawsze mają czas za nimi nadążyć. Współczesna teoria kwantowa zmienia cały system naszych poglądów na świat do tego stopnia, że wskazane jest studiowanie jej dosłownie od zera, aby nie wpaść w sidła determinizmu, dualności, przyczynowości, lokalności, materialności, czasoprzestrzeni i innych pokonał kanony nauki klasycznej.
Komentując osiągnięcia fizyki kwantowej u zarania jej powstania, A. Einstein przyznał: „Wówczas było to uczucie, jakby grunt spod nóg zniknął i nigdzie nie było widać firmamentu, na którym można by coś zbudować. ” Według wypowiadanego już dziś S. Hawkinga mechanika kwantowa jest teorią tego, czego nie wiemy i nie możemy przewidzieć.
Opis rzeczywistości w kartezjańskim języku „zdrowego rozsądku” z punktu widzenia teorii kwantowej wygląda naiwnie i płasko, niczym kosmologia świata zbudowanego na słoniach i żółwiu. Nie przeszkadza to jednak wielu naukowcom zarabiać dziś na chleb, nie wiedząc prawie nic o nowo odkrytych realiach świata kwantowego.
Nie będzie przesadą stwierdzenie, że teoria kwantowa jest głębokim przełomem nauki w zaświaty, w „najwyższą rzeczywistość”, choć nie oznacza to, że w nauce należy mówić o ostatnim słowie. Jestem przekonany, że jest to właśnie przełom, gdyż gruntowny rozwój rzeczywistości nieprzejawionej, czyli wirtualnej, jest dopiero przed nami. „Nasza wiedza jest niekompletna i nasze proroctwa są niekompletne; a gdy nadejdzie doskonałość, to, co niepełne, zostanie usunięte” (1 Koryntian 13:9).
Badania nad teorią kwantową na wszystkich etapach jej rozwoju były tak znaczące, że wszyscy jej twórcy bez wyjątku, twórcy nowego obrazu świata, otrzymali Nagrody Nobla i najwyraźniej tak będzie dalej.
W rozwoju teorii kwantowej można wyróżnić dwa główne etapy: po jej powstaniu przez niemal cały XX wiek opracowywała i udoskonalała metody badania materii gęstej w sposób klasyczny lub półklasyczny, a w fazie przejściowej rozwinęła idee splątania kwantowego i nieziemstwa*, (* Patrz poniżej, a także moja książka „Inne światy”) i wreszcie wkroczyłem w XXI wiek z gotowymi narzędziami do badania czysto kwantowych „subtelnych światów”. Można bez przesady stwierdzić, że wiek XX, a zwłaszcza jego koniec, stał się punktem zwrotnym w nauce, a przyczyną tego punktu zwrotnego jest ogromny postęp w zastosowaniu podejścia mechaniki kwantowej do ogromnej klasy procesów fizycznych, m.in. takie, które nie mają analogii w fizyce klasycznej.
W drugiej połowie XX wieku teoria kwantowa, obejmując krok po kroku cały świat przejawiony i nieprzejawiony, rozgałęziała się w sposób ciągły na wiele niezależnych dyscyplin naukowych, choć zauważalnie od siebie oddzielonych, ale połączonych jednym wątkiem – od kwantowej teorii pola, które powstały jednocześnie z samą mechaniką kwantową, do kwantowej teorii procesów świadomości.
Bez przesady można powiedzieć, że to właśnie teoria kwantowa stała się podstawą wejścia nauki w „inne światy”, uznawane wcześniej za mistycyzm (subtelne poziomy rzeczywistości wykraczające poza granice świata materialnego i nieistniejące z klasycznego punkt widzenia). Możemy śmiało powiedzieć (i postaram się to pokazać w tej książce), że spotkanie nauki i mistycyzmu nastąpiło właśnie dzięki najnowszym odkryciom teorii kwantowej, które są całkowicie zgodne ze wspaniałymi proroctwami mędrców przeszłości ( Tę kompatybilność omówię w osobnej części tej książki). Notabene, to myśliciele starożytności zwracali uwagę na potrzebę największej ostrożności w przypisywania atrybutów „światom subtelnym”, wyrażanym w kategoriach życia codziennego. Obecnie wielu fizyków zaczęło już mówić o tym, że jedynie M-teoria, czyli teoria mistyczna, teoria tajemnic, może wyjaśnić naturę rzeczy. Im głębiej rozumiemy naturę rzeczy, tym więcej cudów napotykamy. Jestem głęboko przekonany, że w zasadzie nie ma sprzeczności między fizyką a mistycyzmem, polem a biopolem, faktem a cudem – tej jedności w istocie poświęcona jest ta książka.
Podejście kwantowe to zasadniczo odmienny sposób opisu rzeczywistości, który nie ma odpowiednika w fizyce klasycznej. Rozwój samej teorii kwantowej dosłownie podążał za zasadą proliferacji P. Feyerabenda - porzucił ideały mechaniki klasycznej, krok po kroku pokonując program „normalnej” lub klasycznej nauki Laplace'a-Helmholtza i wszystkich ich niezmienników.
W ostatnich dziesięcioleciach nastąpił ogromny przełom w teorii kwantów: półklasyczna kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej, w której pojęcia kwantowe współistniały z klasycznymi, ustąpiła miejsca podejściu czysto kwantowemu, w którym nie było już miejsca na materialistyczne ustępstwa. Teoria kwantowa nie wymaga już połowizmu i staje się samowystarczalną i wewnętrznie spójną teorią, zbudowaną na pojedynczych ogólnych zasadach, nie wymagającą już „religijnych dogmatów” materializmu.
Prawa układów czysto kwantowych radykalnie różnią się od praw fizyki klasycznej, dlatego też redukcja stanu kwantowego do stanu klasycznego (powiedzmy wektor stanu do faktycznie obserwowalnego obiektu) nieuchronnie wiąże się z utratą ogromnych informacji. Oznacza to, że nieuchronnie otrzymujemy zniekształcone wyobrażenie o faktycznej istocie cząstki kwantowej, czyli innymi słowy sam proces pomiaru prowadzi do zmiany parametrów (w tym wymiarów) obiektów kwantowych.
Teoria kwantowa zmienia także klasyczne poglądy na temat relacji między częścią a całością, rzeczywistością i nierzeczywistością, lokalnością i nielokalnością. W szczególności pozwala na oddzielenie części od całości i uwzględnienie właściwości części, natomiast droga odwrotna – od części do całości – uznawana jest za ślepą uliczkę, nie mogącą prowadzić do zrozumienia podstawowych praw fizyki . W szczególności teoria kwantowa wskazuje na niemożność zastosowania pojęć „rzecz jednostkowa” lub „przedmiot materialny” w obszarze mikroświata.
Teoria kwantowa radykalnie zmienia wyobrażenia o samej rzeczywistości fizycznej: koncepcje cech fizycznych zostają tutaj zastąpione bardziej fundamentalną i pierwotną koncepcją „stanów” układu. Co więcej, wszelkie wielkości fizyczne charakteryzujące układ są przejawami wtórnymi, zależnymi od stanów zarówno mikrocząstek, jak i Wszechświata jako całości.
Teoria kwantowa, a zwłaszcza jej najnowsze osiągnięcia, zmieniają nie tylko fizyczne wyobrażenia o porządku świata, ale także uniwersalne podejście człowieka do rzeczywistości i świadomości – być może nawet cały system wartości i aspiracji życiowych człowieka. Według S.I. Doronina, autora książki „Magia kwantowa”, główny wniosek tej teorii można sformułować następująco: „Materia, czyli materia i wszystkie znane pola fizyczne, nie są podstawą otaczającego świata, ale stanowią tylko niewielka część całkowitej rzeczywistości kwantowej.” Wniosek ten „zawiera najgłębsze i dalekosiężne konsekwencje, jakich dziś nie można sobie nawet wyobrazić”.
Gregory Bateson przekonuje, że myślenie merytoryczne jest poważnym błędem metodologicznym i logicznym, gdyż w istocie nie mamy do czynienia z przedmiotami, ale z ich zmysłowymi i mentalnymi przemianami w rozumieniu teorii Alfreda Korzybskiego. „Informacje, rozróżnienia, formy i wzorce, które składają się na naszą wiedzę o świecie, to byty bezwymiarowe, których nie można zlokalizować w przestrzeni ani w czasie.” * (*Autor cytuje S. Grofa).
Rzeczywiście, procesów kwantowych nie można sobie wyobrazić przy bezpośredniości i „zdrowym rozsądku”, z jakim poruszamy się po makroskopowym świecie materialnym. Świat kwantowy to prawdziwa Kraina Czarów, w której trzeba nawet mówić innym, „nieklasycznym” i nietypowym językiem. Tutaj będziemy musieli porzucić wszystko, do czego jesteśmy przyzwyczajeni w życiu codziennym. Przedmioty rozmywają się i znikają, a przestrzeń i czas tracą znaczenie. Jak zobaczymy, to właśnie tutaj, w niezamanifestowanym i nielokalnym świecie kwantowym, następuje spotkanie współczesnej nauki z mistycznym doświadczeniem tysiącleci.
W. Pauli często podkreślał, że w świecie kwantowym załamuje się przyczynowość i zdarzenia dzieją się „bez powodu”, czyli mniej więcej tak, jak myśleli indyjscy mistycy i żydowscy kabaliści u zarania ludzkiej mądrości. Według W. Pauli swoboda w zachowaniu pojedynczej cząstki jest najważniejszą lekcją teorii kwantowej.
Jeżeli w ramach paradygmatu kartezjańsko-laplacowskiego bezsporne wydawało się, że związki przyczynowo-skutkowe, wyrażone w postaci praw ruchu, pozwalają dokładnie przewidzieć i wyjaśnić każde zjawisko, to już na wczesnym etapie rozwój teorii kwantów konieczne było wprowadzenie pojęć prawdopodobieństwa i niepewności, kwestionując determinizm fizyki klasycznej. Okazało się, że wiele dokładnych obliczeń, np. czasu rozpadu pojedynczego atomu promieniotwórczego, jest zasadniczo niemożliwych, a wyniki odpowiednich pomiarów kwantowych zależą od obecności lub nieobecności obserwatora.
Trzeba tu pamiętać, że pojęcie prawdopodobieństwa jest ujęte w fizyce kwantowej w zupełnie inny sposób niż w klasycznej teorii prawdopodobieństwa: nie jest ono wynikiem naszej niewiedzy, ale istotną właściwością porządku świata. Funkcja falowa opisująca prawdopodobieństwo reprezentuje rzeczywistość nie w jej rzeczywistej postaci, ale w postaci możliwości i dopiero akt obserwacji pozwala na realizację tej możliwości. Zdaniem W. Heisenberga jest to odrodzenie arystotelesowskiej koncepcji możności, rozwiniętej w Metafizyce*. (* Patrz V. Heisenberg, Physics and Philosophy, M., 1963, s. 32, 153).
Problem (paradoks) pomiaru kwantowego polega na tym, że obecność urządzenia lub świadomości obserwatora w pomiarze niszczy stan kwantowy: wybór jednego z wielu alternatywnych wyników pomiaru okazuje się obcy dla mechaniki kwantowej, działającej wyłącznie z klasycznymi obrazami. Sytuację tę nazywa się redukcją stanu, wyborem alternatyw lub załamaniem funkcji falowej. Faktycznie oznacza to, że z rzeczywistej kwantowej superpozycji stanów świadomość obserwatora po dokonaniu pomiaru zachowuje tylko jeden składnik superpozycji, odpowiadający pewnemu konkretnemu wynikowi pomiaru. Albo inaczej: właściwości układu kwantowego odkryte podczas pomiaru mogą nie istnieć przed pomiarem; świadomość lokalizuje to, co nielokalne. Wybór przez świadomość obserwatora pojedynczej opcji z kwantowej superpozycji alternatyw oznacza, że pojawiające się tu problemy są zasadniczo nierozwiązywalne bez uwzględnienia świadomości obserwatora.
Różne interpretacje teorii kwantów sprowadzają się w istocie do próby rozwiązania wskazanego problemu wyboru alternatyw i metodologicznego doprecyzowania treści teorii. Niektóre z nich wyraźnie dotyczą świadomości obserwatora.
A. N. Parshin zastanawiając się nad twierdzeniem Kurta Gödela*, (* Patrz A. N. Parshin, Pytania filozofii, 2000, nr 6, s. 92-109) również doszedł do wniosku, że redukcja funkcji falowej w mechanice kwantowej jest podobna do rozbłysku świadomość, akt spontanicznego zdobywania czegoś nowego. Co więcej, według Hermanna Weyla istnieje głęboka analogia między ideami Gödla a aktem rozszerzania układu fizycznego występującym w mechanice kwantowej. Trzeba tu pamiętać, że sam Niels Bohr, jeden z najbardziej filozoficznie myślących fizyków XX wieku, zastanawiając się nad problemem związku pomiaru z obserwatorem, doszedł do wniosku, że granica między przedmiotem a podmiotem jest zawsze niepewna i może się zmieniać w zależności od świadomości. Ten proces przesuwania granicy i rozszerzania systemu jest pod wieloma względami podobny do rozszerzania twierdzenia Gödla. Chociaż zdano sobie z tego sprawę w pierwszej połowie XX wieku, do dziś nie osiągnięto ostatecznego zrozumienia pełnego zakresu powiązań między twierdzeniem Gödla a mechaniką kwantową.
„Rozważając twierdzenie Gödla z takiego punktu widzenia, nie jako wymuszonego ograniczenia, ale jako fundamentalny fakt filozoficzny, można dojść do znacznie głębszego rozwoju psychologii, logiki i wielu innych nauk zajmujących się człowiekiem, niż wykorzystując ograniczony punkt pogląd, który dominuje jeszcze w społeczności naukowej.”
Powszechnie przyjmuje się, że sama teoria kwantowa mogła powstać jedynie dzięki wielkiemu wpływowi wielkiego duńskiego myśliciela Sorena Kierkegaarda na Nielsa Bohra: nie mówimy nawet o egzystencjalnych motywach jego twórczości – idea skoków kwantowych zawdzięcza Kierkegaardowi oraz mistyczne idee dotyczące skoków świadomości, którymi są stany proroczej ekstazy, nawrócenia (metanoia), oświecenia, ostrego kryzysu duchowego lub, w języku współczesnej psychologii transpersonalnej, wszelkich odmiennych stanów świadomości.
Wszyscy znają Nielsa Bohra jako jednego z twórców teorii kwantowej, ale niewiele osób zna motyw przewodni jego życia jako naukowca: palące zainteresowanie problemem rzeczywistości i tajemnicami ludzkiej świadomości-istnienia. Według Bohra i Prigogine’a nauka jest nierozerwalnie związana z problemami ludzkiej egzystencji, w tym z ludzkimi błędami i namiętnościami.
Notabene, dziś nikt nie ukrywa faktu, że Niels Bohr w XX wieku był tak samo oddany filozoficznym i metafizycznym wtrąceniom w dyskursie wewnątrzfizycznym, jak Pierre Louis de Maupertuis w XVIII wieku. Być może to właśnie „metafizyka” pomogła w powstaniu nowej fizyki, gdyż obciążenie metafizyczne ułatwiło twórcy teorii kwantowej przełamanie „niezmiennych zasad” fizyki klasycznej, co ograniczało odwagę innych twórców rodzącego się paradygmatu.
Kiedy Niels Bohr otrzymał godność szlachecką, przyjął chińskie Tai Chi jako symbol swojego herbu, wyrażając mistyczny związek pomiędzy przeciwstawnymi zasadami yin i yang. Autor koncepcji komplementarności, odwiedzając Chiny w 1937 roku, poznał tę podstawę chińskiego mistycyzmu i okoliczność ta wywarła na niego silne wrażenie. Od tego czasu zainteresowanie N. Bohra kulturą Wschodu nie słabnie.
Być może doskonała znajomość literatury mistycznej pozwoliła twórcom mechaniki kwantowej porzucić postulat „zdrowego rozsądku” – oczywistej obiektywności widzialnej rzeczywistości materialnej i uświadomić sobie możliwość istnienia „innych światów”, nowych wycinków rzeczywistości, jak a także dużą rolę w eksperymencie świadomości samego obserwatora i instrumentu, którym się posługuje.
Nic dziwnego, że to właśnie fizyka kwantowa doprowadziła do powstania obrazu świata całkowicie zgodnego z naturą ludzkiej świadomości z jednej strony i ideami mistycznymi z drugiej.
Trzeba przyznać, że teoria kwantowa powstała w wyniku poszukiwań umysłów i jest w istocie nierozerwalnie związana z procesami zachodzącymi na najwyższych poziomach świadomości i zachodzącymi w objawieniach mistycznych. Dlatego uzyskane wyniki są tak zdumiewająco podobne. Wszyscy twórcy teorii kwantowej doskonale znali najwyższe osiągnięcia całej kultury ludzkiej i byli prawdziwymi idealistami w najlepszym tego słowa znaczeniu.
Teoria kwantowa pokazuje, że rzeczywistość wielowarstwowa podlega bardziej złożonej logice niż Arystoteles. I tutaj bardzo ważne jest, aby wyższa świadomość również działała zupełnie inaczej niż logika, według której myślimy dyskursywnie. Jest to jedno z najbardziej zdumiewających osiągnięć nauki, które powoduje, że zbudowanie jasnego i pełnego obrazu świata jest w zasadzie niemożliwe - widzialność dla człowieka można zrealizować jedynie w ramach jego własnej logiki lub systemu myślenia. Ale skonstruowanie kwantowego obrazu świata za pomocą myśli teoretycznej oznacza, że jesteśmy w stanie zrozumieć świat, który żyje według praw innej logiki, to znaczy, że nasza świadomość, nieskończona jak świat, jest szersza i bogatsza niż nasza skąpa myśl dyskursywna.
Fizycy nadal opisują mikroświat za pomocą pojęć makroskopowych tylko ze względu na konserwatyzm nauki. Niezdolni do obserwacji świata kwantowego inaczej niż za pomocą instrumentów makroskopowych i logiki arystotelesowskiej w życiu codziennym, w ten czy inny sposób nadal stosujemy nieodpowiednie środki i przestarzały język do opisania świata kwantowego. Niektórzy neofobscy fizycy, zwolennicy „starożytnej pobożności”, nawet dzisiaj uważają, że teorii kwantowej należy nadać deterministyczną formę mechaniki klasycznej, wykluczając z niej wszystkie „mistyczne pozostałości” prawdopodobieństw, niepewności, nielokalizacji, braku związku przyczynowo-przyczynowego. wpływać na relacje, a nawet czasoprzestrzeń.
Przez wiele lat nauka klasyczna opierała się na dualizmie kartezjańskim (oddzielenie i przeciwstawienie podmiotu i przedmiotu, lub jeszcze lepiej, materii i świadomości). Napisałem osobną książkę „Świadomość-Bycie”, aby w końcu położyć kres temu błędnemu mniemaniu i mówimy nie tylko o filozofii, ale o nowym paradygmacie, nowym światopoglądzie, w którym holizm rozciąga się na podstawy bytu, a co za tym idzie, do naukowego podejścia do niego. Do tego wniosku o jedności świadomości i bytu doprowadziła najpierw cała ludzka mądrość i mistycyzm, następnie psychologia, a wreszcie współczesna teoria kwantowa w fizyce.
Tutaj wszystko zaczęło się od kwantowego dualizmu cząsteczka-fala (W. Heisenberg, M. Born, P. Jordan, E. Schrödinger, P. Dirac, W. Pauli, J. von Neumann), „zasady nieoznaczoności” W. Heisenberga , „statystyczną interpretację funkcji falowej” M. Borna, „zasadę komplementarności” N. Bohra, teorię pomiarów J. von Neumanna, a skończyło się na ultranowoczesnych koncepcjach strun, rzeczywistości niematerialnej i wielu Everetta- światy.
W fizyce zwyczajowo dzieli się obiekty obserwacji i ich stany na klasyczne i kwantowe. Należy pamiętać, że stan czysto kwantowy (patrz dalej w tej książce) to stan niezamanifestowany, nielokalny, superpozycyjny, niedeterministyczny, bezprzyczynowy i nieprzestrzenno-bezczasowy. „Obiekt” takiego stanu jest niejako swobodny, jest „wszędzie i nigdzie” i na tym właśnie polega główna różnica w stosunku do obiektów makroskopowych, klasycznych, lokalnych. Im silniejsza interakcja obiektu z otoczeniem, tym lepiej manifestuje się jego lokalność i klasycyzm. Obiekty makroskopowe łączą oba stany: są lokalne i klasyczne, znajdując się przed obserwatorem, a z pozycji układu czysto kwantowego znajdują się w stanie lokalnym (wolnym i izolowanym).
Nawiasem mówiąc, Niels Bohr już na wczesnych etapach rozwoju teorii kwantowej doskonale rozumiał, jak ważna jest interakcja obiektów kwantowych ze środowiskiem zewnętrznym: „Zachowania obiektów atomowych nie można wyraźnie odróżnić od ich interakcji z przyrządami pomiarowymi ” *. (* N. Bor. Zebrane prace naukowe. T. 2. M., 1971).
W kopenhaskiej interpretacji teorii kwantów urządzeniem pomiarowym okazuje się zawsze klasyczny obiekt lokalny, w przeciwnym razie procedura pomiaru nie jest określona. Innymi słowy, zasadniczo nie da się tu zerwać z fizyką klasyczną. Klasyczna procedura pomiarowa i obecność obserwatora tak naprawdę łączą dwie rzeczywistości - klasyczną (materialistyczną) i kwantową (zdematerializowaną).
W kwestii dualizmu. Podstawowy dualizm kwantowy nie jest redukcyjnym dualizmem falowo-cząsteczkowym, ale dualizmem kwantowym lokalność-nielokalność, czyli dualizmem rzeczywistości przejawionej i niezamanifestowanej. W odniesieniu do osoby oznacza to, że jako ciało jest on lokalny i materialny, natomiast jako duch jest nielokalny i niezamanifestowany, czyli jest obecny „zawsze i wszędzie”.
Ciekawe, że z punktu widzenia teorii kwantowej cały Wszechświat, świat jako całość, jest układem czysto kwantowym, ponieważ nie ma żadnych obiektów zewnętrznych, które mogłyby z nim oddziaływać. Oznacza to, że gdyby zewnętrzny obserwator mógł nadal istnieć bez interakcji z Wszechświatem, nie widziałby niczego w tym układzie. Absolutnie oszałamiająca jest wypowiedź legendarnego mistyka, autora „Szmaragdowej Tablicy” Hermesa Trismegistusa, który wiele tysięcy lat temu oświadczył: „Świat jest niewidzialny w swojej integralności”. Po prostu targa mną ciekawość: co miał na myśli ten pół-człowiek, pół-bóg, wypowiadając słowa, które dla fizyków stały się jasne dopiero po wielu tysiącleciach?
Podział jednolitego i integralnego układu kwantowego na odrębne części niezmiennie prowadzi do przejścia od „kwantyzmu” i nielokalności do „klasyczności” i lokalności, nie należy jednak zapominać, że mają one jedno ukryte źródło – cały układ kwantowy w jego całość, która także istnieje „wszędzie i nigdzie”. Przechodząc od fizyki do mistycyzmu, można powiedzieć, że koncepcja teorii kwantowej „pojedynczego kwantowego źródła klasycznych korelacji” (Pojedyncze Źródło Rzeczywistości Totalnej) jest tożsama z teologiczną koncepcją „Boga”.

Każdy ma swojego Boga. Ale to nastąpi wkrótce
zrozumiałe dla wszystkich (łącznie ze mną w ich chórze),
że w niekończącej się rozmowie
nie, płacz, ostry spór,
w przejawionym bycie-przestrzeni
Tylko Bóg jest skłonny pomachać *. (*Autor cytuje wiersze R. M. Rilkego)

Inaczej mówiąc, korelacje czysto kwantowe w układzie rozpatrywanym jako całość (Bóg) są źródłem klasycznych korelacji pomiędzy częściami układu rozpatrywanego oddzielnie (Świat). Lub w inny sposób: w teorii kwantów to, co nazywamy rzeczywistością, jest „manifestacją” obiektów lokalnych z układu integralnego, gdzie obiekty te występują w formie nielokalnej (idee, formy, obrazy, eidos Platona, entelechia Arystotelesa , monady Leibniza, myślokształty, egregory, Pustka itp.).
Należy jednak mieć na uwadze, że niektóre stany kwantowe okazują się bardziej stabilne i właśnie takie stany spójne realizują się w makrokosmosie.
Zadanie przejścia od mikroobiektów do makroobiektów wchodzących w interakcję z otoczeniem postawił kiedyś R. Feynman. V. Tsurek, A. Leggett i inni odkryli, że interakcja z otoczeniem niszczy zakłócenia kwantowe, przekształcając w ten sposób układ kwantowy w klasyczny, a im szybciej, tym większa jest masa układu. Innymi słowy, im większy system, tym trudniej jest utrzymać go w stanie kwantowym przez długi czas.
Z punktu widzenia fizyki kwantowej należy rozróżnić układy izolowane i nieizolowane. Tylko całkowicie izolowane układy, które ściśle przestrzegają zasady superpozycji stanów, mogą być czysto kwantowe (patrz poniżej). Same systemy klasyczne (w tym przyrządy pomiarowe) istnieją, ponieważ wchodzą w interakcję ze światem zewnętrznym. Właśnie w tym miejscu wiele pomiarów kwantowych stwarza problemy – mianowicie niestabilność stanów czysto kwantowych, które ulegają zniszczeniu w wyniku interakcji z otoczeniem. Według jednej z interpretacji kwantowej zasady komplementarności to nie urządzenie wpływa na świat, ale układ kwantowy „psuje” urządzenie, dematerializując je, rodząc iluzję i miraż.
Liczne próby przezwyciężenia indeterminizmu i innych niezwykłych cech teorii kwantowej lub odkrycia faktów ją obalających niezmiennie kończą się niepowodzeniem. Nie chcę powiedzieć, że ta teoria jest niepodważalna, chcę powiedzieć, że wszelkie dalsze teorie nie pomogą już w powrocie do świata poszukiwanego przez Alberta Einsteina: „inne światy” już nigdy nie będą przewidywalnym związkiem przyczynowo-skutkowym światy Laplace’a.
Całkowicie zgadzam się ze słynnym naukowcem i socjologiem nauki M. Moravcsikiem, że oczekiwania co do pojęciowego uproszczenia teorii w jej „ostatecznie rozwiniętej” formie nie są już uzasadnione*. (* M. Y. Moravcsik. Granice nauki i metoda naukowa // Current Contents. 1990. Vol. 30. nr 3. s. 7-12).
Fizycy wciąż poszukują alternatyw dla teorii kwantowej, która pozwoli im odzyskać utracone podstawy „zdrowego rozsądku” i w spójny sposób wyjaśnić różnicę w zachowaniu układów makroskopowych i mikroskopowych*. (Patrz np. najciekawszą pod każdym względem pracę G. S. Ghirardiego, A. Riminiego, T. Webera Unified dynamics for microscopic and makroscopic system // Phys. Rev. 1986. D34. P. 470–491). Naturalnie próby stworzenia ontologii kwantowej, która doprowadzi do konwencjonalnych koncepcji na poziomie makroskopowym, są całkiem realistyczne. Trzymając się idei paradygmatycznego charakteru nauki, byłoby bardzo lekkomyślnym zaprzeczać a priori możliwościom nowego zrozumienia. Ale cokolwiek by to nie było, trudno mi sobie wyobrazić redukcję kompleksu do prostoty – jest mało prawdopodobne, aby w mikroświecie udało się uciec od zasady niepewności, prawdopodobieństwa i nieprzejawionej rzeczywistości.
Dziś potężny matematyczny i fizyczny formalizm teorii kwantów jest pełen wielu domysłów, fantastycznych interpretacji, wyrafinowanych modeli i tajemniczych formuł, które wbrew osławionemu zdrowemu rozsądkowi działają i otwierają absolutnie oszałamiające perspektywy.
Co więcej, tranzystory, lasery, komputery i większość współczesnej technologii powstały właśnie dzięki rozwojowi zasad teorii kwantowej. Aby zrozumieć skalę zastosowań teorii kwantowej wystarczy powiedzieć, że 30% produktu narodowego Stanów Zjednoczonych Ameryki opiera się na wynalazkach wykorzystujących efekty kwantowe.
Teoria kwantowa obfituje w wiele faktów, które są niezgodne z zasadami konstruowania „normalnej” nauki.
- Słynne równanie Schrödingera jest rodzajem objawienia - światowej tajemnicy, którą jego zwolennicy zaczęli pilnie rozwiązywać.
- Obiekt kwantowy może zachowywać się zarówno jak fala, jak i cząstka. Z tego powodu w mechanice kwantowej pojawił się termin „dualizm”, podkreślający potrzebę komplementarnego opisu badanych obiektów, ale częściowo noszący „pozostałości” podejścia klasycznego.
- Falowa lub materialna natura obiektów zależy od sposobu, w jaki obiekt jest obserwowany. Koncepcja dualizmu korpuskularno-falowego odnosi się bardziej do obserwacji, stanu i opisów uzupełniających niż do natury obiektów kwantowych.
- Louis de Broglie wprowadził koncepcję „fal prawdopodobieństwa” i zasugerował dualizm cząsteczno-falowy mikroobiektów (1923). Właściwości falowe (częstotliwość, długość fali) mają nie tylko fotony, ale także elektrony i wszelkie inne cząstki materii, a także cząstki korpuskularne (energia, pęd). „Fale prawdopodobieństwa” są kojarzone z dowolnymi obiektami i odzwierciedlają ich kwantową naturę. Im większa masa cząstki i jej prędkość, tym krótsza długość fali de Broglie'a. Potwierdzenie hipotezy de Broglie'a uzyskano w 1927 roku w doświadczeniach D. Thompsona, K. Davissona i L. Germera.
- Potwierdzona eksperymentalnie koncepcja De Broglie'a o podwójnej naturze mikrocząstek – dualizmie cząsteczkowo-falowym, zasadniczo zmieniła koncepcję wyglądu mikroświata. Pojawiła się potrzeba teorii, w której falowe i korpuskularne właściwości materii nie będą działać jako wykluczające się, ale jako wzajemnie uzupełniające się. Podstawą takiej teorii – mechaniki falowej, czyli kwantowej – była koncepcja de Broglie’a. Znajduje to odzwierciedlenie w nazwie „funkcja falowa” dla wielkości opisującej stan układu w tej teorii. Kwadrat modułu funkcji falowej określa prawdopodobieństwo stanu układu, dlatego też o falach de Broglie'a często mówi się jako o falach prawdopodobieństwa (a dokładniej o amplitudach prawdopodobieństwa).
- Według Maxa Borna „nie można wyprowadzić równania falowego w sposób ściśle logiczny; formalne kroki prowadzące do tego są w istocie jedynie pomysłowymi domysłami”. (* M. Born. Fizyka atomowa. Science, M., 1981).
- Ten sam Max Born znalazł rozwiązania równania Schrödingera, wykorzystując statystyczną interpretację funkcji falowej, ale jednocześnie mechanika kwantowa nabrała w końcu „mistycznego” wyglądu.
- R. Feynman w swoim wykładzie noblowskim głosił zupełnie nowe podejście do tworzenia nauki: „...Być może najlepszym sposobem na stworzenie nowej teorii jest odgadywanie równań, bez zwracania uwagi na modele fizyczne i wyjaśnienia fizyczne. ”
- W. Heisenberg odkrył nową wersję formalizmu mechaniki kwantowej: za pomocą rachunku macierzowego i tzw. „relacji niepewności” spory i namiętności, wokół których do dziś nie ucichają.
W przeciwieństwie do zasad nauki klasycznej podanych na początku tej książki, teoria kwantowa i nowa fizyka zbudowane są na nowym paradygmacie charakteryzującym się następującymi ideami:
- idea holizmu - jedność i integralność wszystkiego, co istnieje, w tym jedność i integralność świadomości i bytu;
- idea achroniczności świata kwantowego;
- wielopoziomowa rzeczywistość i świadomość;
- obecność stanów splątanych i powiązań nielokalnych;
- obecność związków bezprzyczynowych, indeterminizm;
- możliwość dematerializacji i rematerializacji badanych obiektów, czy raczej stanów;
- zasady dodatkowości i niepewności;
- osobowość i umowność wiedzy;
- wpływ świadomości obserwatora na wyniki obserwacji.
Charakter statystycznego charakteru teorii kwantowej ma kilka wyjaśnień:
- Według Louisa de Broglie prawa statystyczne można sprowadzić do dynamicznych;
- A. Einstein i M. Born wprowadzili koncepcję zespołów kwantowych w celu uwzględnienia statystyki;
- W kopenhaskiej interpretacji Nielsa Bohra statystykę uważa się za podstawową właściwość obiektów w mikroświecie. Ta ostatnia koncepcja stała się najbardziej rozpowszechniona wśród fizyków.
Zasada niepewności leżąca u podstaw teorii kwantowej zasadniczo podważa wiarę we wzrost „obiektywności” i „dokładności” pomiarów fizycznych. Najważniejszym wnioskiem z teorii kwantów jest fundamentalna niepewność wyników pomiarów, a co za tym idzie niemożność ścisłego i jednoznacznego przewidywania przyszłości.
Chciałbym zwrócić uwagę na fakt, że relacja niepewności W. Heisenberga poddaje w wątpliwość także klasyczne pojęcie przyczynowości. Rzeczywiście, możemy wyznaczyć współrzędną obiektu kwantowego z absolutną dokładnością, jednak w momencie, gdy to nastąpi, pęd przyjmuje całkowicie dowolną wartość. Oznacza to, że obiekt, którego położenie udało nam się zmierzyć absolutnie dokładnie, natychmiast przemieszcza się tak daleko, jak nam się podoba. Lokalizacja traci swoje znaczenie: pojęcia stanowiące podstawę mechaniki klasycznej ulegają głębokim zmianom w trakcie przejścia do teorii kwantowej. Świat kwantowy w ogóle nie zna czasu ani prędkości, tutaj wszystko dzieje się natychmiast i jednocześnie!
Pod wpływem sił zewnętrznych obiekt kwantowy nie porusza się po określonej trajektorii zgodnie z mechaniką Newtona, ale z pewnymi prawdopodobieństwami po wszystkich możliwych trajektoriach jednocześnie. W innym języku dostępne są dla niego „wszystkie ścieżki”. W tym przypadku nie ma sensu mówić o znaczeniu parametrów ruchu elektronu w danym punkcie przestrzeni, ponieważ porusza się on jednocześnie we wszystkich kierunkach. Czyż nie stąd bierze się wspaniała żydowska intuicja: „Bóg zna wszystkie sposoby i na wszystkie sposoby należy Mu służyć?” Rzeczywiście, układy kwantowe są w pewnym sensie wolne od wyboru, a dokładniej wybierają wszystkie możliwości na raz.
Równania teorii kwantowej można w równym stopniu zastosować do mikro- i makroobiektów. Zasada komplementarności Bohra jest szersza, niż jest to interpretowane w podręcznikach fizyki: charakteryzuje nie tylko zachowanie obiektów kwantowych, ale także rzeczywistą wiedzę o świecie wielowarstwowym. O jej uniwersalności świadczy fakt, że samo istnienie teorii kwantowej jest możliwe tylko w takim stopniu, w jakim istnieją obiekty klasyczne. Zgodnie z uogólnioną zasadą komplementarności i uogólnionym twierdzeniem Gödla jedna rzeczywistość z konieczności uzupełnia inną rzeczywistość, w przeciwnym razie jakakolwiek próba doprecyzowania opisu rzeczywistości prowadzi do niekompletności i zawężenia samego pojęcia „rzeczywistości”.
Problem z kopenhaską interpretacją mechaniki kwantowej polega na tym, że łączy ona czystą kwantowość obiektów z klasycznością urządzeń obserwacyjnych, czyli interpretacja ta jest przybliżeniem półklasycznym. Bardzo wyraźnie pisze o tym V. A. Fok: „Samo pojęcie stanu interpretuje się... tak, jakby należało do przedmiotu atomowego samego w sobie, w oderwaniu od środków obserwacji. Taka absolutyzacja pojęcia „stanu kwantowego” prowadzi, jak wiadomo, do paradoksów. Paradoksy te wyjaśnił Niels Bohr wychodząc z założenia, że niezbędnym pośrednikiem w badaniu obiektów atomowych są środki obserwacyjne (przyrządy), które należy opisać klasycznie”*. (* Przedmowa V. A. Focka do książki P. Diraca „Principles of Quantum Mechanics”).
W obecnym stanie teorii kwantowej nie są już potrzebne ukłony w stronę fizyki klasycznej, a to prowadzi do owocnych „szalonych pomysłów”, bez których rozwój nauki nie jest możliwy. Nie można tworzyć niekończących się plam, wlewając młode wino do zniszczonych bukłaków - stąd ewerettyzm i inne nowe interpretacje teorii kwantowej (patrz poniżej).
Musimy mieć świadomość, że całkowite odrzucenie klasycznych koncepcji starej fizyki prowadzi do radykalnej zmiany światopoglądu - do przyjęcia nowego paradygmatu istnienia kwantowych stanów splątanych, niemożliwego i „nienaturalnego” z punktu widzenia klasycznej fizyki fizyka, mówiąc najprościej – niematerialna. Co więcej, takie stany nie są teoretycznymi abstrakcjami czy symbolami matematycznymi, ale elementami nowej „transcendentalnej” rzeczywistości, która nie ma nic wspólnego z ciałami klasycznymi. Należy tu podkreślić bardzo precyzyjną koncepcję językową „ciała” jako bytu zlokalizowanego w przestrzeni i czasie, podczas gdy obiekty prawdziwie kwantowe są w każdym sensie „bezcielesne”!
Czy poprawne jest interpretowanie świata kwantowego jako istniejącego obiektywnie? Choć na to pytanie nie ma jeszcze jednoznacznej odpowiedzi, coraz większa liczba fizyków skłania się ku odpowiedzi pozytywnej. Co więcej, fizycy modernistyczni uważają, że świat klasyczny powstaje dopiero wtedy, gdy świadomość wybierze go jako jedyny lub jeden z możliwych światów równoległych.
W tym przypadku „klasyczna rzeczywistość” okazuje się jedynie projekcją wielowymiarowej formacji, wybranej przez świadomość obserwatora i reprezentuje spojrzenie na świat kwantowy z jednego z możliwych punktów widzenia. W świecie kwantowym wszystkie alternatywy obiektywnie współistnieją.
Trudno mi zgodzić się z twierdzeniem, że „rzeczywistość fizyczna” jest subiektywna na poziomie kwantowym, gdzie współistnieją różne „alternatywne możliwości”, tworząc w teorii sumy o dziwnych, złożonych wagach. Można oczywiście wątpić w taką rzeczywistość kwantową, można uważać teorię kwantową wyłącznie za procedurę obliczeniową służącą do obliczania prawdopodobieństwa, ale ja przyjmuję zasadniczo inny punkt widzenia: różne poziomy rzeczywistości podlegają nie tylko różnym teoriom, ale są nieporównywalnymi poziomami rzeczywistości.
Ostrożnie unikam tu pojęcia „rzeczywistości obiektywnej”, gdyż rzeczywistość kwantowa, jak mi się wydaje, wykracza poza znaczenia zawarte w nieistniejącej „obiektywności” – nieistniejącej ze względu na jej absolutną transcendencję, idealność, bezcielesność, boskość. Przecież o „obiektywności” można mówić tylko z pozycji Boga – tak jak mówić o „prawdzie”, którą umysł totalitarny zwykle twierdzi.
Odmowa obiektywizmu nie tylko nie prowadzi do relatywizmu, ale wręcz przeciwnie, otwiera nowe, wspaniałe światy do badań, w tym systemy czysto kwantowe w stanie nielokalnym, inne poziomy rzeczywistości i liczne zjawiska uważane za mistycyzm, ezoterykę i magię. Nawiasem mówiąc, odrzucenie tego ostatniego jest również nieodłącznie związane z tym samym totalitarnym umysłem.
Kwantowa ekspansja rzeczywistości, a także mistyczne poszerzanie świadomości, uzupełniają się, poszerzając horyzonty wiedzy, włączając w rzeczywistość stany kwantowe i czyniąc je przedmiotami podejścia naukowego. Liczne zjawiska oświecenia, jasnowidzenia, percepcji pozazmysłowej, telepatii, materializacji i dematerializacji, placebo, terapii modlitewnej, praktyk duchowych lub ezoterycznych również stopniowo stają się takimi.
Po krótkim wstępnym opisie podstawowych zasad rzeczywistości kwantowej przejdziemy do niektórych szczegółów jej „wewnętrznego układu”.

Opisuje oddziaływanie cząstek elementarnych w oparciu o uniwersalną koncepcję skwantowanego pola fizycznego. Na bazie tej gałęzi fizyki powstała klasyczna teoria pola, znana dziś jako stała Plancka.

Notatka 1

Podstawą badanej dyscypliny była koncepcja, że absolutnie wszystkie cząstki elementarne stają się kwantami odpowiednich pól. Koncepcja pola kwantowego powstała na podstawie ukształtowania się pomysłów na temat tradycyjnego pola, cząstek, ich syntezy, a także wniosków w ramach teorii kwantowej.

Kwantowa teoria pola działa jak teoria, w której istnieje nieskończona liczba stopni swobody. Nazywa się je również polami fizycznymi. Poważnym problemem teorii kwantowej było stworzenie jednolitej teorii, która zjednoczyłaby wszystkie pola kwantowe. Obecnie w teorii najbardziej podstawowymi polami są te związane z bezstrukturalnymi cząstkami podstawowymi. Te mikrocząstki to kwarki i leptony, a także pola powiązane z nośnikami kwantów czterech podstawowych oddziaływań. Badania prowadzone są z bozonami pośrednimi, gluonami i fotonami.

Cząstki i pola teorii kwantowej

Ponad sto lat temu powstały podstawowe pojęcia fizyki atomowej, które z biegiem czasu były kontynuowane w fizyce kwantowej, formułując teorię pola. Istnieje dwoistość teorii klasycznej. Powstał na początku XX wieku. Cząstki uważano wówczas za małe grudki energii, z których powstaje materia. Wszystkie poruszały się według dobrze znanych praw mechaniki klasycznej, które szczegółowo opisał wcześniej w swoich pracach brytyjski naukowiec Izaak Newton. Następnie Faraday i Maxwell wzięli udział w dalszych badaniach. Stworzył prawa dynamiki pola elektromagnetycznego.

W tym samym czasie Planck po raz pierwszy wprowadził do nauk fizycznych pojęcie promieniowania cząstkowego, kwantowego, aby wyjaśnić prawa promieniowania cieplnego. Fizyk Albert Einstein następnie uogólnił tę koncepcję dyskretności promieniowania Plancka. Zasugerował, że taka dyskretność nie jest związana z konkretnym mechanizmem interakcji pomiędzy promieniowaniem a materią, ale jest nieodłącznie związana na poziomie wewnętrznym z samym promieniowaniem elektromagnetycznym. Promieniowanie elektromagnetyczne to kwanty. Teorie takie wkrótce otrzymały potwierdzenie eksperymentalne. Na ich podstawie wyjaśniono prawa efektu fotoelektrycznego.

Nowe odkrycia i teorie

Około 50 lat temu wielu fizyków nowej generacji próbowało zastosować podobne podejście do opisu oddziaływań grawitacyjnych. Nie tylko szczegółowo opisali wszystkie procesy zachodzące w warunkach planety, ale także zwrócili swoją uwagę na problemy powstania Wszechświata, formułując teorię Wielkiego Wybuchu.

Kwantowa teoria pola stała się uogólnieniem mechaniki kwantowej. Mechanika kwantowa wreszcie stała się kluczem do zrozumienia najważniejszego problemu atomu, w tym otwierając drzwi do badań innych naukowców nad zrozumieniem tajemnic mikroświata.

Mechanika kwantowa pozwala nam opisać ruch elektronów, protonów i innych cząstek, ale nie ich powstawanie lub niszczenie. Okazało się, że jego zastosowanie jest poprawne tylko do opisu układów, w których liczba cząstek pozostaje niezmieniona. Najciekawszym problemem elektrodynamiki była emisja i absorpcja fal elektromagnetycznych przez naładowane cząstki. Odpowiada to tworzeniu lub niszczeniu fotonów. Teoria wykraczała poza zakres jej badań.

Na podstawie początkowej wiedzy zaczęto opracowywać inne teorie. Dlatego w Japonii elektrodynamikę kwantową uznano za najbardziej obiecujący i trafny kierunek działalności naukowej ostatnich lat. Następnie opracowano kierunek chromodynamiki i kwantową teorię oddziaływań elektrosłabych.

Kwantowa teoria pola uważa za podstawowe następujące teorie:

pola wolne i dualizm korpuskularno-falowy;
interakcja pól;
teoria zaburzeń;
dywergencja i renormalizacja;
całka funkcjonalna.

Skwantowane pole swobodne ma zapas darmowej energii i ma zdolność uwalniania jej w niektórych częściach. Kiedy energia pola maleje, automatycznie oznacza to zanik jednego fotonu o innej częstotliwości. Pole przechodzi w inny stan i następuje spadek fotonu o jedną jednostkę. Po takich kolejnych przejściach ostatecznie powstaje stan, w którym liczba fotonów wynosi zero. Wyzwolenie energii przez pole staje się niemożliwe.

Pole może istnieć w stanie próżni. Teoria ta nie jest do końca jasna, ale jest w pełni uzasadniona z fizycznego punktu widzenia. Pole elektromagnetyczne w stanie próżni nie może być dostawcą energii, ale próżnia w ogóle nie może się objawiać.

Definicja 1

Próżnia fizyczna to stan o niezbędnych i znaczących właściwościach, które przejawiają się w rzeczywistych procesach.

To stwierdzenie jest prawdziwe dla innych cząstek. Można to przedstawić jako najniższą pozycję energetyczną tych cząstek i ich pól. Rozważając pola oddziałujące, próżnia jest najniższym stanem energetycznym całego układu tych pól.

Zagadnienia kwantowej teorii pola

Naukowcy poczynili wiele postępów w elektrodynamice kwantowej, ale nie zawsze można zrozumieć, w jaki sposób zostały one wykazane. Wszystkie te sukcesy wymagają dalszego wyjaśnienia. Teoria oddziaływań silnych zaczęła się rozwijać przez analogię z elektrodynamiką kwantową. Następnie rolę nośników oddziaływania przypisywano cząstkom posiadającym masę spoczynkową. Istnieje również problem renormalizowalności.

Nie można tego uznać za konstrukcję spójną, gdyż zawiera ona nieskończenie duże wartości dla pewnych wielkości fizycznych i nie wiadomo, co z nimi zrobić. Idea zmiany normalizacji nie tylko wyjaśnia badane efekty, ale także nadaje całej teorii cechy logicznego domknięcia, eliminując z niej rozbieżności. Naukowcy na różnych etapach badań napotykają pewne problemy. Dużo czasu zostanie poświęcone na ich wyeliminowanie, gdyż w kwantowej teorii pola wciąż nie ma dokładnych wskaźników.

POLA I KWANTY

Stopniowo początkowa koncepcja pól została uzupełniona o jeszcze bardziej złożoną, tzw. reprezentacja kwantowa. Odkryto, że każde pole ma pewne tzw. kwanty – które jednak można wyjaśnić po prostu: kwanty to fale (lokalnych) zmian natężenia pola, które mogą rozprzestrzeniać się w poprzek pola „tak jak fale oceanu rozprzestrzeniają się po powierzchni oceanu”. Przykład: fale elektromagnetyczne (=fotony) to kwanty = fale rozchodzące się „po powierzchni” pól elektromagnetycznych. Inne rodzaje pól również posiadają swoje kwanty: kwanty pól „silnych” nazywane są mezonami, kwanty pól grawitacyjnych nazywane są grawitonami, kwanty pól „słabych” nazywane są tzw. bozony i wreszcie gluony to kwanty pól gluonowych. Dowolne kwanty to fale rozchodzące się wzdłuż odpowiednich pól. Pola były i pozostają ciągłymi i nieograniczonymi półsubstancjami.

Teoria kwantowa pokazało jedynie, że każde pole jest „pokryte” odpowiednimi kwantami, tak jak ocean pokrywają fale oceaniczne. Ocean jest niespokojny, podobnie jak każde pole!

Ogólnie rzecz biorąc, istota kwantów jest taka. całkiem proste.

Zatem kwanty są zjawiskiem nierozerwalnie związanym z tym czy innym polem i istnieją tylko w obecności pola (podobnie jak fale oceaniczne - istnieją tylko w obecności oceanu). Nie da się oddzielić fali oceanicznej od oceanu i kwantu od pola. Ale jednocześnie ocean nie składa się z fal oceanicznych, a pole nie składa się z kwantów.

Dalej: kwanty dowolnego rodzaju pól mogą przebywać w dwóch różnych stanach: tzw. widoczne i niewidoczne. Niewidzialność to szczególny stan kwantu, gdy kwantu nie można wykryć żadnym instrumentem! (ponieważ ma tzw. minimalną możliwą energię). A kwanty w tzw stan widzialny - mają jakąkolwiek energię większą od minimum, dlatego są łatwo wykrywalne (przyrządami). Na przykład kwantami elektromagnetycznymi w stanie widzialnym (= widzialnymi fotonami) są fotony ultrafioletowe, świetlne, podczerwone, a także fale radiowe itp.

Ogólnie rzecz biorąc, kwanty (=fale w polach) są nośnikami oddziaływań (=przyciągania i odpychania) pomiędzy cząstkami. Wszelkie interakcje cząstek w przyrodzie muszą odbywać się za pośrednictwem wymiany kwantów! Cząstki nie są w stanie oddziaływać bezpośrednio (ponieważ wszystkie cząstki, jak już wspomniano, są bezcielesne i nie mają powierzchni).

Ładunek elektryczny elektronu jest wprost proporcjonalny do liczby niewidzialnych fotonów wytwarzanych stale w polu elektromagnetycznym elektronu w jednostce czasu. Liczba ta jest średnio zawsze taka sama (dla wszystkich elektronów, dla wszystkich protonów i w ogóle dla wszystkich cząstek o ładunku elektrycznym równym plus/minus jeden).

Ciągła wymiana niewidzialnych fotonów pomiędzy elektronami wytwarza siłę wzajemnego odpychania elektronów, co z kolei prowadzi do powstania sił wzajemnego odpychania cząsteczek w makroobiektach. A ze względu na wzajemne odpychanie się cząsteczek makroobiekty mają właściwość gęstości (twardości). Na przykład kamień ma twardość tylko dlatego, że gdy próbujemy go ścisnąć, siły odpychania elektromagnetycznego pomiędzy cząsteczkami kamienia zaczynają gwałtownie przeważać nad siłami przyciągania elektromagnetycznego. Siły te (odpychanie) nie pozwalają nam ściskać kamienia itp. - tworzą twardość w kamieniu.

Generalnie właściwość gęstości (twardości) makroobiektów istnieje jedynie dzięki siłom wzajemnego odpychania się cząstek, które odbywają się poprzez wymianę niewidzialnych kwantów. Same cząstki (i tworzące je pola), jak już wspomniano, są bezcielesne!

Absolutną bezcielesność cząstek można udowodnić także eksperymentalnie: na przykład elektrony przyspieszane w akceleratorze mogą swobodnie przechodzić przez epicentrum protonu, tak jakby proton był przezroczysty. I tak jest naprawdę: Cząstki według współczesnych koncepcji nie mają gęstości (twardości). Gęstość istnieje tylko w makroobiektach, czyli obiektach złożonych z wielu cząstek i powstaje jedynie w wyniku sił odpychania pomiędzy cząstkami. A podstawą wszelkich sił odpychania są ostatecznie wymiany pewnych kwantów pomiędzy pewnymi polami, które są częścią cząstek.

Rodzaje pól istniejących w nieskończonym Wszechświecie są nieskończenie różnorodne, ale wszystkim polom odpowiadają (swoje) kwanty, których wymiana może powodować wzajemne odpychanie się cząstek lub odwrotnie, wzajemne przyciąganie. Wzajemne odpychanie się cząstek leży u podstaw właściwości gęstości (twardości) i objętości makroobiektów. Wzajemne przyciąganie cząstek nadaje makroobiektom wytrzymałość na rozciąganie, a także elastyczność.

Siły przyciągające, które wiążą np. protony i neutrony w jądrze atomu, powstają w wyniku wymiany stale powstających kwantów „silnych” pól (= niewidzialnych mezonów) – tworzących wytrzymałość na rozciąganie jądra atomowego. W stanie widzialnym mezony uzyskuje się (i bada) za pomocą akceleratorów cząstek naładowanych: podczas zderzeń jąder atomowych przyspieszanych w akceleratorze niewidzialne mezony mogą pozyskać dodatkową energię i w ten sposób przekształcić się w w tzw stan widoczny. Istnienie widzialnych mezonów jest pośrednim dowodem na istnienie niewidzialnych mezonów. W podobny sposób istnienie niewidzialnych kwantów udowadnia się dla innych znanych typów pól.

Jak już wspomniano, każdy kwant (= nośnik interakcji) jest falą (lokalnej) zmiany natężenia odpowiedniego pola, rozprzestrzeniającą się wzdłuż (odpowiadającego) pola z określoną prędkością. Na przykład fala elektromagnetyczna (=foton) to fala rozchodząca się w nieograniczonym polu elektromagnetycznym z prędkością światła. Zatem kwant (dowolny) jest falą. Co to jest fala? Każda fala składa się na ogół z ruchu: na przykład fala na powierzchni oceanu to nic innego jak ruch przekazywany z jednej cząsteczki wody oceanicznej na drugą, z drugiej na trzecią itd. Ogólnie rzecz biorąc, fala oceaniczna to ruch falowy, który do realizacji wymaga obecności oceanu. Foton jest również ruchem (falowym), a ruch ten wymaga obecności pola elektromagnetycznego, przez które ten ruch (foton), podobnie jak fala, może się rozchodzić. Kwanty wszystkich innych typów pól mają podobną strukturę. Oznacza to, że dowolne kwanty są falami przemieszczającymi się wzdłuż odpowiednich pól. Istotą wszelkich fal jest ruch.

Z książki Metamorfozy władzy przez Tofflera Alvina

POZA WIDOKIEM Od jednego krańca Stanów Zjednoczonych do drugiego cała przestrzeń jest teraz pokryta śladami wielomilionowego przeciągania liny – gigantycznych firm przemysłowych, takich jak Nabisco, Revlon, Procter & Gamble,

Z książki Sekrety przestrzeni i czasu autor Komarow Wiktor

Pola cechowania Odkrycie multipletów postawiło przed fizykami nowe zadanie: potrzebę rozróżnienia, w jakim stanie aktualnie znajdują się te wzajemnie przekształcające się obiekty. Znaleziono rozwiązanie - nałożenie na układ określonego pola fizycznego.

Z książki Science Fiction i Futurologia. Książka 2 przez Lema Stanisława

Problematyczne dziedziny fikcji

Z książki Nowy umysł króla [O komputerach, myśleniu i prawach fizyki] przez Penrose'a Rogera

Kwantowa teoria pola Przedmiot znany jako kwantowa teoria pola powstał z połączenia idei szczególnej teorii względności i mechaniki kwantowej. Kwantowa teoria pola różni się od standardowej (tj. nierelatywistycznej) mechaniki kwantowej tym, że

Z książki Radziecka wioska [Między kolonializmem a modernizacją] autor Abaszin Siergiej

Z książki Umysł procesowy. Przewodnik po łączeniu się z Umysłem Boga autor Mindella Arnolda

Pola magnetyczne Ziemi Obiekty takie jak ładunek elektryczny lub magnes są otoczone liniami siły, które pokazują ich wpływ na inne obiekty. Pola siłowe istnieją tylko w wyobraźni. Są to koncepcje, idee matematyczne, które pozwalają naukowcom na wizualizację

Z książki Quantum Mind [Granica między fizyką a psychologią] autor Mindella Arnolda

Linie twojego pola Nasza wyobraźnia nadaje kształt polom jak bytom. Jeszcze zanim nasi przodkowie dowiedzieli się o magnetyzmie, zrozumieli, że napędzają nas pola sił widmowych - Tao, Tai Chi, grawitacja i elektromagnetyzm. Kiedy myślimy o polu ziemi, nasza wyobraźnia

Z książki Logika: podręcznik dla szkół prawniczych autor Kiriłłow Wiaczesław Iwanowicz

Pola charakterystyczne W poprzednim rozdziale mogłeś wyczuć, że każdy z nas ma określoną obecność lub pole. Twoje ziemskie skojarzenie z obecnością tego pola tworzy to, co nazywam twoim „charakterystycznym polem”. To związane z ziemią

Z książki Architektura i ikonografia. „Ciało symbolu” w zwierciadle klasycznej metodologii autor Vaneyan Stepan S.

LICZBY JAKO POLA Zanim pomyślimy o dziedzinach matematyki, fizyki i psychologii, rozważmy codzienne użycie terminu „pole”. Większość z nas myśli o polu jako o kawałku ziemi przeznaczonym do tego czy innego użytku, na przykład jako pastwisko.

Z książki Projekt „Człowiek” autor Meneghetti Antonio

Pola w matematyce Matematycy posługują się także pojęciem pola1. Pole liczbowe jest również rodzajem planszy do gry. Obowiązują tu specjalne zasady, z których najprostsze to dodawanie i odejmowanie. Rozważmy na przykład pole szeregu dodatnich liczb rzeczywistych, a następnie

Z książki autora

Zasady pola liczbowego Pamiętaj, że na danym polu mogą odbywać się tylko te gry lub procesy, które spełniają jego zasady. Jakie zasady obowiązują w polu liczbowym? Tutaj są. 1. Zamknięcie. Pierwsza zasada pola liczbowego jest regułą wszystkich pól: wszystkiego, co się na nim dzieje

Z książki autora

Pola świadomości Niektórzy ludzie nie lubią wykresów, projekcji lub pól takich jak te omówione powyżej. Nie uważają ich za interesujące. Ale podobają mi się, ponieważ uważam ten wykres za coś więcej niż tylko ilościowy opis naszej zdolności do liczenia rzeczywistego i...

Z książki autora

Jak pola stają się cząstkami Nasze badanie idei z fizyki i psychologii pozwala mi wyjaśnić, w jaki sposób można wykorzystać energię do tworzenia cząstek materialnych. Prawdopodobnie pamiętasz równanie energii atomowej E = mc2. W oparciu o naszą wiedzę o tym, jak energia może tworzyć

Z książki autora

§ 5. POLA WYWODU 1. Pojęcie i konstrukcja pól argumentacji Uczestnicy (podmioty) argumentacji – zwolennik, przeciwnik i słuchacze – dyskutując nad kwestiami kontrowersyjnymi, reprezentują odmienne poglądy dotyczące tez i antytez, argumentów i metod

Z książki autora

Semantyczne pola ikonografii Podążajmy jednak dalej za jego własną – teoretyczną (czyli metajęzykową) – narracją. Już wkrótce zrozumiemy, co kryje się za ideą „pola semantycznego”, które pochłaniają formalnie odmienne obrazy, które oddziałują na siebie i

Z książki autora

4.1.3. Rodzaje pola semantycznego Klasyfikując pole semantyczne, wyróżniamy jego trzy typy: Pole semantyczne biologiczne, czyli emocjonalne, jako elementarna forma poznania, odnosi się do wszystkiego, co jest odzwierciedlone, łącznie z aspektami seksualności i agresywności. Ten -