Содержание

1. Введение.

2. Проблема объекта исследования.

3. Физическое пространство. Физическая форма.

4. Парадоксы квантовой теории - физическая форма квантового явления.

4.1. Принцип неопределенности. Время.

4.2. Редукция волновой функции.

4.3. Физическая информация, роль сознания.

5. Заключение.

Список литературы.

1. Введение.

В недавнем методическом обзоре современного состояния интерпретации квантовой физики А.А. Гриб [1, с. 1337] констатировал: успехи в квантовой теории таковы, «что ни у кого в физическом обществе не возникает сомнений в правильности её математического аппарата, позволяющего делать... замечательные предсказания. Раскол в физическом обществе начинается тогда, когда делаются попытки понять этот математический аппарат, т.е. дать его интерпретацию на обычном языке».

Близкие характеристики состояния квантовой теории имеются в обзорах и статьях [2-11]. Но указанная проблема возникла еще во времена становления квантовой теории. В. Гейзенберг [12] отмечает, что копенгагенская интерпретация квантовой теории начинается с парадокса. Она исходит, с одной стороны, из положения, что мы должны описывать эксперименты в понятиях классической физики, и с другой — из признания, что эти понятия не точно соответствуют природе. Противоречивость этих исходных положений обусловливает статистический характер квантовой теории. На это заметим, что если статистический характер квантового явления определяется его природой, то оно не будет противоречить классической физике, или же необходимо заключить, что физическая природа квантового явления не определена.

Аналогичную ситуацию находим в [10]. Гринштейн Дж., Зайонц А. подчеркивают, что квантовая механика стала одной из основных составляющих науки. «Однако, теория стойко не поддается интерпретации» [10, с. 16]. И далее основное содержание их работы посвящено оправданию фейнмановского тезиса «никто не понимает квантовую механику», объяснению особого положения квантовой теории. Показателен стиль как это они делают [10, с. 17]: «Все представления человека выражаются в терминах классических понятий, возникших из непосредственного опыта, которым он обладает. Но квантовый мир является принципиально неклассическим. Поэтому квантовая реальность не может быть понята в рамках прежних понятий — даже в принципе». Это оксюморон, с психологической точки зрения представляет собой способ разрешения необъяснимой ситуации. В конечном итоге авторы делают вывод, что в действительности интерпретация квантовой теории осталась столь же не ясной, как и прежде. Даже эксперименты не решили проблем. «Напротив, по нашему мнению, современные исследования сделали парадоксальный характер теории только более очевидным. ...квантовые явления вынуждают нас к радикальному пересмотру наших представлений о физическом мире, пересмотру, который пока не достигнут ни в каком смысле. Наша цель не состоит в том, чтобы выполнить эту задачу, поскольку мы понятия не имеем, как это могло бы быть сделано» [10, c. 18]. Как это могло бы быть сделано известно: необходимо соблюдать требования методологии исследования — определять не только предмет, но и объект исследования — именно этого нет ни в квантовой теории, ни в космологии.

Анализируя противоречия квантовой механики А. Никулов резюмирует [13, c. 35]: "Квантовая механика это самая успешная теория, но также и самая путаная теория". При наличии явных противоречий в самой теории большинство ученых "понимать отказывается и, несмотря ни на что, продолжает верить в квантовую механику. Наука невозможна без веры". К сказанному добавим: в основе всякой веры зримо или нет лежит общемировозренческая парадигма, которая и дает онтологические основания и успеху, и противоречиям теории. Принятая физиками парадигма: материя — единственная реальность, не позволила определить природу квантового явления, соответственно, не позволила решить главную проблему квантовой механики: согласовать реальную неопределенность с реальным детерминизмом. Можно констатировать два полюса оценки квантовой теории: самая успешная из физических теорий («непостижимая эффективность квантового формализма») — самая непонятная из физических теорий (квантовая механика наполнена мистериями).

В своем заключении А.А. Гриб [1, с. 1350] отдает предпочтение копенгагенской интерпретации как наиболее разработанной и согласующейся со всеми наблюдениями в микромире и пишет: «Неприятие копенгагенской интерпретации теми или иными физиками обусловлено материалистическими философскими предрассудками, что вряд ли может считаться серьёзным аргументом против её интерпретации». Но «материалистический предрассудок» сводится к пониманию реальности, и оказывается, что именно материя - единственная реальность. Квантовая теория входит в противоречие с этим пониманием реальности, откуда и появляются элементы мистики. Если квантовая теория согласуется со всеми наблюдениями в микромире, но противоречит материалистической реальности, почему бы не поставить вопрос об этой реальности.

Д.Н. Клышко [2, с. 977] поясняет, что в интерпретацию формализма и эксперимента «...входят словесные определения символов и описания идеализированных моделей, наглядные образы и рисунки. К этой составляющей примыкают философия, гносеология, семантика и т.д.». Но на поверку оказывается, что философия «примыкает» в таком же парадоксальном тесном переплетении материализма (в форме исходной парадигмы физики: материя — единственная реальность) и идеализма (позитивизма, приводящего квантовую теорию к мистике, оправдывающую мистику). Необходимость наглядных образов, рисунков, иллюстрирующих идеальные модели квантовой теории только постулируется. Это следует подчеркнуть, т.к. «наглядный образ», «наглядная модель» и есть «физическая форма» явления.

В целом, судя по цитируемым работам и обзорам [1-13], причин современного парадоксального состояния квантовой теории (и вообще кризисного состояния теоретической физики) две, теснопереплетенные и взаимосвязанные: философская (не определена реальность, исходная субстанция, физическая форма) и методологическая (не определен объект исследования).

2. Проблема объекта исследования.

А.Ю. Севальников [14], дав философский анализ проблем квантовой механики, делает вывод, что требуется отказ от классической идеи субстанциональности — идеи независимого существования объектов, что, в свою очередь, требует перехода к многомодусной картине бытия, или к идее полионтической реальности (полионтическая парадигма, отправными пунктами которой являются концепции Гейзенберга и Фока). Однако отказ от субстанциональности чреват потерей реальности, что и демонстрирует копенгагенская трактовка квантовой механики. Призыв к полионтичности связан с тем, что проблемы квантовой механики в рамках моноонтичности за последние сто лет не то что решаются, а нарастают с каждым экспериментом. Странным во всей дискуссии по проблемам квантовой теории выглядит то, что не ставится под сомнение принятая парадигма, определяющая субстанцию. Материя - единственная реальность? С точки зрения методологии научного исследования неверная исходная субстанциональная парадигма неверно определяет в первую очередь объект исследования — атрибут любого научного исследования. Индетерминизм, ненаблюдаемость, «одновременный» проход частицы через две щели, претензия на необходимость «непонимания» или особого понимания квантовой теории и т.п. - это следствия неопределенности с исходной субстанцией, неопределенности объекта исследования, говоря федулаевско-гегелевской терминологией [15] — это признак отсутствия физической формы квантового явления.

Уже сто лет физика, в т.ч. квантовая теория и космология, развиваются на основе парадигмы — материя — единственная реальность. И все это время квантовая теория сталкивается с ситуацией, когда «неналичное налично», «недействительное действительно». Если недействительное и действительное налично, что мешает признать, что мнимое (якобы недействительное) реально. Особенно странным неприятие мнимого как реального выглядит на фоне признания многими сторонниками квантовой теории «психологии», «сверхчувственного», «трансцендентного» и т.п. Логические противоречия, возникающие в последнем случае, рассмотрены А. Никуловым [13].

Если мнимое - составная часть реальности, то отпадает необходимость в полионтичности для конструирования бытия. Более того, если оказывается, что в квантовой теории без «психологии», «сверхчувственного», «трансцендентного» не обойтись, почему бы не поставить под сомнение справедливость парадигмы «материя — единственная реальность». Тем более, что введение «сверхчувственного», «трансцендентного» как слоя реальности можно принять только по договоренности, т.к. без субстанциальности нет объективности, в итоге невозможно определить физическую форму природного явления.

Д.Н. Клышко, А.И. Липкин [16, с. 740] подчеркивают: “мы полагаем, что "понимание", отсутствие которого волновало В.Гейзенберга, связано с построением онтологических моделей квантово-механических процессов и объектов”. Но выделение объектов и было бы определением физической формы явления, однако авторы и не заметили, что выделяя в качестве "первичных идеальных объектов" (ПИО) механические и квантовые частицы (электрон, фотон и т.п.), поле и волны, утверждают парадигму: материя – единственная реальность, как само собой разумеющееся. Хотя дальше и пишут, что "...с определением "первичных идеальных объектов" дело обстоит сложнее. Это удается сделать только используя неявный тип определения". Но "неявный тип определения" указывает на отсутствие физической формы, как следствие не адекватности исходной парадигмы. Перечень ПИО предопределен парадигмой: материя — единственная реальность, заданного "совместно и неявно". По итогам предложенных ПИО оказалось [16, с. 259], что квантовая механика неполна, проблема редукции (коллапса) волновой функции до сих пор не решена.

Судя по философскому анализу онтологических проблем физики А.Ю. Севальникова [14] главный не решенный вопрос: «а что есть реальность сама по себе», «что есть сущее». Это значит, что господствующая идея материи как единственной реальности не удовлетворяет физику.

Л.Е. Федулаев [15], осуществив анализ проблемных вопросов физики с позиций гегелевской диалектики, приходит к выводу, что «У нас нет, как и во времена Гегеля, - той самой физической формы, - доступной нашему пониманию модели.... Дело за философией естествознания, но она топчется на месте». Но отдает предпочтение идее первичности материи.

Если обратиться к обзорам космологических проблем за последние 15-20 лет [17-31], то оказывается, что общепринятой модели Вселенной нет, гипотезы одних ученых отрицаются другими, предлагающими свои модели, модели наполнены сингулярностями, нулевыми бесконечностями, тахионами, духами, которые запрещены исходной парадигмой — материя есть единственная реальность.

Л.Е. Федулаев [15] обращал внимание, что в Стандартной модели частица рождается из энергии, излучает энергию, энергия стала выступать в роли субстанции, и подчеркивает — а энергия ведь не субстанция.

Как видим в современной физике катастрофически остро стоит проблема исходной субстанции, в философском плане — физической формы, в методологическом — объекта исследования.

Последняя проблема очень ярко проявлена в космологии, в общей теории относительности (ОТО). Следуя гегелевско-федулаевской методологии научного исследования начинать надо с «понятия», а понятие — это образ объекта действительности, объекта исследования [15, с. 57]. Следовательно начинать надо с выделения объекта исследования и вводить, дать определение «идеального образа объекта» - понятия. Так исследователи и поступают: любое исследование начинается с определения объекта исследования. Но в космологи в этом отношении возник нонсенс, начиная с момента создания ОТО и по сей день. Сто лет назад А. Эйнштейн создав ОТО, определил, что гравитация есть кривизна пространства, масса искривляет пространство. Что здесь является предметом исследования — кривизна пространства, объектом исследования — пространство. Первое требование методики научного исследования: предмет исследования, в данном случае кривизна пространства как его физическое свойство, должен отвечать, соответствовать объекту исследования - физическому пространству. Совершенно очевидный нонсенс в сложившейся в методологии космологических исследований: кривизна пространства — это физическое свойство, но оказалось, что это физическое свойство нефизического объекта. Удивительно, но в течении последующих ста лет, включая сегодняшний день, исследовали гравитацию, массу, материю, поле [17-31], но не физическое пространство. У физиков материя – единственная реальность, если её убрать остается пустое пространство, т.е. то, что не содержит ничего реального и само не может быть физически реальным. Эйнштейновская теория гравитации разработана для «пустого» пространства. Пространство физично единственно в том смысле, что оно наполнено материей, физическим вакуумом, эфиром, «материальным континуумом».

Представительным примером «офизичивания» пространства является идея Ю.С. Владимирова [32]: увязка в единое целое триады пространство – геометрия – материя. Ю.С. Владимиров указывает, что современная физика строится в рамках модели готового (плоского или искривленного) пространства-времени, имеющего характер вместилища всего сущего, необходим переход к реляционной трактовке пространства-времени, т.е. к его пониманию как некой системы отношений между материальными образованиями. В итоге у Ю.С. Владимирова пространство, как и у многих других исследователей, становится физическим фактически в связи с наполнением его «идеализированными (невзаимодействующими) массивными лептонами», дальнейшие отношения строятся уже между материальными образованиями, а пространству снова оставляется роль сцены. Однако реальность физического пространства надо утверждать не за счет реальности материи, которым это пространство наполняется, а реальностью физического пространства как такового, без какого-либо наполнения.

А. Эйнштейн на основе ОТО количественно предсказал, а в 1919 году экспериментально было подтверждено искривление лучей света при их прохождении вблизи Солнца. Сегодня «гравитационное линзирование» – повседневный инструмент исследования астрономов. Это факт и из него однозначно следует, что луч света искривился вблизи звезды потому, что пространство искривлено. Масса вещества, как физическая реальность, могла искривить пространство только в одном случае – в случае физического взаимодействия, что возможно только, если пространство тоже является физическим. Искривить траекторию луча света (фотона) – физической сущности, пространство могло только в одном случае, если пространство само является физической сущностью. Пространство физично и находится в динамическом состоянии, его определенная геометрия, метрика коррелируются с динамикой масс.

В этом случае пространство получает статус первой категории, и может претендовать на роль субстрата мироздания и одновременно выдвигается в исходный объект исследования фундаментальной физики. Именно неправильное определение объекта исследования и привело к многим парадоксам, тупиковым ситуациям в физике.

Совершенно очевидно, что решающую роль в создании данной ситуации сыграла непреклонная вера в исходную парадигму — материя есть единственная реальность. Начинается эта вера с классиков материализма и утверждается нашим образованием, воспитанием, повседневным опытом. Но здесь выявляется интересная деталь. В.И. Ленин по поводу материи утверждал: «единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания» (ссылка по [15]). Это правда, но не вся: если сказано, что нечто есть объективная реальность, ещё не значит, что указана вся реальность. Из «быть объективной реальностью» не выводится обязательно «быть единственной реальностью».

Создание ОТО А. Эйнштейном и было новым определением исходной субстанции: масса искривляет пространство. В физике о кривизне пространства можно говорить только в одном случае, если это физическая субстанция, если пространство физично. Но давление материалистической парадигмы было столь велико, что даже выдающимся умам было легче принять «нечто», чем усомниться в материи, как единственной реальности. В свете сказанного показательна фраза А. Эйнштейна. Анализируя соотношение понятий «эфира» и теории относительности он резюмирует: «...общая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами; таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно общей теории относительности, пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова» [33, c. 690]. Фраза состоит из двух частей. В первой части утверждается: пространство наделено физическими свойствами, пространство является физическим. Но А. Эйнштейн как материалист, и поскольку материя — единственная реальность, физичность пространства обеспечивает введением в него эфира. Этой фразой, указав на новый путь развития физики (физическое пространство реально), А. Эйнштейн, второй частью фразы оставил физику на прежнем пути (материя — единственная реальность), по которому физика идет до сих пор.

Квантовая теория в настоящее время уже ставит задачу «переформулирования взглядов на природу не в терминах материи и энергии, а в терминах информации». Известна обозначенная Дж. Уиллером эволюция взглядов на природу: «все это - частица» - «все это - поля» - «все это информация». Исследователи квантовой информации её суть видят в том, что эта физическая величина как нельзя лучше подходит на роль «первичной субстанции всего сущего», настаивают на необходимости существования «материального» носителя информации. Но поскольку кандидат на такую роль в известном нам материальном мире не очевиден, такое требование несет оттенок мистики. Следовательно назрела необходимость введения новой категории, более общей, чем материя. В понятие материи, в настоящее время расширенное, в виде её форм, вкладываются такие понятия, как вещество, излучение, энергия, различные поля. Но никто не может указать на материю как таковую, мы можем указать только на её виды, формы. Если материя относится к первой категории, все остальное есть производное от неё, она должна существовать и самостоятельно. Последнее обнаружить не удается.

Но есть ещё одно свойство материи, в данном контексте главное, которое указывает на то, что она не является первой категорией, а является производной от чего-то – это движение, как неотъемлемое условие её существования, её атрибут. Понятие первой категории не должно требовать для своего существования дополнительных условий, и именно требование движения как необходимого условия существования материи и указывает на его вторичность: что-то более первичное приходит в движение и появляется материя, которая вне этого движения существовать не может. Этим первичным «нечто» может выступать только реально существующее физическое пространство. Оно не требует никаких дополнительных условий для своего существования. Но если пространство реальное, т.е. физическое, оно требует своего определения.

3. Физическое пространство. Физическая форма.

В [34] нами дано следующее определение физического пространства. Физическое пространство – это набор бесконечного числа произвольно ориентированных физических плоскостей. Пространство с бесконечно большим количеством невыделенных элементов. Если нет ни одной выделенной плоскости – это абсолютно однородное и изотропное пространство. А акт спонтанной локальной деформации квантового масштаба (квантовая флуктуация) физической плоскости ведет к выделению элементов пространства, что означает выбор геометрии, образно зарождение определенной геометрии, метрики, симметрии. То, что физическое пространство состоит из бесконечного набора физических плоскостей и через любую точку «проходит» бесконечное количество плоскостей (если можно так выражаться в отношении плоскостей; по другому, каждая точка будет одновременно содержаться в бесконечном количестве пересекающихся плоскостей), вносит в состояния системы элементы, во-первых, дискретности и, во-вторых, случайности, что позволяет системе изменяться «скачком».

Определение пространства как набора точек (континуум) ведет к усложнению модели, т.к. необходимо обеспечить взаимодействие точек, определить причины взаимодействия, которые совсем не очевидны. Выбор же плоскости как исходного элемента физического пространства, используя понятия проективной геометрии, позволяет перейти к веществу, частице. По В.А. Шашлову [35] адроны получаются, когда центром пучка проективных прямых является поверхность Боя. Используя эту идею и представления Франца Германа [36, 37] в проективной геометрии нами в [34] была высказана идея, что флуктуация – пульсирующее растяжение физической точки физической плоскости приводит к одновременному образованию Абсолюта (круг с мнимой поверхностью внутри) и листа Мёбиуса, что в совокупности составляет поверхность Боя, т.е. нуклон. Если плоскость физическая, то Боя уже не геометрический образ материи, а именно адрон, вещество, сама материя. Но в данной модели было не очевидно образование внутри круга мнимой поверхности, т.е. неясно, почему это Абсолют. Отметим, что модель «раздутия точки» использует в своих построениях У. Тёрстон [38, с. 35]: «В двумерном случае раздутие равносильно вырезанию диска и вклейке на его место ленты Мёбиуса». Но, как видим, для образования поверхности Боя здесь также не хватает мнимого диска, т.е. Абсолюта.

Стало ясно, что проблема сводится к определению модели физической плоскости. Вскоре была обнаружена работа П.А. Флоренского [39], в которой он доказал, что физическая плоскость состоит из мнимой части (стороны) и действительной части (стороны). Выражаясь словами П.А. Флоренского, он нашел «в пространстве место для мнимых образов». Добавив к этому его слова, что «на то и существует геометрия, чтобы знанию не быть оторванным от пространственного созерцания» [39, с. 10] и переведя их на федулаевско-гегелевский язык укажем, что П.А. Флоренский нашел физическую форму плоскости. В своем понимании физической плоскости П.А. Флоренский видел связь «основных идей «Мнимостей» с теоретическими концепциями электротехники», указывал, что «теория мнимости обретет физическое и, следовательно, техническое приложение». Показательно его указание, что «Если площадь обычной петли пропорциональна теряемой за один цикл периодического процесса энергии (затрата работы на деполяризацию или перемагничивание), то площадь зеркальной петли служит показателем не отбора энергии от исходного энергетического источника, а привнесения её в этот источник» [39, с. 5-6]. Это указание крайне интересно тем, что поверхность Мёбиуса образуется четырьмя треугольными поверхностями (полуконусами), попарно разной площади [36, рис. 9]. Механизм того, что «теория мнимости обретет физическое приложение» заключен в том, что существует искомое движение, меняющее знак площади треугольника и любой другой фигуры. Это движение П.А. Флоренский описывает так: «Предположим, что мы подняли рассматриваемый треугольник АВС над плоскостью Р, т.е., воспользовавшись третьим измерением пространства, перевернули треугольник и снова положили плашмя на плоскость Р....теперь уже он будет лежать не прежней стороной, а оборотной. Легко видеть, что площадь изменила свой знак – потому что изменилось на обратное направление обхода площади. ...Следовательно, переворачивание в третьем измерении и есть искомое движение, меняющее знак площади треугольника... и площади всякой фигуры вообще» [39, с. 17-18]. Но именно переворот фигуры, подобный вышеописанному с соответствующей сменой знака площади, происходит при формировании листа Мёбиуса, т.к. он относится к неориентируемой поверхности. Неориентируемость листа Мёбиуса означает, что если внутри листа будет двигаться плоская несимметричная фигура, то, вернувшись в исходную точку, эта фигура превратится в свое зеркальное изображение [40, с. 303]. Возникает принципиальная возможность выделения-поглощения энергии при рождении адронов в зависимости от последовательности (комбинации) реализации треугольных «петель» - полуконусов Мёбиуса. П.А. Флоренский придавал большое значение описанному движению как природному явлению, приводящему к неконгруэнтности равных геометрических образов: «Эта неконгруэнтность равных геометрических образов имеет, как известно, чрезвычайно важное значение в философии и в естествознании...» [39, с. 18]. Т.о., если плоскость - физическая, то существует принципиальная возможность перехода от её образа к явлениям, которые называются физическими, и в первую очередь квантовыми.

Рассмотрим модель плоскости П.А. Флоренского

формате PDF (366Кб)