Омск 2009 г. 8 страница

Видимо, понимая отсутствие «примиренческой» перспективы у идеи теистической эволюции, многие богословы пошли еще дальше, некритично принимая теорию эволюции со всеми её противоречиями, и в то же время, легко жертвуя «в миссионерских целях» богословским наследием, изменяя некоторые его положения вплоть до деистических воззрений. Вот пример подобных рассуждений: «… мир и материя изначально были созданы такими, что они способны слушать Творца, способны к некой самоорганизации (выд. нами) и возрастанию…материальная вселенная в первое мгновение своего бытия была наделена огромным количеством потенции… Изначально материя творится такой, что может преложиться в нечто другое».[195] Способность материи к самоорганизации[196] автор пытается обосновать на вырванной из текста цитате из «Шестоднева» Василия Великого: «Земля сама собой должна произвести прозябение, не имея нужды ни в каком постороннем воздействии».[197] Но такая интерпретация слов святителя совершенно не соответствует его мысли. Комментируя этими словами 11 стих 1 главы Бытия «И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя по роду…» он, конечно, имел в виду под «посторонним воздействием» не воздействие творческой Божественной силы, а действие чего-то со стороны тварного мира. Василий Великий и говорил эти слова как раз в противовес существующему тогда место языческому поклонению солнцу как творцу растений. Это следует из слов святителя, сказанных непосредственно вслед за цитируемыми: «Поелику некоторые думают, что причина произрастающего из земли в солнце, которое притяжением теплоты извлекает на поверхность земли таящуюся в глубине силу, то земля украшается прежде солнца, чтобы заблуждающиеся перестали поклоняться солнцу и признавать, будто оно дает причину жизни». И то, что святитель эту причину видел только в Боге, а не в сотрудничающей с ним материи, говорят его слова, находящиеся в тексте немного раннее, в начале толкования этого стиха Бытия: «Ибо тогдашний глагол и первое оное повеление сделалось как бы естественным некоторым законом[198] и осталось в земле и на последующие времена, сообщая ей силу рождать и приносить плоды».

В принципе, любые попытки соединить в единое учение материалистические представления и божественное творение неизбежно приводят к одушевлению самой материи и наделению её некой творческой активностью. Цитируемый автор не избежал этой ловушки и наделил такой способностью землю и другие стихии. Рассуждая о православном учении о синергии – сотрудничестве Бога и человека в деле человеческого спасения, - он внезапно стал трактовать это понятие шире: в смысле соработничества Бога и стихий в деле творения. Толкуя Божественные повеления стихиям произвести из себя творение как их диалог, как призыв и отклик, автор делает вывод: «Земля Божиим словом призывается к творчеству, самодеятельности. … Мир, призванный к движению и росту, оказывается соработником Бога».[199]

Святые отцы считали способность к творчеству, способность творить что-то, чего не было раньше, величайшим даром Божиим человеку, носящему Его образ: ««Одному только человеку дано было то, что естественным образом соединено с разумным (началом души) и что открывает разнообразнейшее множество искусств, наук и познаний: земледелие, зодчество и создание (вещей) из ничего, хотя и не из абсолютного небытия, (что свойственно только Богу)».[200] Для святых отцов было немыслимо переносить такое свойство на бездушную материю, они боролись с язычеством, которое такой творческой активностью наделяло солнце, землю и другие стихии. Цитируемый автор, видимо чувствуя близость к язычеству своих воззрений, заранее от него открещивается: «Значит, материя активна, и в её активности нет никакого богоборческого заряда».[201] Конечно, у неодушевленной материи, сотворенной Богом без всяких соработников, не может быть богоборческого заряда, правда, также как и творческого. А вот у богословов иногда встречается и то, и другое. Особенно когда они хотят любой ценой протащить откровенно богоборческую идею эволюции в богословие.

Наука тем более не нуждается в идее соработничества материи и Бога. И не только по тем причинам, о которых мы говорили выше. Еще в эпоху Возрождения были широко распространены убеждения в том, что неживое может «породить» живое. И действительно, из кучи грязного белья в некоторых случаях появлялись мыши и т.д. Но это были ошибки «молодости» науки. Со временем она овладела методическим аппаратом исследований и постепенно изжила из себя такие взгляды, и, заодно отвергнув витализм и гипотезу о биологическом поле, пришла к единственно возможному для материалистической парадигмы выводу, что упорядочивание и сама жизнь в мироздании возникает случайным, нецеленаправленным образом в результате бездушных физико-химическими процессов. Правда оказалось, что законы, по которым эти процессы проходят, запрещают самоупорядочивание. Тогда возникла идея «порядка из хаоса». Но это уже болезнь парадигмальной старости.

Таким образом, проблема возникновения жизни является трудным орешком и для науки, и для богословия. Наука не может преодолеть «невероятности» на пути от неживого к совершенному живому. Богословие не может сопоставить библейскую историю и стратиграфическую колонку. Но для богословия легче, у него все-таки есть надежное основание - Священное Писание, сверхъестественное по своему происхождению и сохраняемое Духом Святым. Это Откровение самого Творца творению и сомнению не подлежит. И поэтому повторим вслед за святителем Филаретом Дроздовым, что даже если в Священном писании будет сказано, что не кит проглотил пророка Иону, а Иона кита, то мы и в это поверим. Поэтому возьмем за основу толкования геологической истории евангельскую родословную Спасителя Иисуса Христа и примем возраст Божьего творения в 7500 лет (по Септуагинте).

С другой стороны, у науки тоже есть свое писание – естественное откровение - сотворенная Богом природа, и она, конечно, не может противоречить своему Творцу. Из этого следует, что согласование двух путей познания творения – одного, идущего сверху, от Творца, другого, идущего снизу, от творения, - рано или поздно будет и эти пути обязательно встретятся.

Но чтобы хоть как-то представить себе образ такой возможной встречи, присмотримся к той материи, о которой мы так много говорили выше. Посмотрим на нее со стороны квантовой механики, сравнительно нового раздела физики, своим появлением потрясшей всю мировоззренческую основу науки.

3.6. Материалистическая парадигма естествознания в свете современной науки.

3.6.1. Обзор основных положений квантовой механики.

Начало квантово – механического «переворота» в физике обычно относят к началу XX века, когда уже никто не сомневался в волновой теории света. В опытах Юнга и других была хорошо продемонстрирована способность света проявлять, в определенных условиях, интерференцию и дифракцию, то есть, вести себя как волна. Тем не менее, Планк показал, что излучение и поглощение света происходит не непрерывно, а определенными порциями – «квантами энергии». В 1905 году Эйнштейн пошел еще дальше. Он предложил гипотезу световых корпускул - квантов (фотонов), летящих в пространстве подобно дробинкам со скоростью света, обладающим энергией пропорциональной произведению постоянной Планка и частоты световой волны - Ε=hν. Гипотеза световых квантов хорошо объяснила фотоэлектрический эффект света и была подтверждена в других экспериментах. Так возник корпускулярно-волновой дуализм природы света.[202]

Эта дилемма приобрела еще более острый характер, когда в 1925 году де Бройль распространил корпускулярно-волновой дуализм и на вещество. Он по аналогии со светом предположил, что с «частицей вещества связана волна материи, точно также как с квантом света связана световая волна, причем соответствие между волновыми и корпускулярными аспектами вновь устанавливается в соотношении Ε =hν».[203] В многочисленных экспериментах по рассеиванию на кристаллах различных элементарных частиц (электронов и протонов) было действительно показано, что с движением этих частиц можно связать распространение волны с длинной λ=h/mv, которая проявляется в свойственных волнам явлениях интерференции и дифракции. Более того, оказалось, что это же справедливо даже для молекулярных пучков атомов водорода и гелия. «А здесь-то мы уже, во всяком случае, имеем дело с материальными частицами; ведь именно из таких частиц, как известно, состоят не только газы, но также и жидкости, и твердые тела».[204] Как говорил Бор, этот результат сам по себе иррационален, так как в данном случае «величины энергии и импульса относятся к точечной, т.е. обладающей пренебрежительно малыми размерами, массе. Напротив, величины λ и v характеризуют бесконечно протяженную во времени и пространстве волну. Трудно представить себе более далекие и несовместимые друг с другом идеи».[205] Но это было только начало неприятностей для «здравого смысла», которые потом последовали одна за другой. Парадоксально, что они всегда появлялись на фоне убедительного прогресса в области теории атома. Собственно говоря, только экспериментальные подтверждения квантовой теории, необычайная точность которых считается до сих пор непревзойденной, всегда спасали ее от уничтожающей критики сторонников «объективной реальности».

Прежде всего, квантовая механика позволила поставить на прочный фундамент «промежуточную» теорию атома Бора (1913 г.). В этой теории он соединил противоречивые положения: постулировал для понимаемой пока еще в рамках «обычной» классической механики частиц - электронов необычные свойства, проявляемые ими в атоме, - строгое квантование энергий орбит, которые они могут занимать, и их стабильность на этих орбитах, хотя движущая заряженная частица в магнитном поле ядра должна терять энергию и падать на него. Гейзенберг считал (1925 г.), что главная причина несостоятельности теории Бора заключалась «в том, что эта теория имеет дело с величинами, полностью ускользающими от наблюдения. Так, теория говорит об орбите электрона и скорости его движения вокруг ярда, вовсе не принимая во внимание то, что мы вообще не можем определить положение электрона в атоме, не разрушив его».[206]

В 20 –30 годах ХХ века трудами многих ученых был выработан математический и логический формализм новой квантовой механики, которая позволила блестяще решить все проблемы в области атомарной и молекулярной физики. Прежде всего, в этом плане надо отметить работы Шредингера и Дирака, которые получили уравнения для волновой функций Ψ в нерелятивистских и релятивистских вариантах соответственно.[207] В известном смысле в этих двух уравнениях содержится вся суть квантовой механики, вернее, вся точность ее предсказаний. В простом случае свободного движения частицы решение этого уравнения, то есть функция Ψ, описывает некоторую волну, поэтому новую механику называли еще волновой механикой.[208]

Становление этой новой механики было триумфальным: в кратчайший срок были решены все накопившиеся к тому времени проблемы в теории атомов, необычайно точно подтвердились предсказания в области спектрального анализа, была обоснована таблица Менделеева и химические свойства его элементов, был открыт подход к энергии, которую позже назвали атомной. Однако, несмотря на все эти успехи в экспериментальном подтверждении новой теории, все попытки осмыслить Ψ-функцию как некую физическую реальность встретились с непреодолимыми трудностями. Первоначально Шредингер попробовал истолковать корпускулярное вещество на примере электронов, как «пакеты» из волн де Бройля, но такая интерпретация оказалась несостоятельной.[209] Также ничем закончилась разработка самим де-Бройлем теории «волны-пилота» частицы. Поэтому после этих и других неудачных попыток трактовать Ψ-функцию в понимании классической физики, пришлось, в конце концов, отказаться от права исследователя задавать природе любые вопросы и мыслить о ней как об объективной реальности, существующей вне рамок человеческой практики.

Общепринятая сейчас интерпретация Ψ-функции была в свое время предложена Борном.[210] С позиций этого толкования «весь ход событий в физической системе определяется вероятностными законами. Тому или иному положению частицы в пространстве соответствует некоторая вероятность, определяемая ассоциируемой с состоянием частицы волной де Бройля». Распространение этой «вероятностной волны» подчиняется уравнению Шредингера. Значение его состоит в том, что оно определяет вероятность любого варианта хода событий при движении частицы, при этом количественно вероятность нахождения частицы в какой-то области равна квадрату модуля комплексной величины Ψ. Важно подчеркнуть, что вероятностный характер законов квантовой механики фундаментален, имеет принципиальное значение и не связан с недостаточностью наших знаний о микромире и о каких-либо «скрытых параметрах», используя которые можно было бы вернуться к детерминистским предсказаниям классической механики.

Естественно, что о «волне вероятности» трудно мыслить в связи с какой-либо физической реальностью, поэтому установилось практическое правило: воспринимать Ψ-функцию в отвлеченном смысле как список всех возможных состояний частицы при их взаимовлиянии (т.е. в состоянии суперпозиции всех вероятных состояний). Использовалось также сравнение Ψ-функции с записной книжкой экспериментатора, в которой параллельно изложены все варианты поведения частицы. В копенгагенской интерпретации квантовой механики,[211] связанной прежде всего с именем Бора, эта отвлеченность и строгое ограничение рассуждений рамками эксперимента стало основой методологического подхода, который оказался в практическом плане наиболее плодотворным.[212]

Для иллюстрации основных положений квантовой механики рассмотрим ставший классическим (в смысле новых представлений) двухщелевой интерференционный эксперимент.[213] Поток параллельно движущихся электронов встречается с непрозрачным экраном с двумя близко расположенными узкими щелями. За первым экраном со щелями находится параллельный ему другой экран, представляющий собой фотопластинку. Прошедшие через щели электроны попадают на фотопластинку и вызывают в ней точечное почернение. В результате длительной экспозиции на фотопластинке появляется определенное изображение. Если мы находимся в рамках «доквантовых» представлений и всегда мыслим электрон как «обыкновенную частицу», но очень маленького размера, то мы вправе ожидать появление изображения в виде двух полос с максимумами напротив щелей в экране. Это интуитивное представление основано на опыте наблюдений за поведением вещественных тел в макромире.

Но в случае с микрочастицами размером с электрон эти представления не оправдываются. В условиях нашего эксперимента при соответствующих геометрических параметрах на фотопластинке возникает целая последовательность полос - интерференционная картина. Ее вид предсказуем и рассчитывается в соответствии с представлениями о волне де Бройля для данной частицы с длиной волны λ=h/mv, где m и v соответственно масса и скорость электрона.[214] Если мы принимаем взгляд на движение электрона как на процесс распространения волны, то в дальнейшем объяснение механизма интерференции не содержит в себе ничего таинственного и сложного. Фронт волны электрона доходит до узких щелей, которые в этом случае становятся источником вторичных когерентных (способных к взаимной интерференции) волн, которые, распространяясь, накладываются одна на другую в том случае, если гребни их совпадают. Если гребни одной волны попадают на впадины другой, то волны сглаживают одна другую и происходит их уничтожение. В результате формируется интерференционная картина. Ее можно предсказать на основании геометрических расчетов, измерив длину хода каждой вторичной волны до рассматриваемой точки фотопластинки. Принципы таких расчетов совершенно элементарны и аналогичны вычислениям условия интерференции для волн совершенно другой природы и масштаба, например для обычных волн на поверхности воды, интерференцию которых можно продемонстрировать наглядно. В целом наш эксперимент с электронами тоже выглядит простым, но, тем не менее, именно он демонстрирует основной узел проблем, характерных для всей квантовой механики.

Собственно говоря, приведенное описание нашего опыта с электронами в принципе идентично интерференционному эксперименту Юнга по обнаружению волновых свойств света. Но свет как волна мыслится все же как-то «проще» (и так мыслили, по крайней мере, со времен Гюйгенса, с XVII века). Для вещественных же частиц это явление выглядит парадоксальным.

В связи с этим рассмотрим внимательно эксперимент с рассеиванием электронов на щелях еще раз. Оставим условия опыта те же, что мы описали выше, но будем теперь следить за динамикой появления пятен на фотопластинке (каждое из которых соответствует попаданию одного электрона в это место эмульсии), меняя время экспозиции. Получим следующую картину. Вначале, при минимальной экспозиции, на фотопластинке появляются отдельные точки, соответствующие месту попадания электрона, в распределении которых трудно распознать какую-либо систему. Но по мере увеличения их количества становится все лучше и лучше видно, что электороны попадают преимущественно в некоторые предпочтительные места пластинки, в тоже время, избегая другие. При увеличении времени экспозиции отдельные точки сливаются в полосы и все отчетливее проявляется интерференционная картина. Если мы перекроем одну щель непроницаемой перегородкой, то интерференционная картина разрушается, и остается только изображение одной полосы напротив оставшейся открытой щели. Если же мы опять откроем обе щели, то интерференционная картина восстанавливается.

Из этих наблюдений можно сделать следующие выводы. В момент попадания в фотопластинку электроны представляют собой, несомненно, локализованные в минимальном пространстве частицы. В то же время, вероятность попадания их распределена по пластинке в соответствии с интенсивностью волны. Именно в этом смысле электрон ведет себя «частично как частица, а частью как волна». Для наблюдения интерференции необходимо, чтобы были открыты обе щели.

Но может быть, волновые свойства частиц проявляются из-за их взаимодействия в общем потоке при одновременном прохождении двух электронов через разные щели? В 1949 году был поставлен эксперимент, который однозначно показал, что волновые свойства не являются свойством коллектива частиц и наблюдаются даже у поочередно летящих электронов.[215] Получается, что в момент прохождения через щель одиночного электрона, который как частица может пройти только через одну из двух щелей, он 1) или «чувствует» открыта или закрыта щель вторая; 2) или «что-то» невидимое проходит через вторую щель и после взаимодействует с электроном, прошедшим через щель первую, вызывая интерференционную картину. Отвергая «чувствительность» электрона на расстоянии, попробуем проверить второе предположение.

Поставим за первым экраном прибор – некий «микроскоп», позволяющий, не закрывая щели, «подсмотреть», что через них проходит.[216] В результате нашего «подсматривания» мы увидим то, что искали - вещественную частицу, проходящую только через одну или через другую щель. Но при этом полностью разрушится интерференционная картина.[217] Возможно, высокоэнергетические кванты света нашего микроскопа возмущают проходящие электроны и они теряют способность интерферировать? Поставим микроскоп только у одной щели, и увидим, что интерференционная картина исчезает тоже полностью, хотя возмущенными в этом случае могут быть только половина электронов.[218] Опять получается, что электрон, проходящий через щель без микроскопа, «знает», что делается у другой щели?

Со времени становления квантовой механики было поставлено множество подобных мыслимых и реальных экспериментов с целью «подсмотреть» за поведением микрочастиц в момент, когда они проявляют свои волновые свойства.[219] И во всех случаях, как только мы получаем некоторую информацию о тех или иных корпускулярных свойствах частицы (например, о траектории частицы, ее импульсе и т.д.), уменьшается проявление волновых свойств. Волновые и корпускулярные свойства, как говорил Бор, взаимно дополнительны: если мы наблюдаем волновые свойства частицы, то корпускулярные свойства не наблюдаются. И, наоборот, при наблюдении корпускулярных свойств волновые исчезают. И никогда вместе.[220] Гейзенберг предложил в качестве общего правила свой принцип неопределенности, «регулирующий» взаимоотношение между волновыми и корпускулярными свойствами, который в терминах нашего эксперимента звучит следующим образом: «Невозможно соорудить аппарат для определения того, через какую щель проходит электрон, не возмущая его до такой степени, что интерференционная картина пропадает».[221] В строгом математическом виде этот принцип связывает между собой пары так называемых канонически сопряженных величин в соотношении неопределенностей Гейзенберга и посредством постоянной Планка h определяет точность их одновременного измерения. Например, для пары таких величин, как импульс и координата, это соотношение определяется следующим образом: «если вы изучаете какое-то тело, и вы в состоянии определить x-компоненту импульса тела с неопределенностью Δp, то вы не можете одновременно определить координату x тела с точностью, больше чем Δx= h/Δp».[222] Важно подчеркнуть, что это соотношение носит принципиальный характер и распространяется на все тела любого масштаба, из него не следует, что могут быть теоретические границы его применения. Однако чрезвычайно малое в масштабе макромира значение величины постоянной Планка h, являющейся согласно соотношению абсолютным пределом точности измерений, ограничивает его практическое применение явлениями микромира. Для обычного размера тел этот теоретический предел точности практически недостижим.[223]

Корпускулярно-волновой дуализм, формализованный принципом неопределенности Гейзенберга, имеет фундаментальное значение и, конечно, не ограничивается рамками правил измерения физических величин. При своем последовательном применении к осмыслению явлений микромира, он неизбежно приводит к пересмотру представлений о самой физической реальности, на которых основывается наше интуитивное мироощущение. Прежде всего это касается закона причинности, который теперь, в силу принципиально-вероятностного характера предсказаний событий в микромире, не может быть использован. Борн считал (1963 г.), «что дуализм «волна-частица» и органически связанный с ним индетерминизм принуждают нас отказаться от любых попыток построить детерминистскую теорию. Действительно, закон причинности, утверждающий, что весь ход событий в изолированной системе полностью определяется состоянием системы в момент времени t = 0, теряет силу, по крайней мере, в смысле классической физики».[224] Волновая функция Ψ, не являющаяся «объективной» физической реальностью в этом «старом» смысле, сама по себе эволюционирует во времени причинно, но события, которые мы можем объективно обнаружить измерением, предсказываются только вероятностно. Более того, последнее касается не только предсказания событий будущего, но и «поствидения» - восстановления событий в прошлом.[225]

Другой «жертвой» новой физики стало изменение наших представлений о микрочастицах в связи с их атрибутами, например, понятием траектории, скорости и т.д. Красноречиво свидетельствует об этом высказывание главы копенгагенской школы Бора (1949 г.): «Любые попытки приписать сущностям атомарного масштаба объективные физические характеристики должны быть оставлены»[226] В данном случае под «объективностью» понимается существование «чего-то» самого по себе, до опыта. Конечно, если мы захотим инструментально исследовать это «что-то», то в зависимости от наших целей (и наших инструментов) обнаружим то, что искали, - частицу с искомыми свойствами. При этом то, «что было» до опыта будет разрушено, и мы так о нем ничего и не узнаем. А раз что-то нельзя инструментально обнаружить, то согласно вышеприведенному высказыванию Бора это не существует. В этой связи приведем также высказывание Уиллера: «ни одно элементарное квантовое явление не существует как явление, пока оно не наблюдается».[227]

В квантовой механике «понятие траектории служит первым приближением, справедливым лишь в том случае, когда распространение волны Ψ можно описывать в рамках геометрической оптики. Например, в камере Вильсона можно визуально наблюдать четкие траектории электронов (и других частиц) высокой энергии благодаря цепочке пузырьков пара в перегретой жидкости. В данном случае каждый пузырек является результатом столкновения («измерения») высокоэнергетической частицы с молекулами жидкости камеры. Когда же геометрическая оптика становится неприменимой, в частности, если мы имеем дело с интерференцией или дифракцией волны Ψ, понятие траектории теряет свою определенность, и мы можем говорить лишь о последовательности положений частицы в трехмерном пространстве…установленных путем измерения (в общем смысле этого слова)». «В промежутках между этими измеренными положениями частицы…в принципе нельзя приписать никакой траектории».[228]

Согласно таким представлениям траектории априорно нет, а распространение волны после щелей в экране нашего двухщелевого опыта есть результат дифракции. Пока мы не обнаружим, что частица попала в точку А, она потенциально присутствует на всей поверхности фотопластинки с вероятностью [Ψ]². Как только частица обнаруживается в этой точке А, вероятность ее нахождения в любой другой точке фотопластинки становится равна нулю. Происходит как бы мгновенное стягивание Ψ-функции из всей занимаемой ей области в точку А. Это таинственное явление, называемое в квантовой физике редукцией, или коллапсом волнового пакета, фактически отражает изменение, вносимое измерением, то есть, реализацией (переходом в объективную реальность) одного из тех потенциальных состояний, полный список которых отражала Ψ-функция. Как же нам в таком случае понимать объективность объективной реальности? Что же в таком случае микрочастица - основа физической реальности? Квантовая механика считает, что объективная реальность это то, что дано нам в измерениях. На второй вопрос Бор ответил так: «частицы – это целостности, расплывчато ограниченные в протяженных областях пространства-времени».[229] Это все, что осталось от доброй старой материи античных атомистов![230]

По существу, в этом высказывании Бора, основанном больше на художественном, чем на рациональном ощущении, формально содержится вся проблематика новой физики, отражающая присутствие в мироздании противоположностей, несводимых ни к каким унифицирующим понятиям классической механики. Физики всерьез шутят, что квантовую механику никто не понимает, но при этом добавляют вторую шутку, объясняющую, как же все-таки эта наука существует: «Вначале долго не понимаешь, а потом привыкаешь». Конечно, это старая студенческая шутка, но она верно отражает кризис в «ламинарном» развитии естествознания, указывающая на трудности восприятия новых знаний в рамках старой материалистической парадигмы.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 12 13 14 151617 Следующая ⇒