Научная картина мира
Как много в мире загадок.
Тьфу, скажет искушенный читатель. Какая пошлость! Уж написал бы лучше "мама мыла раму". Это бы сошло за ретропостмодерн или, на худой конец, за попытку найти новое звучание старых аллитераций.
Но мы проигнорируем мнение этого воображаемого оппонента. Поскольку знаем, что за банальностями часто скрываются непреложные истины, содержание которых уж не доходит до нас, полностью затертое их вербальной формой. Вот и получается, что порой чтобы найти свежую идею достаточно лишь перешерстить известные с детства банальности.
В мире же действительно много удивительного и непознанного. Причем в первую очередь интересует меня в этом контексте не просто непознанное, а именно пропущенное в процессе познания - те белые пятна, которые ученым до сих пор приходится ретушировать, чтобы научная картина мира своей фрагментарностью не походила на облитую кислотой "Данаю". Да, современная наука рвется вперед, оставляя позади себя все новые и новые рубежи. Но так рвется вовремя сдать дом бригада нерадивых строителей, не заботясь о том, долго ли простоит здание после подписания Акта выполненных работ. Так ленивый ребенок заметает мусор под диван и утрамбовывает вещи плечом в стенной шкаф. Многие современные физические теории похожи на комнату такого вот ребенка. При внешнем осмотре все выглядит более чем благопристойно. Но стоит открыть дверцы шкафа, и вы уже корчитесь на полу, заваленные игрушками и пустыми бутылками, а из головы у вас торчит небольшой складной альпеншток. Из последних сил вы поварачивает голову и с ужасом обнаруживаете под диваном такое... Многие постулаты ТО все еще не имеют объяснения. Существование всемирного эфира не доказано и не опровергнуто. Корпускулярно-волновой дуализм так толком, по-моему, и не объяснен, да и вообще эксперементальные данные квантовой механики порождают невероятное количесто вопросов без ответов. Но история зарождения квантовой физики чертовски увлекательна. Ну, вот опять. Начинал писать совсем не об этом, но не могу не углубиться в тему. Постараюсь не переусердствовать.
К концу 19 века ученые считали, что знают о строении мира почти все, и осталось лишь систематизировать данные и прояснить некоторые детали. Одной из таких детлей было то, что излучение нагретого тела происходило каким-то странным образом. Деталей я не помню, но единственное объяснение, которое совпало с экспериментальными данными предложил Планк. Проблема заключалась в том, не смотря на то, что оно подтверждалось опытами, само предположение было достаточно абсурдным. Даже Планк, вроде, сам был не рад тому, как у него все получилось. Смысл его идеи сводился к тому, что электромагнитное излучение происходит не равномрено, а некими порциями (позже их и назовут "квантами"). Таким образом выяснилось, что свет проявляет свойства как частицы (корпускулы), так и волны. Двойственная природа электромагнитного излучения и получила название корпускулярно-волнового дуализма. Это открытие перевернуло представление ученых о вселенной и дало толчок зарождению квантовой теории. Сложность этой теории заключается в том, что она лишь, насколько я понимаю, увязывает между собой экспериментальные данные, но объяснить почему все происходит именно так не может. Более того, все происходящее в микромире очень сложно понять, руководствуясь простой человеческой логикой, которая издревле базируется на законах макромира. Далее примеры.
Начнем с начала - корпускулярно-волновой природы фотона. С одной стороны фотон имеет свойства частицы, так как оставляет точечные следы на фотопластинках и прочих детекторах. Это позволяет сделать вывод, что фотон является частицей, т.е. некоторой локализованной в пространстве сущностью. Однако, этот вывод оказывается несовместимым с экспериментальными данными. Так, говоря, что фотон - частица, предполагается, что он всегда локализован в пространстве, пусть точно и не известно, где именно. А это оказывается вовсе не так, поскольку эксперимент с интерференцией одиночного фотона на двух щелях это опровергает! Если бы фотон был частицей в полном понимании этого слова, он бы всегда пролетал через какую-то одну из двух щелей. Однако интерференционная картина выглядит так, как будто он пролетает через обе сразу. Но это ещё пол беды. С почина де Бройля (сейчас найду точную цитату - "В оптике в течение столетий слишком пренебрегали корпускулярным способом рассмотрения по сравнению с волновым; не делалась ли в теории вещества обратная ошибка?") в 1926 году провели эксперимент на двух щелях с... электронами! В результате этот опыт наглядно показали, что корпускулярно-волновой дуализм характерен не только для электромагнитного поля, но и для вещества. Дальше - больше. Все попытки выяснить, через какую именно щель пролетел фотон или электрон в ходе этих экспериментов - а это, казалось бы, совершенно невинная операция - оканчиваются провалом: интерференционная картина пропадает. Исчезновение интерференционной картины обусловлено принципом неопределенности - одним из основных постулатов квантовой теории. Он устанавливает, например, что, чем более точно мы определим положение электрона, тем менее точно будет определена его скорость и направление движения. С подачи Бора установили правило: электрон есть либо частица, либо волна, в зависимости от того, какая экспериментальная аппаратура используется, но не обладает свойствами волны и частицы одновременно. Человеку далекому от физики микромира это понять достаточно сложно, однако... Хм. Как-то меня опять занесло в излишнее наукообразие. Чтобы плавно закончить предется написать ещё в три раза больше, а сил уже нет. Сжульничаю и перескачу сразу ближе к настоящему. Не очень давно был проведен эксперимент, получивший название "квантовый ластик", который показал, что и корпускулярные и волновые свойства электромагнитного поля и вещества - это не два отдельных параметра как, например, его скорость и местоположение, а две крайности одного свойства как "громко" и "тихо". Вывод вам совсем не понравится, обещаю. Возвращаясь к вышеописанному опыту, можно сказать, что если не известно через какую щель прошел электрон, то интерференция четко видна, следовательно он имеет волновую природу, а если - ВНИМАНИЕ! - было четко определено, через какую именно щель он пролетел, и он несет на себе эту информацию, то следы интерференции исчезают, следовательно, электроны ведут себя как частицы. Это доказывает, что электрон или фотон ОДНОВРЕМЕННО является и волной и частицей. Например, если его местоположение точно локализовали детектором, то он на 100% частица и на 0% волна, если видна абсолютно четкая интерференция, то он на 100% волна и на 0% частица, а если, например, интерференция видна нечетко, и, скажем, была произведена попытка выяснить через какую щель пролетел электрон и был использован "квантовый ластик", то соотношени свойств могут быть, например, 70% на 30%.
В заверешение скажу, что нужно также понимать, что "частица" и "волна" - это лишь слова, принятые для обозначения физических явлений в принятой модели. Как электромагнитная волна очень отдаленно напоминает волну морскую, так и частица электрон - это вовсе не маленький шарик, вращающийся по орбите вокруг ядра атома. А диаметр электрона - это лишь сфера, в пределах которой наиболее велика вероятность его обнаружить. Сейчас вообще набирает популярность теория суперструн, согласно которой кварки, связанные друг с другом снующими внутри адронов глюонами (если ничего не перепутал), в некотором отношении ведут себя подобно нитям, или струнам, вибрирующим при высоких энергиях. Эта теория позволяет избежать противоречий, которые неустранимы в рамках существующей квантовой физики. В чем они заключаются конкретно, уж простите, мне уже не по уму. Фух. Устал. На этом научная часть, к счастью, завершена.
Вернемся к первоначальной теме. Основополагающие теории тоже устаревают. Но поскольку официальная физика очень неохотно с ними расстается, а количество экспериментальных данных, которые им противоречит, приближается к критической отметке, на свет появляется огромное количество всякой "альтернативщины", которая паразитирует на этой несогласованности. Классическая наука предпочитает ее не замечать, но это проблемы не решает. Надо быть гибче. Тогда меньше будет и пробелов в официальном знании человечеств о себе самом и о мире, в котором его поселили. Конечно, не лень и не нерадивость ученых является основной причиной повлению прорех в современном научном знании. Уверен, большинство из них профессионально и честно делают свою работу. Просто если вдруг из-за 1001-го эксперимента, результаты которого идут вразрез с первой 1000, оказывается, что многотомная теория, претендующая на универсальность, описывает лишь частный случай, надо делать выбор: факт или теория. Или иначе говоря, если факты противоречат теории, то тем хуже для а) фактов и б) теории. Нужное подчеркнуть. Мне по наивности кажется, что если полученный научный факт есть результат чистого несомненного эксперимента, то пренебрегать им в угоду теории нехорошо.
Я-то сам в физике, честно говоря, разбираюсь более чем посредственно, поэтому давать оценку научной методологии с моей стороны было бы в высшей степени самонадеенно и бестактно. Да и речь-то я хотел повести вовсе не о компетентности и ответственности ученых, а о сложности мироздания, но извечное мое критикантсво снова сыграло со мной злую шутку. Хотя, с другой стороны, мне все чаще начинает казаться, что на самом-то деле все вокруг меня устроено СОВСЕМ НЕ ТАК.
Да и нужно ли быть дипломированным судовым механиком, чтобы понять, что корабль дал течь?
Тьфу, скажет искушенный читатель. Какая пошлость! Уж написал бы лучше "мама мыла раму". Это бы сошло за ретропостмодерн или, на худой конец, за попытку найти новое звучание старых аллитераций.
Но мы проигнорируем мнение этого воображаемого оппонента. Поскольку знаем, что за банальностями часто скрываются непреложные истины, содержание которых уж не доходит до нас, полностью затертое их вербальной формой. Вот и получается, что порой чтобы найти свежую идею достаточно лишь перешерстить известные с детства банальности.
В мире же действительно много удивительного и непознанного. Причем в первую очередь интересует меня в этом контексте не просто непознанное, а именно пропущенное в процессе познания - те белые пятна, которые ученым до сих пор приходится ретушировать, чтобы научная картина мира своей фрагментарностью не походила на облитую кислотой "Данаю". Да, современная наука рвется вперед, оставляя позади себя все новые и новые рубежи. Но так рвется вовремя сдать дом бригада нерадивых строителей, не заботясь о том, долго ли простоит здание после подписания Акта выполненных работ. Так ленивый ребенок заметает мусор под диван и утрамбовывает вещи плечом в стенной шкаф. Многие современные физические теории похожи на комнату такого вот ребенка. При внешнем осмотре все выглядит более чем благопристойно. Но стоит открыть дверцы шкафа, и вы уже корчитесь на полу, заваленные игрушками и пустыми бутылками, а из головы у вас торчит небольшой складной альпеншток. Из последних сил вы поварачивает голову и с ужасом обнаруживаете под диваном такое... Многие постулаты ТО все еще не имеют объяснения. Существование всемирного эфира не доказано и не опровергнуто. Корпускулярно-волновой дуализм так толком, по-моему, и не объяснен, да и вообще эксперементальные данные квантовой механики порождают невероятное количесто вопросов без ответов. Но история зарождения квантовой физики чертовски увлекательна. Ну, вот опять. Начинал писать совсем не об этом, но не могу не углубиться в тему. Постараюсь не переусердствовать.
К концу 19 века ученые считали, что знают о строении мира почти все, и осталось лишь систематизировать данные и прояснить некоторые детали. Одной из таких детлей было то, что излучение нагретого тела происходило каким-то странным образом. Деталей я не помню, но единственное объяснение, которое совпало с экспериментальными данными предложил Планк. Проблема заключалась в том, не смотря на то, что оно подтверждалось опытами, само предположение было достаточно абсурдным. Даже Планк, вроде, сам был не рад тому, как у него все получилось. Смысл его идеи сводился к тому, что электромагнитное излучение происходит не равномрено, а некими порциями (позже их и назовут "квантами"). Таким образом выяснилось, что свет проявляет свойства как частицы (корпускулы), так и волны. Двойственная природа электромагнитного излучения и получила название корпускулярно-волнового дуализма. Это открытие перевернуло представление ученых о вселенной и дало толчок зарождению квантовой теории. Сложность этой теории заключается в том, что она лишь, насколько я понимаю, увязывает между собой экспериментальные данные, но объяснить почему все происходит именно так не может. Более того, все происходящее в микромире очень сложно понять, руководствуясь простой человеческой логикой, которая издревле базируется на законах макромира. Далее примеры.
Начнем с начала - корпускулярно-волновой природы фотона. С одной стороны фотон имеет свойства частицы, так как оставляет точечные следы на фотопластинках и прочих детекторах. Это позволяет сделать вывод, что фотон является частицей, т.е. некоторой локализованной в пространстве сущностью. Однако, этот вывод оказывается несовместимым с экспериментальными данными. Так, говоря, что фотон - частица, предполагается, что он всегда локализован в пространстве, пусть точно и не известно, где именно. А это оказывается вовсе не так, поскольку эксперимент с интерференцией одиночного фотона на двух щелях это опровергает! Если бы фотон был частицей в полном понимании этого слова, он бы всегда пролетал через какую-то одну из двух щелей. Однако интерференционная картина выглядит так, как будто он пролетает через обе сразу. Но это ещё пол беды. С почина де Бройля (сейчас найду точную цитату - "В оптике в течение столетий слишком пренебрегали корпускулярным способом рассмотрения по сравнению с волновым; не делалась ли в теории вещества обратная ошибка?") в 1926 году провели эксперимент на двух щелях с... электронами! В результате этот опыт наглядно показали, что корпускулярно-волновой дуализм характерен не только для электромагнитного поля, но и для вещества. Дальше - больше. Все попытки выяснить, через какую именно щель пролетел фотон или электрон в ходе этих экспериментов - а это, казалось бы, совершенно невинная операция - оканчиваются провалом: интерференционная картина пропадает. Исчезновение интерференционной картины обусловлено принципом неопределенности - одним из основных постулатов квантовой теории. Он устанавливает, например, что, чем более точно мы определим положение электрона, тем менее точно будет определена его скорость и направление движения. С подачи Бора установили правило: электрон есть либо частица, либо волна, в зависимости от того, какая экспериментальная аппаратура используется, но не обладает свойствами волны и частицы одновременно. Человеку далекому от физики микромира это понять достаточно сложно, однако... Хм. Как-то меня опять занесло в излишнее наукообразие. Чтобы плавно закончить предется написать ещё в три раза больше, а сил уже нет. Сжульничаю и перескачу сразу ближе к настоящему. Не очень давно был проведен эксперимент, получивший название "квантовый ластик", который показал, что и корпускулярные и волновые свойства электромагнитного поля и вещества - это не два отдельных параметра как, например, его скорость и местоположение, а две крайности одного свойства как "громко" и "тихо". Вывод вам совсем не понравится, обещаю. Возвращаясь к вышеописанному опыту, можно сказать, что если не известно через какую щель прошел электрон, то интерференция четко видна, следовательно он имеет волновую природу, а если - ВНИМАНИЕ! - было четко определено, через какую именно щель он пролетел, и он несет на себе эту информацию, то следы интерференции исчезают, следовательно, электроны ведут себя как частицы. Это доказывает, что электрон или фотон ОДНОВРЕМЕННО является и волной и частицей. Например, если его местоположение точно локализовали детектором, то он на 100% частица и на 0% волна, если видна абсолютно четкая интерференция, то он на 100% волна и на 0% частица, а если, например, интерференция видна нечетко, и, скажем, была произведена попытка выяснить через какую щель пролетел электрон и был использован "квантовый ластик", то соотношени свойств могут быть, например, 70% на 30%.
В заверешение скажу, что нужно также понимать, что "частица" и "волна" - это лишь слова, принятые для обозначения физических явлений в принятой модели. Как электромагнитная волна очень отдаленно напоминает волну морскую, так и частица электрон - это вовсе не маленький шарик, вращающийся по орбите вокруг ядра атома. А диаметр электрона - это лишь сфера, в пределах которой наиболее велика вероятность его обнаружить. Сейчас вообще набирает популярность теория суперструн, согласно которой кварки, связанные друг с другом снующими внутри адронов глюонами (если ничего не перепутал), в некотором отношении ведут себя подобно нитям, или струнам, вибрирующим при высоких энергиях. Эта теория позволяет избежать противоречий, которые неустранимы в рамках существующей квантовой физики. В чем они заключаются конкретно, уж простите, мне уже не по уму. Фух. Устал. На этом научная часть, к счастью, завершена.
Вернемся к первоначальной теме. Основополагающие теории тоже устаревают. Но поскольку официальная физика очень неохотно с ними расстается, а количество экспериментальных данных, которые им противоречит, приближается к критической отметке, на свет появляется огромное количество всякой "альтернативщины", которая паразитирует на этой несогласованности. Классическая наука предпочитает ее не замечать, но это проблемы не решает. Надо быть гибче. Тогда меньше будет и пробелов в официальном знании человечеств о себе самом и о мире, в котором его поселили. Конечно, не лень и не нерадивость ученых является основной причиной повлению прорех в современном научном знании. Уверен, большинство из них профессионально и честно делают свою работу. Просто если вдруг из-за 1001-го эксперимента, результаты которого идут вразрез с первой 1000, оказывается, что многотомная теория, претендующая на универсальность, описывает лишь частный случай, надо делать выбор: факт или теория. Или иначе говоря, если факты противоречат теории, то тем хуже для а) фактов и б) теории. Нужное подчеркнуть. Мне по наивности кажется, что если полученный научный факт есть результат чистого несомненного эксперимента, то пренебрегать им в угоду теории нехорошо.
Я-то сам в физике, честно говоря, разбираюсь более чем посредственно, поэтому давать оценку научной методологии с моей стороны было бы в высшей степени самонадеенно и бестактно. Да и речь-то я хотел повести вовсе не о компетентности и ответственности ученых, а о сложности мироздания, но извечное мое критикантсво снова сыграло со мной злую шутку. Хотя, с другой стороны, мне все чаще начинает казаться, что на самом-то деле все вокруг меня устроено СОВСЕМ НЕ ТАК.
Да и нужно ли быть дипломированным судовым механиком, чтобы понять, что корабль дал течь?