Буддизм сегодня

  Все выпуски  

Буддизм и физика.


 Буддизм сегодня

 Новости буддизма в современной России и в мире от 2009-05-12

БУДДИЗМ И ФИЗИКА

Рене Штарицбихлер 

 

Буддизм исследует природу ума и мира явлений, глядя изнутри, из ума вовне. Мы наблюдаем за умом и благодаря этому обнаруживаем природу вещей. Физика же идёт путём измерений, стремится к объективности, исключающей влияние наблюдателя.

Естествознание абстрактно; это означает, что оно определяет в целом главные качества и аналитически работает с ними, продвигаясь вперёд шаг за шагом. Сам же ум не поддаётся подобному исследованию: человек рассматривает то, что происходит в мире явлений. Здесь появляются уровни познания, достаточно близкие друг к другу, чтобы можно было сравнить их.

Многие утверждения буддийского учения совпадают с тем, что говорит физика.

Можно соотнести фундаментальные теории Планка (1901), основателя квантовой физики, и Эйнштейна (1905), создателя специальной теории относительности, а также новые знания ядерной физики и физики элементарных частиц с тремя группами буддийских понятий: «форма и пустота», «причина и следствие», и «или-или и и-то-и-то» .Но сначала - небольшая ссылка на раздел «Свет в клетках».

Форма и пустота.

В нашем мире опыта нет ничего, что существует с безначального прошлого в той же форме, в какой оно есть в настоящем и останется существовать в бесконечном будущем. Всё возникает и проходит, форма никогда не остаётся вечной, одинаковой, и потому не может быть абсолютной. Изменчивость является указанием на пустую природу вещей.

Может быть, форма, как мы её воспринимаем, состоит из прочных фрагментов, не поддающихся нашему восприятию, но остающихся вечно одинаковыми? Так, например, разобрав ужасные стены, можно из тех же камней построить удивительно красивый замок: здание изменилось, но камни остались неизменны. Тогда, в малых масштабах, по ту сторону нашего восприятия, формы оставались бы неизменными, они не были бы «пусты».

Познания физики доказывают, что это не так. Материя может растворяться, возникать, и превращаться в другую материю: при делении атомных ядер растворяется часть материи. Она становится движением получившихся фрагментов, которые с огромной скоростью разлетаются в противоположных направлениях. Ещё некая часть материи при этом превращается в «свет» (электромагнитное излучение).

Если материя встречается со своей антиматерией, они также становятся «светом». И наоборот, «свет» может превращаться в материю и антиматерию. Материя вместе с антиматерией могут возникать «из ничего», однако через очень короткое время они снова исчезают. Нет никакой материи, которая не могла бы измениться. Невидимые кирпичики воспринимаемого нами мира являются «пустыми».

Для понимания описанных процессов важно ещё одно понятие: энергия.

Известная формула Эйнштейна гласит E=mc2: энергия пропорциональна массе, масса пропорциональна энергии (масса соответствует весу тела.). Что подразумевается под энергией? Тело обладает энергией, если оно как-то движется. Перемещается целиком, как бильярдный шар, или вибрирует, как музыкальный инструмент. Тепло является также движением, неупорядоченным движением отдельных частей. В газах движутся молекулы, и тем быстрее, чем теплее газ; в твёрдых телах отдельные атомы вибрируют относительно друг друга. Если тело находится в поле гравитации земли, оно обладает энергией, аккумулированной в нём как возможная энергия движения. Чем дальше оно удалено от земной поверхности, тем большей потенциальной энергией движения оно обладает. Если оно начнёт падать, его движение будет становиться всё быстрее. Итак, общая энергия движения тела состоит из фактической энергии движения и запасённой, возможной энергии движения.

Энергия (общая энергия) не может исчезнуть вся; она может менять формы, но не исчезает. Однако она и не возникает, она уже есть! Это определяется свойствами времени, тем, что одни и те же законы природы одинаково применимы в разное время. Другими словами: если отпустить хрустальный бокал, то он устремится к полу сегодня так же, как и завтра, - следовательно, энергия не может появляться и исчезать. Итак, энергия является чем-то, что описывает движение и сохраняется. Согласно Эйнштейну масса пропорциональна энергии, они могут превращаться друг в друга. Это означает, что тело может «превратить» свою массу в движение (и другие формы существования).

Это можно продемонстрировать, в частности, на примере деления атомов: большие атомные ядра, состоящие из многих нейтронов и протонов, могут самопроизвольно распадаться на несколько фрагментов. При этом важно, что все фрагменты вместе оказываются легче, чем первоначальное «материнское ядро». При делении часть массы ядра растворилась, - она превратилась в движение «дочерей и сыновей», фрагментов. Общая же энергия при этом ни увеличилась, ни уменьшилась; только часть энергии изменила форму: от массы к энергии движения. И наоборот, ядра водорода, состоящие только из протона, сливаясь, создают ядра гелия из двух протонов и двух нейтронов. При этом также масса преобразуется в энергию движения - излучение. Так получает свою энергию солнце.

То, что расщепление больших ядер «освобождает» энергию точно так же, как и слияние малых, объясняется тем, что в ядрах действуют силы как притяжения, так и отталкивания, имеющие разные значения при различной величине ядер.

На уровне элементарных частиц, самых малых доступных до сих пор «кирпичиков» материи, существуют почти безграничные возможности изменения «форм энергии». Известны три различных класса частиц:

1. Лептоны.

  • Существует 6 видов лептонов и 6 видов антилептонов.
  • Электрон является самым легким лептоном.
2. Хадроны.
  • Это целый «зоопарк» частиц, состоящих из кварков:
*мезоны барионы
*1 кварк и 1 антикварк 3 кварка
(сюда относятся и протоны)
  • Существует 6 видов кварков и 6 видов антикварков (подобно лептонам).
  • Кварки не могут существовать сами по себе, в несвязанном состоянии.

3. Взаимообменные частицы.
Взаимодействия (поля силы) описываются за счет взаимообмена частиц (размер поля); это значит, что силы действуют, поскольку происходит взаимообмен частиц.

Имеется 4 типа взаимодействия:

* электромагнитное
* гравитация
* слабое
* сильное (радиус действия - атомное ядро). 

Частицы могут распадаться в пределах одного класса или переходить в частицы другого класса. Здесь не распадаются никакие составные ядра, здесь одна мельчайшая частица переходит в другую или в несколько других мельчайших частиц. Как сильно при этом изменяется форма проявления, можно проиллюстрировать на примере: фотон является взаимообменной частицей электромагнитного взаимодействия. Фотон - это самая маленькая, неделимая единица волнообразно расширяющегося электромагнитного поля. У фотона есть несколько захватывающих качеств:

Он всегда движется со скоростью света (свет состоит из фотонов), и у него нет массы покоя. Это, можно сказать, энергия в «чистом» виде. Однако при столкновении двух высокоэнергетических фотонов их энергия может преобразоваться в материю, например, в пару «электрон и антиэлектрон (позитрон)». И здесь полностью работает формула Эйнштейна Е=mc2. Полученная масса будет точно равна суммарной энергии взаимодействующих фотонов. Существует и обратное преобразование называемое «аннигиляция». Частица и античастица при встрече друг с другом порождают фотоны, а материя исчезает. Таким образом, материя и энергия свободно преобразуются друг в друга. Античастицы имеют такую же массу, энергию, продолжительность жизни и количество движения, как и соответствующие им частицы, только электрический заряд их противоположен. Для каждой частицы существует античастица. Несколько электрически нейтральных частиц являются одновременно своими собственными античастицами. Существование античастиц было предсказано по расчётам и позднее подтверждено экспериментально.

Нет ничего, что не было бы подвержено изменениям. Нет абсолютно вечных форм существования; сохраняется только «кое-что», включённое в форму и изменение (форму и пустоту), и то, что мы называем энергией. Что же происходит, если нет никакой формы? Из пространства, в котором есть «ничто», вакуум, постоянно возникает огромное количество пар «частица-античастица», без «причины». Тот факт, что материя возникает «из ничего», грубо противоречит закону сохранения энергии. Однако в физике малых частиц, квантовой механике, есть так называемая «неточность энергии-времени». Это означает, что сохранение энергии происходит, однако неточно. Закон может нарушаться на доли секунды; чем короче этот промежуток, тем больше отклонение от точного сохранения; значит, чем больше материи возникает, тем короче она может существовать. Эти возникающие из «Ничто» пары «частица-античастица», могут существовать только очень короткое время, прежде чем снова исчезнут в пространстве. Так как они не могут существовать свободно, их называют виртуальными. Виртуальные частицы/античастицы не могут возникать раздельно, только как пара. Однако они существуют, они возникают и исчезают, - и они доказуемы!

Причина и следствие

Причина и следствие - это принцип, признаваемый как в буддизме, так и в физике. В буддийском видении кармы следствие наступает не непосредственно за причиной. Во внешнем мире явлений следствие может наступить через годы после причины, даже в следующей жизни. Когда точно, никак не запрограммировано.

Ум, через пространство связанный со всеми явлениями, собирает все причины и, согласно свойствам предыдущих действий, слов и мыслей, создаёт соответствующий мир. Сегодняшняя ситуация, условия, которые мы встречаем, состоят из многих действий прошлого. И каждое нынешнее действие будет производить будущее. Тем не менее, если бы были только причина и следствие, тогда мы оказались бы во власти бесконечных, неизменяемых результатов действий, без возможности вмешательства, - без индивидуальной свободы. Свобода как раз в том и состоит, чтобы не оставаться в своих действиях в подчинении условиям; мы не должны следовать за любой жаждой, за каждой злостью, но должны быть способны вырваться из этого движения по кругу. Просветление означает быть свободным от кармы, от причины и следствия. Причина и следствие считаются в буддизме тем, что над нами довлеет; тем не менее, кроме них есть свобода принимать решения в настоящем. И, в противоположность классической физике (здесь имеется в виду большая часть физики, не включающая квантовую механику), переживание следствия не обязательно должно наступать сразу за причиной.

Классическая физика видит мир как «игру в бильярд»: если человек точно знает, каков будет удар, он знает точно, как будут двигаться шары, - и, если верить классической физике, таким образом можно точно знать всё. Запрограммированное будущее без свободы принятия решений. При ударах шары реагируют сразу, а не в следующей игре... Классическая физика и буддизм противоречат друг другу!

На уровне элементарных частиц, в квантовой механике, меняется взгляд, и возникает соответствие с буддизмом. Для этого мы ещё раз возвращаемся к распаду ядер: грубо говоря, ядро делится, поскольку оно может «освободить» энергию. Чем больше энергии освобождается при делении, тем быстрее будет распадаться ядро, и, соответственно, тем больше будет вероятность распада. Но не существует ничего, что принудило бы его распадаться к определённой дате. Нет никакой причины, заставляющей его начать делиться в определённый день; здесь отсутствует «внутреннее время», - в отличие, например, от человека, который может определить свой возраст и, следовательно, вероятность своего «распада». Для большого количества ядер можно точно сказать, когда, например, разделится половина ядер, - вероятность этого подчиняется закону, и предсказание будет тем точнее, чем больше имеется ядер. Как и в карме, следствие наступает не сразу за причиной.

Вера классической физики в способность знать всё точно в квантовой механике выявляется как принципиальная ошибка: к примеру, принципиально неизвестно будущее отдельного ядра.

Причина-следствие и время:

Закон причины и следствия требует, чтобы причины возникали раньше следствий. Другими словами, время должно иметь твёрдое направление, именно то, в котором мы уверены. Если время будет способно изменять направление, то следствия будут происходить раньше причин.

Наш опыт говорит нам, что время не может просто так изменять направление. Тем не менее, имеется относительность времени для быстро движущихся «тел»: глядя на свои наручные часы, я вижу, как время движется равномерно, и в своих субъективных ощущениях я не смогу ничего изменить в тикании часов. Все выглядит иначе, если я посмотрю на наручные часы кого-то, кто пролетает мимо меня, скажем, со скоростью, в два раза меньшей скорости света. Его часы, кажется, тикают медленнее, чем мои; он стареет медленнее - с моей точки зрения! Для него же самого часы тикают совершенно нормально! Еще один пример: высокоэнергетическое космическое излучение, состоящее в первую очередь из протонов, наталкиваясь на молекулы воздуха, составляющего атмосферу Земли, заставляет все элементарные частицы разлетаться. Одна из появившихся в результате частиц - это мион (лептон). Так как время их жизни очень коротко, гораздо меньше секунды, они никогда не могли бы долететь до самой земной поверхности. Но, поскольку из-за своей очень высокой энергии они обладают огромной скоростью, довольно близкой к скорости света, - они живут, «с нашей точки зрения», дольше и достигают земной поверхности. Хотя фактически, «с собственной точки зрения», они живут ровно столько, сколько им «положено». Если они достигнут скорости света, то будут жить бесконечно долго, а если им удастся двигаться быстрее света, то они смогут отправиться в прошлое. Тогда следствия будут появляться раньше причин. Частице нужно только преодолеть определённый скоростной барьер, а именно 300 000 км в секунду, и тогда возникнет неразбериха в «причине и следствии». Тем не менее, только частицы, не имеющие (в неподвижном состоянии) никакой массы, способны достигать скорости света. Частицы, имеющие (в состоянии покоя) массу, никак не способны достичь скорости света, так как масса возрастает бесконечно, и вместе с ней бесконечно увеличивается энергия, необходимая для ускорения. И частицы, не имеющие массы, никогда не смогут двигаться быстрее, чем со скоростью света.

Можно представить себе, что с помощью трюка мы «обойдём» ограничение скорости, - например, шутки ради сядем в самую быструю ракету. Её скорость достигнет четверти скорости света (около 66 000 км в секунду - нормальные ракеты развивают скорость около 28000 км/час, приблизительно одну четырёхтысячную скорости света). Мы включим передний прожектор, и тогда скорость его света должна бы быть на четверть больше, чем скорость света от прожектора, оставшегося на Земле. Однако это не так. Как для того, кто находится в ракете, так и для того, кто пролетает мимо ракеты, свет, излучаемый ею, движется со скоростью света, и никогда не быстрее. Камни движутся по-разному, в зависимости от того, кидает ли их человек из движущегося поезда или из стоящего, свет же - нет! Итак, сбить с толку причину и следствие невозможно, даже если двигаться очень быстро.

Тем не менее, известна попытка получить возможную информацию о скорости выше скорости света: эксперимент ЭПР (Эйнштейна-Подольски-Розена). Это, прежде всего, мысленный эксперимент, призванный показать слабость квантовой механики: атомное ядро делится на две равные части. И в тот момент, когда на одну из частей оказывается влияние, другая часть «знает», об этом, даже находясь от неё на большом расстоянии. В квантовой механике они остаются системой, одним целым, поэтому они знают друг о друге, хотя и отделились одна от другой. Это знание быстрее, чем свет, хотя оно не будет переноситься в обычном смысле, когда носитель информации (например, свет), движется от одной части к другой. И именно потому, что нет никакой «движущейся» передачи, это не нарушает причину и следствие, здесь действует механизм другого сорта.

Есть ли физическая причина для направления времени и, вместе с ним, для причины и следствия? В физике направление времени считается заданным, если есть процесс, который не может протекать в обратной последовательности. Это означает, что если мы прокрутим обратно пленку события и то, что мы увидим, будет не возможно, - то нарушается закон природы, и направление времени доказано. Но в этом не заключается причина времени или описание природы времени, и физика также не приводит их.

Итак, существуют ли необратимые процессы? Относительно просто это наблюдается в нашем мире опыта. Существует много процессов, имеющих мало смысла, если рассмотреть их, прокручивая плёнку в обратном направлении: разбивающееся стекло, машина, тормозящая заблокированными колёсами. При полном тормозе молекулы колёс (как в бильярде), сталкиваются с молекулами мостовой. Движение шин превращается в неупорядоченное движение атомов мостовой, то есть в тепло. В грубом масштабе нашего восприятия процесс кажется необратимым, но в микроскопическом масштабе было бы вполне возможно, чтобы все толчки между улицей и шиной происходили точно в обратном порядке и устойчивая машина внезапно начала бы сама двигаться, без вращения колес. Хотя это очень и очень маловероятно, но, тем не менее, принципиально возможно, и потому нет «чистых» доказательств направления времени.

Единственный чистый аргумент физики для направления времени (кое-что трудно для понимания) - теоретический. Ранее считалось, что, если мы заменим все частицы на античастицы и направление течения времени на обратное, то получим такую систему, в которой все физические процессы будут происходить неотличимо от нашего мира. Но сравнительно недавно был открыт класс реакций, для которого это неверно. И для того чтобы все поставить на свои места в антимире, мы дополнительно должны поменять местами левое и правое направление, т. е. зеркально отразить пространство. Получается, что направление времени связанно со свойствами пространства и зависит от него.

Это можно проиллюстрировать следующей аналогией. Пусть машина едет прямо. Если, тем не менее, известно, что машина не сбалансирована и всегда едет влево, можно сделать логический вывод, что водитель направляет её вправо. Такой способ умозаключений используется также и для доказательства направления времени. Машина, едущая прямо, соответствует закону, лежащему в основе всех до сих пор наблюдаемых процессов: они столь же возможны, если повернуть вспять их последовательность. Частицы и античастицы тогда меняются местами, и они зеркально отражаются в пространственном отношении (всего 3 операции). Напротив, не могут существовать такие процессы, при которых только частицы и античастицы поменялись бы местами и пространство было бы зеркально отражено, но временная последовательность осталась бы той же (2 операции). Все процессы, при которых выполняются три операции, существуют: машина едет прямо. Все процессы, при которых выполняются только две операции, не существуют: машина уходит в сторону. Можно сделать заключение: третья операция - время - должна это различие выровнять; водитель должен направить машину влево. Это означает, что существует разница, в каком направлении протекает процесс, что существует «предпочитаемое направление времени», - экспериментально это не доказуемо. Фундаментальная физика может только заимствовать это из физики элементарных частиц - теоретический аргумент для направления времени, который, тем не менее, не столь уж невесом.

Продолжение статьи - в следующих выпусках рассылки.

Рене Штарицбихлер - автор работы по теоретической физике (теория квантовых полей) на ускорителе заряженных частиц HERA (DESY) в Гамбурге.

Перевод с немецкого: Анатолий Соколов
Источник: "Буддизм.ру" 

 Рассылка 'Буддизм сегодня'


Редакция рассылки: buddhism.today@gmail.com 
 


В избранное