Без упругой ветки

Д.А.Тайц, к.ф.-м.н. 

В начале 20-го века мироустройство – «солидное, респектабельное», до той поры успешно объясняемое исходя из соударений упругих шаров, было подорвано теориями — «выскочками». Воспитанным в механике, релятивизм и кванты представлялись экстравагантными, возбуждающими нечто вроде сомнительного интереса формами научного декаданса.


Неожиданные, парадоксальные теории, хотя и подтверждаемые опытом, воспринимались как практически бесполез­ные, ни к чему не пригодные курьезы. Вплоть до 50-х годов 20 века все индустриальные достижения, все продукты научно-технической культуры, вся техника, вся структура и строение развитого мира были основаны только на знании Ньютона, Максвелла, Бернулли, Карно, Эйлера и других мыслителей 18 – 19 веков.

Авиация, автомобили, двигатели, моторы, радио, телевидение, передача энергии – электричество, освещение, вооружения, связь – все это реализация наук из 19 века.

Ничто из того, чем пользуются еще и ныне живущие, не содержало в себе ни грана из новомодных теорий, осыпанных градом Нобелевских премий по физике, присуждаемых, как казалось некоторым (Ленард, Штарк, Тимирязев), за порочную экзотику изощренного математического ума, избалованных образованием или наоборот, недоученных выскочек, зачастую из неарийской ученой прослойки.

А вот конец 20 века: 80% электрической энергии, которую получает швед или француз – специальная теория относительности (атомная энергетика). Работа 90% электрических – электронных приборов обязана квантовой механике (p-n – переход, полупроводники). Без «кванта Планка» невозможны ни мобильные телефоны, ни стиральные машины, ни производство бройлеров или выпас скота.

Преобразовался характер и тип мышления. Появилась новая эстетика точных наук и их повсеместное влияние на искусство и культуру. В практику мышления вошли новая парадоксальная логика квантовой механики и теории относительности, особое понимание причинности и вероятности и совершенно необходимое, инструментальное включение в теоретические науки понятие «наблюдатель» (некоторое подобие наблюдателю можно усмотреть в созерцателях теней на стенах платоновской пещеры или в счетчике шагов черепахи в парадоксе Зенона).

В классической физике придуманы демонические существа, играющие роль не столько наблюдателя, сколько могущественного волшебника , произвольно вмешивающегося в физический процесс (демон Максвелла, всезнающий гений Лапласа). Понятие «наблюдатель» в новой физике ввел Эйнштейн. Над ним подтрунивали: «Везде, где возможно и невозможно, он размещает часы и измерительные стержни».

Наблюдатель – это часть метода прояснения во взаимодополнитель­ной логической ситуации реального или мысленного эксперимента. Это инструмент  согласования противоречий реальности и соединение в комплементарную форму по законам новой логики.

Наблюдатель прокладывает путь к пониманию, перекидывая мостики на разрывы логического пути стыковки физики микро- и макроявлений.

Его «интеллектуальная природа» способна усмотреть и обозначить события, в которых не укладывается понятие траектории , или которые ускользают от объяснения «вещественностью». Методика «наблюдатель» необходима для выявления тонких связей, скрытых в явлениях сверхмалых и сверхграндиозных масштабов, движущий механизм которых непосредственно не видимый и не подпадает под логику классической механики. Наблюдатель, погружаясь в концептуальную и даже математическую (!) среду, будучи идеей, ментальной сущностью, не вмешивается и не влияет на ход процессов. «Ибо наблюдающий разум — это не физическая система, он не может взаимодействовать с произвольной физической системой» (Шредингер). Его работа – выявлять, сравнивать и даже «примерять» мерой невозможного, условного ради расчистки пути потока событий в направлении результирующей «веера» вероятности. Эта работа похожа на функцию сознания – при построении мысленной картины, отвечающей реальности (например, можно вообразить наилучший путь, воспроизвести детали пейзажа или музыкальную мелодию).

Выдающийся физик, сотрудник Эйнштейна Дж.Уилер определяет понятие «наблюдатель» как охваченную вниманием совокупность часов и измерительных стержней инерциальной системы любого размера, от планетарной до атома в кристаллической решетке. Таких наблюдателей с собственной системой часов-стержней может быть много.

Эффектный пример использования принципа «наблюдатель» - объяснение происхождения магнитного поля, взаимодействия магнитного и электрического полей. Эти поля считались самостоятельными явлениями. Максвелл теоретически обосновал их взаимодействие (электромагнетизм). Эйнштейн «поместил» наблюдателя на цепочке движущихся (очень медленно!) электронов. Положительные заряды в кристаллах в этом случае движутся относительно наблюдателя. В силу релятивистского эффекта сокращения масштабов движущихся тел  уменьшаться среднее расстояние между зарядами, то есть плотность положительных зарядов, повышается относительно плотности отрицательных. Неуравновешенная разность кулоновских сил между положительными и отрицательными зарядами – магнитное поле. Численная проверка с феноменальной точностью подтверждает верность релятивистского объяснения электромагнетизма. Наблюдатель, внедренный внутрь проводника и «оседлавший» электрон, установил, что магнитное поле – релятивистский эффект электрического поля, подтвердил факт сокращения масштабов и, наконец, выявил, что следствия положений теории относительности работают в нашей повседневной жизни. Классический пример методики «наблюдатель» - «поезд Эйнштейна». Модель используется для пояснения эффекта сокращения масштабов движущихся объектов, растяжения времени, относительности одновременности. Наблюдатель располагается в середине движущегося поезда, посылает световой импульс к зеркалам на концах состава и получает отраженный сигнал. Другой наблюдатель на платформе наблюдает за этим же сигналом по своим часам.

Оба делают выводы из событий посыла, отражения и приема сигнала, об относительности времени и пространства в различных системах отсчета.

Поучителен анализ феномена, обозначенного как «парадокс близнецов». «Близнецы» - пара когерентных в первоначальном жизненном цикле существ. Один мысленно отправляется со скоростью, близкой к световой, и возвращается. Событие встречи зафиксирует разницу в возрасте. Оставшийся окажется глубоким стариком, в то время как возвратившийся почти не постарел.

Каноническая иллюстрация отклонения от эвклидовой геометрии пространства в неинерциальной системе – наблюдатель на вращающемся диске. Здесь прямо-таки чувственное свидетельство нарушения соотношения:


Исключительно глубокие и далеко идущие выводы можно сделать при помощи модели так называемого «лифта Эйнштейна». Сравнение одних и тех же событий наблюдателями на Земле и свободно падающем лифте предоставляют основания для построения общей теории относительности.

Метод «наблюдателя» используется далеко за пределами классических примеров теории относительности. Широко применимо это понятие в астрофизике, где отклонение свойств пространства и времени от того, что можно вообразить или воспроизвести в земных условиях – чудовищны. События, протекающие в глубине Вселенной, при переходе состояния, взрыве или схлопывании черных дыр, требует своего рода «стоп-кадр» для обретения смысловой опоры в потоке смены картин, концентрации внимания, разума, памяти. Это не влияющий на событие интеллект, целеустремленный к истине и возвещающий ее.

Наблюдатель – участник невообразимых ситуаций рождения и смерти миров. Целые монографии, посвященные первым долям секунды рождения Вселенной и «концу всего сущего» в зловещей воронке черной дыры, пишутся от его имени (С.Хокинг, Р.Пенроуз).

Возможно, что сила «принципа наблюдателя», его эффективность связана с идеей «Антропного принципа»: «Мы видим Вселенную такой, как она есть, потому что будь она другой, нас бы здесь не было и мы бы нем могли его наблюдать» (Г.Вейль).

Мы наблюдаем захватывающую картину на «горизонте событий» черной дыры, хотя ни одно существо, будь оно вещественным или даже чистым излучением, не могло бы ни покинуть, ни послать свое сообщение об этой «инфернальной» реальности.

Идея наблюдателя в естественнонаучном контексте допускает оценку невероятных, тем не менее отвечающих законам Природы событий. Это форма познавательной силы интеллекта. Прекрасный пример «силы» наблюдателя дает Р.Пенроуз: «Представим себе двух людей, медленно проходящих друг мимо друга на улице. События в туманности Андромеды (ближайшей большой галактики от нашего Млечного пути), одновремен­ные по мнению этих двух прохожих, в тот момент, когда они поравняются друг с другом – могут отстоять друг от друга на несколько суток. В то время как для одного из прохожих космический флот, отправленный с заданием уничтожить все живое на Земле, уже находится в полете, для другого прохожего само решение относительно отправки космического флота в рейд еще не принято» (Р.Пенроуз. «Новый ум короля»). Сколь масштабно переосмысление событий всего лишь от ничтожного перемещения наблюдателя!

Не менее захватывающий мысленный эксперимент, но уже не в пространстве, а во времени (путешествие в прошлое) можно осуществить, оставаясь в рамках несокрушимой реальности. Попытаемся установить факт далекого прошлого. Мало того, факт личного прошлого, определяющего и судьбоносного для каждого!

Есть истины очень ценные, невероятно правдоподобные, но все же в чем-то условные. Глубокомыслен рисунок Жана Эффеля: Творец показывает своему воспитаннику Адаму грифельную доску с параллельными: «Они никогда не сходятся». «Откуда Ты это знаешь?» - спрашивает Адам. «Я это видел», - говорит Бог. Факт единственности параллельной прямой через заданную точку не очевиден на фоне нескончаемости, хотя и допускает веру в это.

Нашего наблюдателя мы можем командировать в прошлое с чрезвычайно тонким заданием, подтвердить истину абсолютную, более «крепкую», чем эвклидовы аксиомы. Нужно без пропуска единого звена проследить дискретную цепочку передачи жизни потомкам, то есть запуска в жизнь каждого самостоятельного элемента генеалогического дерева, в то числе принадлежащего читающему эти строчки и осознающего свое Я. Шаги, скажем, по материнской линии в глубь эпох, неизбежно и однозначно приведут, например, через интервал 255 миллионов лет в Триасовый период Мезозойской эры. В теплом, заболоченном водоеме можно безошибочно указать пращура, без которого не было бы нас. Конечно, вид праматери неясен, скорее всего, это земноводное, возможно, под панцирем. Каждое указанное пальцем звено передало импульс существования конкретному живущему сейчас. Цепочка никогда не прерывалась, иначе этого «Я» не было бы. Сакральность этой неопровержимой картины – схемы самой по себе, ее «сверхъестественность» в том числе и в том, что каждый акт зарождения это выбор одной из сотен миллионов оплодотворяющих клеток. Если на любом участке цепочки предков участвовала не эта, а другая клетка с несколько иной информацией, то Вас не было бы! Был бы другой, не Вы, например ваш «брат» или «сестра», но уже не Вы! Если же говорить о ближайшем – Ваш дядя или тетя вместо Ваших родителей! Парадоксальный факт, отмеченный «наблюдателем» (назовем это «парадоксом Брата»), не условен в отличие от аксиом о параллельных.

Познание, познаваемое, истинное… Если и имеют смысл эти слова, то только тогда, когда осознается их условность. В меткой, афористичной форме Эйнштейн обрисовал отношения любопытствующего по отношению к познанию и познаваемому:

«Я не считаю законным скрывать логическую независимость понятия от чувственного восприятия. Отношение между ними аналогично не отношению бульона к говядине, а скорее гардеробного номера к пальто».

Высказывание стопроцентно кантианское. Это отношение явления и вещи в себе, именно такое, как это видел Кант («Критика…»):

«Выше мы хотели сказать, что всякое наше сознание есть только представление о явлении, что вещи, которые мы созерцаем, сами по себе не таковы, как мы их созерцаем, и что отношения их сами по себе не таковы, как они нам являются, и если бы мы устранили наш субъект или же только субъективные свойства наших чувств вообще, то все свойства объектов и все отношение их в пространстве и времени и даже само пространство и время исчезли бы: как явления они могут существовать только в нас, а не в себе».

По сути, мы «наблюдатели» явлений – номерков «гардероба Вещей в себе».

Удивительно метки эйнштейновские бинарные образы. Бульон имеет несомненную связь с говядиной, по бульону можно судить о говядине, но по номерку – невозможно познать шубу! В рамках этой метафоры наблюдатель с номерком в руках это допущенный за барьер, в гардероб – отыскать свою шубу, хотя, внедрившись в чужую область, можно нарушить порядок и даже испортить гардеробное содержимое. Такой образ очень удобен для осмысления коллизий микромира – квантовой физики. Наблюдение за прохождением неделимого электрона сквозь экран с двумя щелями в том случае, если регистрируется место прохождения – уничтожает картину интерференции и возможность узнать импульс, энергию, время. Остранение (не отстранение!) наблюдателя открывает волновую природу частицы. Эти два варианта наблюдения – содержат глубочайший научный и философский материал. Электрон как бы «стесняется», когда его видят, и позволяет себе необычное поведение, когда ему не предписана конкретная траектория, когда он ненаблюдаем.

Парадоксальность понятия наблюдателя в квантовой механике в том (это в частности отмечает Дж.Уилер, «Предвидение Эйнштейна»), что производится не для регистрации единичных событий или отбора фиксированных данных, но подтверждается реальность невыразимых в понятиях макрофизики явлений, удостоверяется реальность квантового состояния в котором «нигде внутри него нельзя показать пальцем на какую-либо точку и сказать: «Здесь находится настоящее вещество».

Наблюдатель нужен для смягчения дискомфорта «алогичности» и означения явлений, не возможных в условиях макромира. Например, шредингеровское состояние суперпозиции определяет своеобразную реальность атома волновой функцией, когда «атома нигде нет; он не имеет определенного местоположения». «Суперпозиции – странное состояние, в котором фотон не находится ни в одном из возможных мест (кроме того, он не имеет определенной поляризации). Это нечто, что естественным образом существует вне нашего повседневного опыта в отношении макроскопических тел» (Аккарди «Диалоги о квантовой механике»). Наблюдатель говорит: «Так и есть. Примите это».

Выступая в роли «возмутителя», - сужая до исчезающее малой область пространства, наблюдатель инициирует бешеную флуктуацию энергии (виртуальных фотонов) вакуума (принцип Гейзенберга). «Ящик Гейзенберга» - метафора, обозначающая ситуации неразрешимости положения электрона (атома) не из-за сложности измерения, но из-за принципиальной неприменимости понятия места. Это осознанно фиксирует наблюдатель, отменяя в этом случае понятие траектории.

Очень часто ставят рядом словосочетание: «Принципиальная невозможность» с принципом дополнительности. Осмысленный опыт возможен только при выборе определенной альтернативы. Выбор делают далеко не формулы, но личность.

Дух квантовой физики требует принципиально не наблюдаемые вещи подразумевают наблюдателя хотя бы для того, чтобы утвердить реализм такого рода сущностей. Феномен наблюдателя придает реальности ненаблюдаемого своего рода наглядность. Наблюдатель – это очеловечивание жестокого каркаса здания математической физики, это понятие лишний раз напоминает о том, что «Принципы рассуждения физиков не выведены из повседневного опыта, а являются чистыми идеями, результатом творчества великих мыслителей… Математика – реальность по ту сторону повседневного опыта» (Макс Борн).

Физика, любая точная наука, любая система знания, дисциплинируе­мая математикой, любое знание, «поверяемое алгеброй», самим фактом своего существования являют нематериальность мира, который нам отпущен для понимания. Это не отрицание вещественности – творимой СОЗНАНИЕМ из «сырой невыразимости» Вещи в себе. Эта вещественность обнаруживается интеллектуальным вниманием – внутренним наблюдателем. Чудо не то, что мы знаем что-то (не важно, правильно или нет), чудо в том, что мы «знаем, что знаем» (то есть наблюдаем в себе себя). Могущественнейшая, прочнейшая материя математики – явственность не только идеального платонового мира, но и свидетельство эфемерности материалистических концепций.

Физика произрастает на одном из могучих, непостижимо плодоносных ответвлений древа математики. Дифференциальные уравнения – ствол укорененного своими начальными и граничными условиями в любознательном наблюдательном разуме. Именно этот разум заселяет крону древа неутомимыми вездесущими наблюдателями. Разум – наблюдатель, немыслимый без своей причины – беспредпосылочной Первосущности, допустившей реальность «райских птиц, не нуждающихся в упругой ветке» (Бродский).

Наблюдатель своего рода «Ангел», как и Ветхозаветный не имеющий личности, но владеющий интеллектом его пославшего, приносящий ему вести из мира физической Природы.

назад

Материалы из архива

12.2006 Пресс-служба ОМЗ сообщает

ОМЗ поставят оборудование для первой в мире плавучей АТЭС ММ Ижорские заводы, входящие в состав Объединенных машиностроительных заводов (ОМЗ), подписали контракты с ФГУП «ОКБМ им. И.И.Африкантова» (Нижний Новгород) и с на поставку оборудования двух реакторных установок КЛТ-40С для строительства первой в мире плавучей атомной теплоэлектростанции малой мощности (АТЭС ММ) в городе Северодвинске (Архангельская область).

10.2009 Вся Россия — это Большая Саяно-Шушенская ГЭС

Игорь Чубайс, доктор философских наук, директор Центра по изучению России: - Чиновничество, необходимое в любом государстве, в нашем случае функционирует как оккупационный режим, как пущенный по головам асфальтовый каток. Столоначальники не служат России, они обслуживают самих себя… Страну формирует тот, кто контролирует финансовые и информационные потоки… Говоря о неспособности власти к изменениям, стоит сказать о Саяно-Шушенской катастрофе. Авария на ГЭС вовсе не научила устранять ошибки, а вызвала драку политгруппировок.

12.2007 Колонка редактора: "Инновационная среда"

О.В.Двойников, главный редактор журнала «Атомная стратегия» Как назойливые мухи зреют в массах национальные идеи, жужжат и мешают покою власти. Когда терпение наконец-то кончается, власть объявляет идею федеральной, приобщает к списку  предвыборных мероприятий и реализует на практике.