Квантовый ум. Грань между физикой и психологией

Соотношение массы-энергии говорит, что энергия покоящейся массы дается формулой E = mc². Если мы можем мириться с небольшим отклонением в энергии, то можем мириться и с небольшим отклонением в массе, которое можно вычислить из уравнения m = E/c², где m – это неопределенность в измерении массы.

Теперь наступает великий момент. Задержите дыхание. Если нам позволено в течение кратких периодов времени иметь небольшие отклонения в массе, то мы можем иметь виртуальные частицы, создающиеся из отклонений в энергии. Это равносильно созданию виртуальных частиц из ничего. Поскольку мы не можем точно измерять энергию, мы можем иметь небольшие отклонения в массе, или маленькие частицы, которые появляются и исчезают, поскольку их никто не может измерить. Принцип неопределенности утверждает, что их невозможно измерить.

Если их нельзя измерить, значит, они «виртуальные», то есть скрытые, и в действительности их нет.

Виртуальные частицы согласуются с законом сохранения энергии, с соотношением массы-энергии в теории относительности и с принципом неопределенности квантовой механики. Согласно правилам физики, о виртуальных частицах можно говорить. Хотя их невозможно видеть или измерять, их можно обсуждать. Частицы – это понятия ОР, используемые в смысле НОР. Поскольку все сущее обладает неизмеримыми флуктуациями в энергии, все обладает неизмеримыми флуктуациями в массе, при условии, что эти отклонения происходят лишь кратковременно. В течение кратких промежутков времени никто не может проверить, существовала ли на самом деле эта маленькая частичка материи. Наши измерительные приборы никогда не будут настолько точными! Поэтому мы позволяем себе рассматривать идею виртуальных частиц. Они существуют в своего рода «зеленой зоне» – зоне, защищенной от измерения.

На этом этапе моих лекций в аудитории часто возникает горячий спор. Некоторые слушатели доказывают, что создавать что-либо из ничего невозможно. Другие говорят, что это возможно, поскольку никто не может измерить факт создания. Кто-то однажды сказал, что можно было бы с тем же успехом думать, что некий бог или некая богиня своей рукой создавали в этом ящике песка или энергии виртуальные частицы; другие говорят, что это богиня Нун заставляла одну заряженную частицу в течение доли секунды заигрывать с другой. Обычно все соглашаются с тем, что квантовые заигрывания защищены основными принципами физики и психологии – в течение кратких отклонений.

Таким образом, мы можем придумывать какие угодно теории о полях и частицах, пока наши идеи согласуются с правилами физики, то есть подчиняются следующим принципам.

I. Сохранение энергии

: общая энергия должна быть постоянной во времени, то есть Е = const.

II. Превращение энергии-массы: энергия может проявляться как масса, поскольку E = mc

².

III. Принцип неопределенности: возможны кратковременные флуктуации энергии, то есть t x E >= h

.

Иными словами, мы можем нарушать законы общепринятой реальности, если делаем это так быстро, что нас никто не обнаруживает.

Так или иначе, поскольку виртуальные частицы согласуются с другими законами, физики позволили себе возмутительную мысль, что в течение доли секунды могут существовать частицы, не поддающиеся измерению. Они позволили себе думать, что в энергетических полях, окружающих более крупные заряженные частицы, вроде электронов и протонов, имеются быстрые флуктуации, которые равнозначны виртуальным частицам, возникающим из этих флуктуаций. Таким образом, понятие энергетических полей было заменено понятием виртуальных частиц, сталкивающихся друг с другом и с более крупными частицами – электронами и протонами.

Неписаный закон общепринятой реальности

Если вы всерьез задумаетесь об этом, то, возможно, спросите: «Если может происходить что-то воображаемое, то зачем называть это частицей? Почему не называть это фантомом или духом?» «Будут ли физики через сто лет по-прежнему объяснять поля в терминах частиц?» Никто не знает. Но очевидно одно: сегодня термин «частица» используется потому, что в отношении него существует общее мнение многих людей. Термин «дух» в настоящее время не получает общего признания со стороны научного сообщества.

Иначе говоря, в формулировании науки важную роль играет общепринятая реальность. По существу, нам следовало бы поместить эту последнюю фразу вместе с тремя другими законами. Четвертый, неписаный закон физики гласит: для того чтобы быть принятыми, теории должны получать общественное одобрение. Теории должны использовать понятия, разделяемые научным сообществом. Итак, у нас есть четвертый принцип, которому должны подчиняться виртуальные частицы.