Головна |
« Попередня | Наступна » | |
XX. ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ І ФІЛОСОФІЯ ПЛАТОНА (1961 - 1965) |
||
Інститут фізики і астрофізики Макса Планка, створений після війни в Геттінгені мною і моїми співробітниками, восени 1958 був переведений в Мюнхен, і в нашому житті почалася нова смуга. У сучасному просторому будівлі інституту, спорудженому в північній частині міста на краю Англійського парку за планами мого старого друга по молодіжному руху Сепа Руфа, нове покоління молодих фізиків взялося за завдання, які поставило перед ними розвиток нашої науки. Роботами над єдиною теорією поля елементарних частинок цікавився насамперед Ганс-Петер Дюрр, який виріс у Німеччині, отримав наукову освіту в Сполучених Штатах Америки і після досить довгого періоду роботи в якості асистента Едуарда Теллера в Каліфорнії знову хотів трудитися в Німеччині. Вже в Каліфорнії він чув від Теллера про наш старому лейпцигському гуртку, а в Мюнхені йому допомогли відновити зв'язок із традицією бесіди з Карлом Фрідріхом, який регулярно восени приїжджав на кілька тижнів у наш інститут, щоб не дати порватися ниткам між філософією і фізикою. Так вийшло, що єдина теорія поля в її фізичних і філософських аспектах часто ставала темою бесід втрьох, які Карл Фрідріх, Дюрр і я вели в моєму кабінеті в новому інституті. Одну з наших бесід треба записати тут як приклад багатьох інших. Карл Фрідріх: «Просунулися ви скільки-з вашою єдиною теорією поля за останній рік? Не буду починати тут відразу з філософських питань, які мене, по суті, найбільше цікавлять. Але ж подібна теорія - це передусім повноцінна фізика. Вона повинна отримати експериментальне підтвердження або ж бути спростована експериментом. Так чи є тут якийсь прогрес, про який ви могли б мені розповісти. Мені особливо хотілося б знати, чи не чи вдалося вам розвідати щось нове по темі Вольфганга Паулі: «роздвоєння і зменшення симетрії». Дюрр: «Нам здається, що сенс роздвоєння зрозумілий нами тепер, принаймні в одному випадку право-лівої симетрії. Роздвоєння дійсно виникає за рахунок того, що в теорії відносності маса елементарної частинки виражається квадратним рівнянням, що має два рішення. Але зменшення симетрії, треба сказати, ще набагато цікавіше. Схоже на те, що тут дають про себе знати дуже загальні і важливі взаємозв'язки, на які досі ніхто не звертав уваги. Якщо яскраво виражене симетрична властивість законів природи виявляється порушеним в спектрі елементарних частинок, то причина тут може бути тільки та, що світ, або космос, тобто єдина і єдина підоснова, з якої виникають елементарні частинки, менш симетричний, ніж закони природи. Це цілком правдоподібно і в'яжеться з рівнянням симетрії поля. З наявності такої ситуації з необхідністю слід - докази я зараз не буду приводити, - що повинні існувати сили великої дальності дії, або елементарні частинки з зникаючої малою масою спокою. Ймовірно, таким чином слід розуміти електродинаміку. Таким же шляхом може виникати і гравітація, і ми сподіваємося, що тут можна встановити зв'язок з принципами, які Ейнштейн хотів покласти в основу своєї єдиної теорії поля і своєї космології ». Карл Фрідріх: «Якщо я вас правильно зрозумів, ви виходите з припущення, що форма космосу ще не однозначне визначена рівнянням поля. Отже, можуть існувати різні форми космосу, що не суперечать рівнянню поля. А це має начебто б означати, що теорія містить елемент контингентні, тобто що випадок, або, краще сказати, що не піддається подальшому поясненню одиничність явищ грає в ній певну роль. З точки зору колишньої фізики тут немає нічого особливо дивного; адже в ній теж початкові умови визначаються не законами природи, а контингентні, тобто могли б бути й іншими. Та й простий погляд на існуючу форму космосу, на незліченні галактичні системи з дуже мало впорядкованим розподілом зірок і зоряних систем мало не змушує думати, що все могло б бути інакше, тобто що кількість зірок, їх положення, кількість і розміри галактик з рівним успіхом могли б бути і дещо іншими при збереженні того ж самого нашого світу з тими ж самими законами природи. На щастя, займаючись спектром елементарних частинок, ми не зобов'язані стосуватися окремих частковостей внутрікосмі-чеських співвідношень. Але загальні властивості симетрії космосу, на вашу думку, все-таки роблять свій вплив на цей спектр. Подібні загальні властивості, мабуть, можна було б, як і в загальній теорії відносності, зобразити за допомогою спрощених моделей космосу, і одні моделі допускалися б основним рівнянням поля, інші виключалися б їм. Для кожної допустимої моделі спектр елементарних частинок виглядав би трохи інакше. Тоді ви могли б, виходячи із спектру елементарних частинок, робити зворотні висновки про симетріях космосу ». Дюрр: «Так, саме на це ми й сподіваємося. Деякий час тому ми, наприклад, висловили певні припущення щодо цих властивостей симетрії, спростовані пізніше новими дослідами над елементарними частинками, після чого ми висунули інший гаданий ряд припущень, відповідних експериментальним даним. Зараз схоже на те, що всю електродин-Намік можна було б пояснити на основі несиметричності світу по відношенню до перестановки протона і нейтрона, або, ширше, по відношенню до ізоспіновой групі. Тут єдина теорія поля поки володіє тому достатньою гнучкістю, щоб упорядкувати спостережувані феномени в рамках загального взаємозв'язку ». Карл Фрідріх: «Якщо задуматися далі в цьому напрямку, то ми прийдемо до одного дуже цікавого і важкого питання. Мені здається, що у сфері контингентні чи випадковості, слід проводити принципове розрізнення між унікальним і випадковим. Космос в цілому абсолютно унікальний (поодинокий). Біля його витоків стоять унікальні (одиничні) рішення щодо властивостей космічної симетрії. Потім утворюються багато галактики і багато зірок, і там мають місце повторювані аналогічні рішення, які у відомому сенсі, саме зважаючи на їх величезного розмаїття і повторюваності, можна назвати випадковими. Тільки тут вперше починають діяти статистичні правила квантової механіки. Правда, застосування тимчасових концептів у виразах «біля його витоків», «потім» дуже проблематично, тому що саме поняття часу адже набуває виразний сенс лише завдяки моделі космосу. Але зараз, мабуть, можна поки цього не торкатися. До поодиноких рішень, які мають місце, так би мовити, на початку, належать і ті самі природні закони, які ви хочете описати у вашому рівнянні поля. Бо ми таки маємо право запитати, чому закони природи мають конкретно даний, а не якийсь інший вид; так само як ми маємо право запитати, чому космос має саме такі-от симметрические властивості і ніяких інших. Можливо, на подібні питання не існує відповіді. Але мене не задовольняє просте прийняття вашого рівняння поля, навіть якщо воно відрізняється від усіх інших можливих тут математичних форм своєї високої симетрією і простотою. Не вдасться чи додати вашому рівнянню поля ще більш глубко сенс, залучаючи ідеї Паулі про процес роздвоєння та зменшення симетрії? » - Цього я ні в якому разі не виключаю, - відповідав я. - Але мені хотілося б зараз ще більше підкреслити неповторність, унікальність тих перших рішень. Цим рішенням раз і назавжди фіксуються симетрії, встановлюються форми, що визначають майже все подальший розвиток природи. «На початку була симетрія» - ідея, безумовно, більш правильна, ніж Демокрітовская теза «на початку була частинка». Елементарні частинки є втіленнями симетрій, їх найпростішими виразами, однак вони - лише наслідок симетрій. У пізнішому розвитку космосу вступає в дію випадок. Але й випадок узгоджується із спочатку встановленими формами, відповідає статистичним законам квантової теорії. У ході подальшого, все більш усложняющегося розвитку вихідна ситуація може повторитися ще раз. Знову в силу неповторних рішень можуть бути встановлені форми, далеко вперед визначають усі майбутні події. Схоже, так сталося, наприклад, при виникненні живих істот; і я знаходжу тут край-ні перспективними відкриття сучасної біології. Специфіка геологічних і кліматичних умов на нашій планеті призвела до виникнення складних хімічних сполук вуглецю, зробила можливими ланцюгові молекули, здатні зберігати інформацію. Нуклеїнові кислоти виявилися зручним запам'ятовуючим пристроєм для зберігання інформації про структуру живих істот. Тут мало місце рішення унікального роду, склалася єдина форма, визначальна всю наступну біологію на Землі. А в подальшому розвитку знову важливу роль відіграє випадковість. Карл Фрідріх: «Мене тут не влаштовує слівце« якось ». Ти не міг би точніше пояснити, що ти імешь на увазі? Чи є випадковість, на твій погляд, абсолютно безглуздою? Чи є вона, так би мовити, простий виконавицею того, що закони квантової теорії у своїх математичних формулюваннях говорять про статистичної ймовірності процесів, що відбуваються в природі? Твої тези часто звучать так, наче ти, на додаток до всього іншого, вважаєш можливою ще і якусь співвіднесеність всього в природі з якимсь цілим, про який можна сказати, що воно надає сенс кожному окремому події ». Дюрр: «Будь-яке відхилення від статистичних правил квантової механіки зробило б незрозумілим, чому інші феномени не виходять з рамок квантової теорії. Подібні відхилення слід на підставі наявних в даний час даних вважати абсолютно неможливими. Але, мабуть, ви цього і не мали на увазі. Питання стосується, напевно, тільки подій чи рішень, які за своєю суттю поодинокі, тобто в яких не має місце статистичний розподіл. З іншого боку, слово «сенс», яке ви застосували у своїй формулюванні, виводить весь це питання з компетенції природознавства ». Тут бесіда поки перервався. Але через кілька днів вона отримала продовження в дискусіях, на которох я був присутній переважно як слухач. В Інституті Макса Планка з дослідження поведінки, розташованому на невеликому лісовому озері в горбистій місцевості між Штарнбергерзєє і Аммерзее, Конрад Лоренц і Еріх фон Хольст разом зі своїми співробітниками займалися поведінкою місцевого тваринного світу. Вони «розмовляли» - так свідчить заголовок однієї з книг Лоренца 30 - з худобою, птахами і рибою. Регулярно восени в цьому інституті проводився колоквіум, на якому біологи, філософи, фізики та хіміки вели дискусії з принципових, переважно гносеологічним проблемам біології. Для простоти його кілька жартівливо назвали «колоквіум про тіло і душу». Я іноді брав участь у цих бесідах, майже завжди тільки слухаючи, через недостатність своїх біологічних знань. Але я намагався чогось навчитися з дискусій біологів. Пригадую, що в той день йшлося про дарвинистской теорії в її сучасній формі - «випадкові мутації і відбір» і що для обгрунтування цього вчення залучалося наступне порівняння: виникнення видів аналогічно виникненню людських знарядь. Скажімо, спочатку для пересування по воді була винайдена гребний човен, і озера і берега морів були усіяні такими човнами. Потім хтось додумався використовувати за допомогою вітрила силу вітру, і на більшості водних просторів гребні човни були витіснені вітрильними. Нарешті, була сконструйована парова машина, і пароплави на всіх морях взяли верх над вітрильниками. Результати неадекватних спроб дуже швидко анулюються у міру розвитку техніки. Так, в освітлювальної техніки лампа Нернста майже відразу ж витіснена електричною лампочкою розжарювання. Подібним чином треба нібито розуміти і процес відбору між різними видами живих істот. Мутації відбуваються чисто випадково, як то і передбачає квантова теорія, а процес селекції НЕ санкціонує більшість цих вживаються природою спроб. Зберігаються лише нечисленні форми, які довели свою життєздатність за даних зовнішніх обставин. При продумуванні цієї аналогії мені спало на думку, що описаний процес в техніці в одному вирішальному пункті прямо суперечить дарвиновскому вченню, а саме там, де в теорії Дарвіна на сцену виступає випадковість. Справді, різноманітні людські винаходи виникають якраз не випадково, а в результаті цілеспрямованої роботи думки. Я спробував уявити собі, що вийде, якщо провести тут аналогію з більшою послідовністю, ніж того хотіли придумали її, і що тоді доведеться поставити на місце дарвінівського випадку. Чи не доведеться тут задуматися про поняття «намір»? Власне кажучи, ми по- приймаємо слово «намір» тільки коли воно відноситься до людини. У крайньому випадку ми можемо приписати його хіба що собаці, який стрибнув на кухонний стіл з «наміром» зжерти ковбасу. Але чи має бактеріофаг, що наближається до бактерії, намір проникнути в неї, щоб збільшитися там в обсязі? А якщо ми навіть і тут готові сказати «так», то, мабуть, і генній структурі можна приписати намір змінитися таким чином, щоб домогтися кращої пристосованості до навколишніх умов? Мабуть, тут ми зловживаємо словом «намір». Але, мабуть, можна було б вибрати для цього питання більш складне формулювання: чи здатне щось потенційне, а саме підлягає досягненню мета, впливати на причинно-наслідковий процес? Тим самим ми, однак, знову повертаємося майже що в сферу квантової теорії. Адже хвильова функція квантової теорії зображує потенційне, а не фактичне. Інакше кажучи: можливо, випадковість, яка грає в дарвінівської теорії настільки важливу роль, є чимось більш складним і тонким, ніж здається на перший погляд, причому саме тому, що вона підпорядковується законам квантової механіки. Ланцюг моїх роздумів була перервана тією обставиною, що в ході дискусії виникло значна розбіжність думок щодо значення квантової теорії в біології. Підгрунтям для подібних розбіжностей є, як правило, те, що біологи в своїй більшості завжди готові визнати неодмінну необхідність квантової теорії для розуміння атомного та молекулярного світу, однак у них завжди зберігається при цьому бажання розглядати елементи хімії та біології, тобто атоми і молекули, за аналогією з предметами класичної фізики, представляючи їх у вигляді каменів або піщинок. Подібний підхід часто дійсно веде до вірних результатами, і все ж слід пам'ятати про те, що понятійна структура квантової теорії зовсім інша, ніж у класичній фізиці. Тому, продовжуючи мислити в поняттях класичної фізики, неважко прийти до зовсім помилкових висновків. Втім, тут не місце викладати цю частину дискусій «колоквіуму про тіло і душу». У моєму мюнхенському інституті підібралася група молодих фізиків, що продовжувала систематично працювати над проблемами, які були поставлені єдиною теорією поля елементарних частинок. Бурхливі суперечки, розбурхували нас в перші роки, давно вже поступилися місцем більш спокійним обговоренням. Справа йшла тепер про те, щоб крок за кроком заглиблюватися в теорію, намагаючись у міру можливості намалювати в її рамках зв'язну картину окремих явищ. Експерименти, що проводилися на великих прискорювачах в Женеві і Брукхейвені, давали нові відомості про окремі деталі в спектрі елементарних частинок, і треба було перевіряти, чи відповідають ці дані положенням теорії. У міру того як з плином років єдина теорія поля придбала відчутний фізичний вигляд, Карл Фрідріх виявляв все більший інтерес до її філософського обгрунтування. Стара тема Вольфганга Паулі - роздвоєння і зменшення симетрії - жодним чином ще не була вичерпана. Розглянуто- ний Дюрр приклад симетрії правого і лівого був усього лише спеціальним випадком, чи дозволяв побачити суттєві риси проблеми. Карл Фрідріх зробив тепер серйозну спробу вникнути в суть всієї проблематики. Наші розмови в ті роки нерідко відбувалися в Урфельде. Ми дожили до більш мирних і спокійних часів, ми могли тепер у вихідні дні та в відпускні місяці частіше повертатися в свій будинок на Вальхензее. Відвідуючи нас, Карл Фрідріх пояснював мені основну ідею своєї спроби: «Усяке осмислення природи неминуче рухається великими колами або по спіралі; зрештою, ми можемо зрозуміти що-то в природі, тільки якщо ми розмірковуємо про неї, але ж у всіх способах свого поведінки, в тому числі і в своїй думці, ми вийшли з природи і продовжуємо її історію. Починати тому можна, в принципі, звідки завгодно. Але наша думка влаштована так, що нам здається доцільним починати з самого простого, а найпростіше - це завжди альтернатива: так чи ні, буття чи небуття, добро чи зло. Поки подібна альтернатива осмислюється так, як це зазвичай відбувається в повсякденному житті, вона залишається безплідною. Однак ми ж знаємо з квантової теорії, що в ситуації альтернативи крім відповідей «так» і «ні» існують ще й інші відповіді, що знаходяться до цих двох відносно додатковості; в них встановлюється ймовірність відповідей «так» і «ні» і понад те фіксується відома область інтерференції між «так» і «ні», теж володіє інформаційної цінністю. Існує, таким чином, цілий континуум потенційних відповідей. Висловлюючись математично, ми маємо тут безперервну групу лінійних перетворень двох складних змінних. У цій групі заздалегідь вже міститься лоренцова група теорії відносності. Запитуючи про те чи іншому з цих потенційних відповідей, вірний він чи невірний, ми тим самим задаємося питанням про просторі, сродну просторово-часовому континууму дійсного світу. У цьому плані я хотів би розгорнути структуру, яку ви фіксуєте в рівнянні поля і яка у відомому сенсі дає хіба першу розмітку світу, у вигляді взаімоналоженія альтернатив ». - Для тебе, стало бути, істотно те, - зауважив я, - що двуделеніе, про який говорив Паулі, не їсти поділ на дві взаємовиключні частини, як в арістотелівської логікою, і протилежності тут знаходяться в істотному сенсі відносно додатковості. Роздвоєння в арістотелівської сенсі дійсно було б, як справедливо писав Паулі, атрибутом диявола; невпинно повторюючись, воно веде лише в хаос. Але третя можливість, що виявляється ставленням додатковості в квантовій теорії, може виявитися плідною і веде при своєму повторюваному відтворенні в простір дійсного світу. Не випадково в старій містиці число «три» пов'язують з божественним началом. Щоб не заглиблюватися в містику, можна згадати про гегелівської тріади: теза-антитеза-синтез. Синтез не обов'язково повинен бути сумішшю, компромісом між тезою і антитезою, але плідним він стає тільки тоді, коли з зв'язку тези й антитези виникає щось якісно нове. Карла Фрідріха це задовольнило лише наполовину; «Так, це все дуже красиві загальні філософські ідеї, але мені хотілося б більш точного знання. Я сподіваюся, що на цьому шляху можна прийти до реальних законам природи. Ваше рівняння поля, про який ще з повною достовірністю не відомо, чи правильно воно описує природу, виглядає так, немов його можна було вивести з такої філософії альтернатив. Але тоді повинен існувати спосіб довести це до прийнятої в математиці ступенем суворості ». - Виходить, ти хотів би, - вставив я, - вибудувати елементарні частинки, а з ними в кінцевому рахунку і світ, з альтернатив таким же чином, як Платон хотів вибудувати свої правильні об'ємні тіла і тим самим світ з трикутників. Альтернативи настільки ж нематеріальні, як і трикутники в платонівському «Тимее». Але якщо виходити з логіки квантової теорії, то альтернатива буде тією основоположною формою, з якої через повторення виникають інші, більш складні форми. Якщо я правильно тебе зрозумів, шлях веде тут від альтернативи до симетричної групі, тобто до певним властивості; представники одного або багатьох властивостей - математичні форми, що відображають елементарні частинки, вони, так би мовити, ідеї елементарних частинок, яким в кінцевому рахунку відповідає матеріальна частка як об'єкт. Ця універсальна конструкція мені зрозуміла. Причому альтернатива є набагато більш фундаментальна структура нашої думки, ніж трикутник. Але математично точне здійснення твоєї програми видається надзвичайно важким. Бо воно вимагає такої високої абстракції думки, який до цих пір, принаймні у фізиці, ще ніколи не було. Мені це було б явно не під силу. А от нашому молодому поколінню абстрактне мислення дається легше. Так що ти обов'язково повинен вжити цю спробу разом зі своїми співробітниками. Тут у розмову включилася Елізабет, прислухаються до нас здалеку: «Ви думаєте, вам вдасться зацікавити молоде покоління такими важкими проблемами, що стосуються світобудови? Якщо судити по тому, що ви іноді розповідаєте про фізику у великих дослідницьких центрах тут або в Америці, то створюється враження, що якраз у молодого покоління всі інтереси звернені до частковостей, немов на вивчення широких світових взаємо- зв'язків накладено якесь табу. Про них не прийнято говорити. Чи не відбувається зараз з фізикою те ж, що з астрономією під кінець античності, коли всі задовольнялися обчисленням сонячних і місячних затемнень методом накладання циклів і епіциклів і забули за таким заняттям геліоцентричну планетну систему Аристарха? Чи не станеться так, що інтерес до ваших загальних питань повністю згасне? »Але я не хотів тут бути таким песимістом і заперечив:« Інтерес до частковостей гарний і необхідний, тому що ми в кінцевому рахунку хочемо знати, як усе виглядає насправді. Ти пам'ятаєш, що Нільс теж завжди любив цитувати цей вірш: «Лише повнота веде до ясності». І табу на проблеми світової взаємозв'язку мене не так вже засмучують. Адже табу вводиться не для того, щоб заборонити річ, про яку не прийнято говорити, а для того, щоб захистити її від балачок і глузувань більшості. З незапам'ятних часів обгрунтуванням табу було те ж саме, що і у Гете: «Тільки мудрому відкрийся, адже натовп лише насміється ...» Так що не треба повставати проти табу. Знову і знову будуть з'являтися молоді люди, що замислюються про великих взаємозв'язках вже тому, що хочуть у всьому бути чесними; і справа зовсім не в тому, багато їх або мало ». Хто роздумує про філософію Платона, той знає, що світ визначається образами. Нехай тому й мій опис цих бесід завершиться чином, незгладимо закарбували в моїй пам'яті останніх мюнхенських років. Ми вчотирьох, Елізабет, два наших старших сина і я, їхали по пишно квітучим лугах через пагорби між Штарнбергерзєє і Аммерзее в Зеевізен, щоб відвідати Еріха фон Хольст в Інституті Макса Планка з дослідження поведінки. Еріх фон Хольст був не тільки відмінним біологом, але й гарним альтистом і скрипковим майстром, і ми хотіли попросити у нього ради про музичному інструменті. Сини, в той час молоді студенти, захопили з собою скрипку і віолончель на випадок, якщо випаде можливість помузіціровать. Фон Хольст показав нам свій будинок, який він з художнім смаком і фантазією спроектував і побудував багато в чому власними руками, і провів нас у простору вітальню, куди в цей сонячний день через відчинені вікна і двері балкона широким потоком вливався світло. При погляді назовні погляд падав на яскраво-зелені буки під синім небом, на тлі якого носилися в повітрі пернаті, опіками зеевізенскім інститутом. Фон Хольст дістав свій альт, сів між двома молодими людьми і почав грати з ними ту написану молодим Бетховеном серенаду в ре-мажор, яка вирує життєвою силою і радістю і в якій довіру до центрального порядку всюди бере гору над малодушністю і втомою. І коли я її слухав, то в ній втілилася для мене впевненість, що, поки існує людина, завжди буде тривати це - життя, музика, наука, - нехай навіть ми самі лише коротке час можемо брати участь в загальній роботі, - за словами Нільса, завжди одночасно і глядачі, і дійові особи в великій драмі життя.
|
||
« Попередня | Наступна » | |
|
||
Інформація, релевантна "XX. Елементарні частинки І ФІЛОСОФІЯ ПЛАТОНА (1961 - 1965)" |
||
|