CC BY
180
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №6/2015 ISSN 2410-6070
ФИЗИКО- МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 530.1
О.В.Гришина
К.п.н., доцент
Арзамасский политехнический институт (филиал) Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева
г. Арзамас, Российская Федерация
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ И ВОСТОЧНАЯ ФИЛОСОФИЯ О ПРИНЦИПИАЛЬНОМ ЕДИНСТВЕ
ВСЕЛЕННОЙ
Аннотация
Теории современной физики: корпускулярно-волновой дуализм, квантовая нелокальность, постулированная бэлловским экспериментом, анализ процесса наблюдения в микромире обнаруживают принципиальное единство Вселенной. Давно известно, что осознание единства и взаимосвязи всех вещей и явлений, переживание их как различных аспектов единой сущности, — характерная черта восточного видения мира. В статье подчеркивается, что модели современной физики и представления восточных философов не только не противоречат друг другу, но отражают и объясняют один и тот же мир.
Ключевые слова
Квантовая теория, единство Вселенной, копенгагенская интерпретация, корпускулярно-волновой дуализм, квантовая нелокальность, религиозные философии Востока.
Понятия современной физики удивительным образом сходны с идеями религиозных философий Востока. Подтверждения тому находим в высказываниях, принадлежащих выдающимся физикам ХХ века.
«Общие законы человеческого познания, проявившиеся в открытиях атомной физики, не являются чем-то невиданным и абсолютно новым. Они
существовали и в нашей культуре, хотя гораздо более заметное и важное место всегда занимали в буддийской и индуистской философии. То, что происходит сейчас, — подтверждение, продолжение и обновление древней мудрости» [1,с.21].
Роберт ОППЕНГЕЙМЕР
«Мы можем найти параллель урокам атомной теории — в эпистемологических проблемах, с которыми уже сталкивались такие мыслители, как Лао-цзы и Будда, пытаясь осмыслить нашу роль в грандиозном спектакле бытия — роль зрителей и участников одновременно» [2,с.139].
Нильс БОР
«Значительный вклад японских ученых в теоретическую физику, сделанный ими после Второй мировой войны, может свидетельствовать о некоем сходстве между философией Дальнего Востока и философским содержанием квантовой теории» [3,с.58]. Вернер ГЕЙЗЕНБЕРГ
В начале XX века началось исследование атома. К этому времени в научной среде уже были широко распространены представления о том, что все научные модели и теории приблизительны и что их словесные описания всегда страдают из-за несовершенства нашего языка. Затем последовали и вовсе неожиданные открытия. Из квантовой теории и теории относительности, которые являются столпами современной физики, следует, что эта действительность не подчиняется законам классической логики, а человеческий язык не просто не точен, он совершенно не годится для описания атомной действительности. Так, Гейзенберг пишет:
«Сложнее всего говорить обычным языком о квантовой теории. Непонятно, какие слова нужно употреблять вместо соответствующих математических символов. Ясно только одно: понятия обычного языка не подходят для описания строения атома» [3,с.179].
О том, что действительность невозможно адекватно описать словами, рассуждают восточные философы.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №6/2015 ISSN 2410-6070
«Для того чтобы рассказать о наших внутренних ощущениях, нам нужны слова, хотя происхождение этих ощущений не имеет никакого отношения к языку. Если Вы никогда не задумывались об этом раньше, это противоречие покажется Вам парадоксальным» [4,с. 129].
Лингвистические барьеры, стоящие перед восточными философами и современными физиками, на удивление одинаковы. Очень похожи приведенные выше рассуждения В.Гейзенберга об атомной физике, а Д.Т. Судзуки - о буддизме.
Невозможно в рамках одной статьи провести исчерпывающий анализ восточного мировосприятия или достаточно полно освятить главы современной физики.
Отметим, в качестве примера, как квантовая теория обнаруживает принципиальное единство Вселенной.
Одна из особенностей возникновения и развития квантовой теории состоит в том, что вначале был создан математический аппарат этой теории, а потом началось выяснение физического смысла этого аппарата.
Существует несколько альтернативных вариантов интерпретации математического содержания квантовой теории. В конце двадцатых годов ХХ века Н.Бор и В.Гейзенберг разработали так называемую копенгагенскую интерпретацию, отправной пункт которой - разделение физического мира на наблюдаемую систему ("объект") и наблюдающую систему, состоящую из экспериментального оборудования и людей-наблюдателей.
Человек-наблюдатель необходим не только для наблюдения свойств объекта, но и для того, чтобы дать определение самим этим свойствам. В атомной физике мы не можем говорить о свойствах объекта как таковых. Они имеют значение только в контексте взаимодействия объекта с наблюдателем. По словам Гейзенберга, «То, что мы наблюдаем, — не сама природа, но природа, открывающаяся нашему способу задавать вопросы» [3,с.218]. Наблюдатель решает, каким образом он будет осуществлять измерения, и от его решения в некоторой степени зависят свойства наблюдаемого объекта. Если эксперимент проводится по-другому, то свойства наблюдаемого объекта тоже изменяются.
Благодаря этому измерительные приборы и сами ученые представляют собой единую комплексную систему, которая не делится на самостоятельные, четко определенные части. Следовательно, в атомной физике ученый не может играть роль стороннего наблюдателя, он обречен быть частью наблюдаемого им мира до такой степени, что он сам воздействует на свойства наблюдаемых объектов.
Квантовый принцип разрушает представление о мире, «пребывающем вовне», когда наблюдатель отделен от своего объекта плоским стеклянным экраном толщиной в двадцать сантиметров. Даже для того, чтобы наблюдать такой крошечный объект, как электрон, приходится разбить стекло. Наблюдатель должен забраться под стекло сам, разместить там свои измерительные приборы. Он должен сам решить, что измерять — импульс или местонахождение. Если ввести туда оборудование, способное измерить одну из этих величин, это исключит возможность размещения аппаратуры, способной измерить другую. Более того, в процессе измерения изменяется состояние самого электрона. После этого измерения Вселенная никогда не станет такой, какой она была раньше. Для того, чтобы описать то, что происходит, нужно зачеркнуть слово «наблюдатель» и написать «участник».
Идея соучастия, а не наблюдения хорошо знакома и всем последователям мистицизма. Говоря о Восточном мистицизме, имеются ввиду религиозные философии индуизма, буддизма и даосизма. Хотя их духовные традиции и отличаются, но характеризуются одним и тем же мировоззрением. Оно основано на мистическом, то есть прямом переживании действительности. Нельзя приобрести мистическое знание путем простого наблюдения — необходимо участвовать в процессе постижения истины всем своим существом. Понятие участника является ключевым для мистицизма Востока. Используя его, мистики приходят к выводу о том, что наблюдатель и наблюдаемое, субъект и объект не только не могут быть разделены - они просто неотличимы друг от друга. Их не устраивает такая ситуация, при которой наблюдатель и наблюдаемое не могут быть разделены, но сохраняют отличия друг от друга. Они идут дальше, и при помощи глубокого погружения в медитацию достигают состояния, при котором отличия наблюдателя от наблюдаемого исчезают, не оставляя малейшего следа, а субъект и объект сливаются в единое неразделимое целое. Так, в Упанишадах говорится:
«Там, где существует двойственность, как и раньше, один видит другого; восприемлет его запах и вкус... Однако там, где все обрело сущность своего собственного «я», кого и каким образом можно увидеть? Каким образом и чей запах можно ощутить? Каким образом и чей вкус?»
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №6/2015 ISSN 2410-6070
[5, Брихад-араньяка Упанишада. ГУглава].
Французский физик Луи де Бройль развил теорию корпускулярно-волнового дуализма материи. Согласно этой теории корпускулярно-волновой дуализм, установленный ранее для фотонов, присущ всем частицам -электронам, протонам, атомам и т.д. Так, любая частица, обладающая корпускулярными свойствами, в силу симметрии в природе, может обладать волновыми свойствами и для описания материи используют оба понятия. Это еще раз показывает, что нельзя разложить мир на независимые друг от друга составляющие. Мир един и не делится на мир частиц и мир волн.
Мир в восприятии восточных философов тоже лежит вне узких рамок противоположных понятий.
«Оно движется. Оно не движется.
Оно далеко, оно близко.
Оно внутри всего этого,
И оно вне всего этого».
[5, Иша Упанишада. Углава].
Идею о принципиальном единстве Вселенной подтверждает теорема Бэлла. Свою теорему Бэлл построил, опираясь на мысленный эксперимент Эйнштейна, поставленный тремя десятилетиями раньше. В эксперименте участвуют два электрона, вращающиеся в противоположных направлениях, так что их суммарный спин равен нулю. Далее предполагается, что какие-то процессы, не оказывающие воздействия на спин частиц, вызывают их удаление друг от друга. Важная деталь эксперимента - расстояние между ними может быть сколь угодно большим: одна частица может находиться в Москве, другая в Париже; одна - на Земле, а другая - на Луне. Наблюдатель выбирает ось, производит измерения и определяет спин частицы 1, при этом частица 2 мгновенно приобретает противоположное значение спина. Как частица 2 «узнает» о том, какую ось выбрали? Вывод один: хотя частицы и разделены большим расстоянием, они, тем не менее, соединены мгновенными, нелокальными связями, вся Система функционирует как Единая Система. [6]. Нелокальность, по Бэллу, означает, что измерения над одной частицей могут влиять на поведение другой. Другими словами, теорема Бэлла проливает свет на фундаментальную взаимозависимость и нераздельную слитность Вселенной. Как говорил за две тысячи лет до Бэлла индийский буддист: «Вещи черпают своё существование и природу во взаимозависимости, и не являются ничем сами по себе» [4, с.89].
Как мы убедились, теории современной физики приводят нас к такому мировосприятию, которое прекрасно гармонирует с представлениями восточных мистиков. Но как только мы признаем существование этих параллелей, перед нами сразу же возникает вопрос о том, как их интерпретировать. Можно ли утверждать, что современная наука, со всеми своими сложными приборами и приспособлениями, только начинает открывать для себя те истины, которые для восточных мыслителей очевидны уже тысячи лет? Должны ли ученые отказаться от научного метода и приступить к занятиям медитацией? Или же наука и мистицизм могут оказать друг на друга какое-то конструктивное влияние? Быть может, через какое-то время произойдет их синтез?
Скорее всего, что на все эти вопросы нужно ответить отрицательно. Наука и мистицизм являются двумя дополняющими друг друга сторонами человеческого познания: рационального и интуитивного. Современный физик - последователь крайне рационалистического направления, а мистик - крайне интуитивного. Эти два подхода отличаются друг от друга самым принципиальным образом, и далеко не только взглядами на материальный мир. Однако для них характерна, как принято говорить в физике, дополнительность. Один подход не может быть заменен другим, каждый из них имеет уникальную ценность, каждый дополняет другой, обеспечивая тем самым новое, более адекватное мировосприятие. Наука не нужна мистицизму, мистицизм не нужен науке, но людям необходимо и то, и другое. Мистический опыт необходим для понимания глубочайшей сути вещей, наука незаменима в современной жизни. Современная наука указывает на необходимость нового подхода к действительности, в основу которого будет положено всеобъемлющее единство Вселенной, включая явления природы и человеческие взаимоотношения и чувства.
Список использованной литературы: 1. Борн М. Размышления и воспоминания. Физика (сб. статей). - М.: Наука, 1977.
12
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №6/2015 ISSN 2410-6070
2. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание (сб. статей). Пер. с англ. - М.: ИЛ, 1961.
3. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. - М.: Наука, 1989.
4. Судзуки Д., Кацуки С. Дзэн-Буддизм. Бишкек.: Одиссей, 1993.
5. http://om-aditya.ru/userfiles/ufiles/rigveda/brikhadaranyaka_upanishada.docx
6. Спасский Б.И., Московский А.В. // О нелокальности в квантовой физике. Успехи физических наук. 1984.Т.142. вып.4.
© О.В.Гришина, 2015
УДК 517.9
С. Н. Ефимов
студент 5 курса факультета прикладной математики, физики и информационных технологий
Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова
Н. И. Гордеев
к. т. н., доцент кафедры дискретной математики и информатики Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова
Г. Чебоксары, Российская Федерация
ПРИБЛИЖЕННЫЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ПРОСТЕЙШЕЙ ЗАДАЧИ КЛАССИЧЕСКОГО ВАРИАЦИОННОГО ИСЧИСЛЕНИЯ
Рассмотрим конкретную простейшую задачу классического вариационного исчисления [1]
/[у(х)] = /л/2(2у + у2 — у'2) dx ^ ех£г, (1)
у(0) = 0 (2), У (|) = 0 (3),
где у = у(х) - искомая функция одной независимой переменной х. Исследуя и решая задачу (1) - (3) вариационным методом [2], находим экстремаль (рис. 1.)
у*(х) = cosx + smx — 1, (4)
на которой достигается максимум функционала Ду(х)]:
Ушах = ЛУ*(*)] = /07Г/2(2у»(х) + [у*(х)]2 — [у',(х)]2) ¿х; (5)
здесь
у'„(х) = cosx — sinx, (6)
Ниже приведем методику приближенного аналитического решения поставленной вариационной задачи
(1) - (3).
Особо необходимо (следует) подчеркнуть, что процесс построения (синтеза) приближенного аналитического решения поставленной задачи (1) - (3) с наперед заданной точностью, является итерационным.
Вначале отметим, что задача (1) - (3) зависит от трех условий: от двух граничных условий (2) и (3) и одного условия, связанного с экстремумом функционала У[у(х)]. Исходя из этих соображений, в качестве первого приближения к решению задачи (первый шаг итерационного процесса) предложим алгебраический полином (многочлен) второй степени относительно переменной х:
у1(х) = а2х2 + а1х + а0. (7)
Коэффициенты полинома Й2, будем вычислять, опираясь на три упомянутых условия.
Найдем производную первого порядка по х от у1(х) (7):
у'х(х) = 2а2х + а1. (8)
Учитывая граничное условия (2) и выражение у1(х) (7) получим:
13
