CC BY
81
Секция «Концепции современного естествознания»
чина появления - ограниченные возможности пара-науки, неспособность ставить и решать задачи научными методами, отказ от научной методологии познания, сложность исследуемых явлений. Положительное значение паранауки в том, что она способствует выдвижению новых научных проблем, показывает недостатки действующей научной парадигмы.
Объектом паранаук являются паранормальные явления, такие как неопознанные летающие объекты, невидимые энергетические сущности, сверхъестественные способности. Паранормальные явления объясняются без учета научной методологии: например видами особой природной энергии, еще неизвестной науке; наличием внеземных форм жизни; сверхъестественными свойствами сознания экстрасенсов, колдунов, шаманов и т. д. Например, астрология - учение, о способах предсказания земных событий, характера и судьбы отдельного индивида, основанных на исследовании расположения небесных тел как относительно друг друга, так и относительно горизонта. В настоящее время много споров о том, можно ли отнести астрологию к науке. Хотя основное положение астрологии, заключающееся в том, что расположение звезд в момент рождения человека определяет его дальнейшую судьбу, не является очевидным. Наличие в астрологии некоторой совокупности теоретических положений, которые отличаются значительной внутренней противоречивостью и нелогичностью, не подтверждаются на практике и не дают достоверных прогнозов, относит ее к классу паранаучных учений.
Паранормальные явления (Бермуды, существование души и жизни после смерти, неопознанные летающие объекты и различные аномальные зоны) рассматриваются не вопреки науке, а дополняют ее, объясняя космос и духовность человека преимущественно иррациональным путем (откровением, оза-
рением интуицией и пр.). Научное знание в подлинном смысле слова начинается тогда, когда не что-то вымышленное, а реальность, факты выступают предметом исследования, причем за совокупностью фактов осознается закономерность - всеобщая и необходимая связь между фактами, что позволяет объяснить, обосновать, почему данное явление протекает так, а не иначе, предсказать дальнейшее его развитие.
Наука - совокупность знаний о фактах и законах, приведенных в систему. Нечто существующее становится научным фактом тогда, когда оно зафиксировано тем или иным принятым в данной науке способом. Факт возникает как результат рациональной обработки данных наблюдений, их осмысления и понимания. В фактах науки выражено взаимодействие чувственно-образного и рационального, объективного и субъективного.
Паранаучное знание в современном естествознании трактуется как реализация объективных возможностей, заложенных в природе и человеке, но пока еще неизвестных науке, однако в принципе познаваемых. Существует возможность превращения отдельных направлений паранауки в науку. Па-ранаучные знания можно считать исходным материалом, которому требуется длительная тщательная проработка, проверка, прежде чем его можно будет назвать наукой. В безграничном мире важны все формы освоения его человеком.
Библиографические ссылки
1. Дубнищева, Т. Я. Концепции современного естествознания : учеб. пособие для студ. вузов. М. : Академия, 2006.
2. URL: http://psyfactor.org/lib/yurevich.htm.
© Орлова А. С., Чанышева Н. А., Черяпина Л. А.,
Жирнова Е. А., 2010
УДК 539.1
В. В. Пьянкова, А. П. Зеленко Научный руководитель - М. С. Эльберг Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ КАК НЕОБЫЧНАЯ ФОРМА МАТЕРИИ
Рассматривается сущность понятия виртуальных частиц и их отличительные свойства и характеристики.
Все, что окружает нас: дома, вода, деревья, солнце имеет совершенно разные формы, объемы, консистенцию, но при этом обладает одним важнейшим общим качеством, все существующее материально, состоит из материи. Такое разнообразие интерпретаций объясняется одним простым ее свойством -изменение состояния. Как нас всех учат еще с детства, существует четыре основных термодинамических состояния материи: твердое тело, жидкость, газ и плазма. Все эти состояния, не считая газа, которо-
го, не составит труда распознать, к примеру, по запаху, и плазмы, свечение которой достигается при помощи специальных плазменных ламп, наглядно представляемы и доступны человеческому глазу. Но как на счет таких состояний, которые не видны человеческому глазу или не относятся ни к одному из приведенных выше состояний?
Черные дыры, пока еще мало изученные белые дыры, лазер, аморфная материя, кристаллы Пьезо и так далее - все эти объекты интерпретации материи
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Социально-экономические и гуманитарные науки
нельзя однозначно отнести ни к одному перечисленному нами состоянию, то есть они представляют собой ее необычные состояния. К этому небольшому перечню относится и физический вакуум.
Физический вакуум представляет собой пространство, которое находится между ядром и электронной орбиталью, не содержащее реальных частиц и энергии, поддающейся непосредственному измерению. Согласно современным физическим представлениям, это наиболее низкое энергетическое состояние любых квантованных полей. Поле, создаваемое каким-либо объектом, к примеру, солнцем, доходит до нас при помощи фотона, гравитона, бозона (слабое поле), глюона в виде ультрафиолетового излучения, при этом увидеть их невооруженным глазом невозможно. Все эти, так называемые, частицы-переносчики и частицы, образующие вакуум и энергетическое поле вокруг ядра, и являются одними из видов виртуальных частиц [1].
Стоит отметить, что физический вакуум представляет собой множество всевозможных виртуальных частиц и античастиц, то есть он является своеобразным «домом» виртуальных частиц. Так что же представляют собой сами виртуальные частицы?
Виртуальная частица - это некоторый абстрактный объект в квантовой теории поля, обладающий квантовыми числами одной из реальных элементарных частиц с массой т, для которого, однако, не выполняется обычная связь между энергией и импульсом, то есть :
E2 Ф m2 с4 + p2 с2,
где Е - суммарная энергия; т - масса частицы; р -импульс.
Виртуальные частицы не могут «улететь на бесконечность»; они рождаются и обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться. Можно сказать, что виртуальные частицы - это и есть то, посредством чего происходит взаимодействие.
Хотя масса и энергия виртуальных частиц не ограничены, их существование не нарушает закон сохранения энергии, поскольку время существования виртуальных частиц ограничено принципом неопределенности:
П
(<—,
Е
где t - время; к - постоянная Планка; Е - суммарная энергия.
То есть чем больше энергия виртуальной частицы, тем меньшее время она может существовать. Поэтому в природе могут существовать такие поля, как поле Хиггса и поле слабого взаимодействия, хотя их частицы очень массивны. Однако радиус действия массивных полей ограничен. Напротив, у безмассовых полей, таких как электромагнитное и гравитационное, время существования виртуальных частиц, а, следовательно, и радиус действия, не ограничены [2].
Вообще, виртуальные частицы - это в большей степени математическое понятие, чем физическая реальность. В квантовой теории поля в точных выражениях для процессов взаимодействия реальных частиц никакие виртуальные частицы не фигурируют. Если же, однако, попытаться упростить точное выражение в рамках теории возмущений, разложив его в ряд по константе взаимодействия (малому параметру теории), то возникает бесконечный набор слагаемых. Каждый из членов этого ряда выглядит так, как будто в процессе взаимодействия порождаются и исчезают объекты, обладающие квантовыми числами реальных частиц. Однако эти объекты распространяются в пространстве по закону, не соответствующему закону реальных частиц, и поэтому если их трактовать как испускание и поглощение частицы, то придется согласиться, что для них не выполняется связь между энергией и импульсом. То есть, виртуальные частицы появляются только тогда, когда мы определенным образом упрощаем исходное выражение.
Впрочем, несмотря на некоторую фиктивность понятия «виртуальная частица», во многих случаях это довольно удобный термин для описания взаимодействия. К примеру, громоздкость вычисления процессов резко снижается, если предварительно составить правила рождения, уничтожения и распространения этих виртуальных частиц (правила Фейнмана) и изобразить процесс графически, с помощью фейнмановских диаграмм [3].
Иногда, в целях наглядности, концепцию «виртуальных частиц» поясняют немного иначе. А именно, говорят, что в процессе взаимодействия закон сохранения энергии выполняется не строго, а с некоторой погрешностью. Это не противоречит квантовой механике: согласно соотношению неопределенностей, событие, длящееся конечный промежуток времени, не позволяет зафиксировать энергию с точностью выше некоторого предела. То есть, промежуточные частицы «берут энергию взаймы» на некоторое небольшое время. В этом случае в процессе взаимодействия могут рождаться и исчезать обычные частицы, только с небольшим нарушением закона сохранения энергии.
Библиографические ссылки
1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая электродинамика // М. : Наука, 1989.
2. Википедия (виртуальная энциклопедия). URL: И^р://ги^1к1реЛа.о^^1к1/Виртуальная_частица.
3. Сафронова У. И. [и др.]. Теоретическая и экспериментальная химия: расчет фейнмановских диаграмм первых двух порядков для энергии нижних возбужденных состояний He. Киев : Наукова думка, 1967.
© Пьянкова В. В., Зеленко А. П., Эльберг М. С., 2010
