Биньямин Файн - Нищета неверия. О мире, открытом Богу и человеку, и о мнимом мире, который развивается сам по себе

Рис. 2. Электрические поля. (Справа) поле, создаваемое отрицательным зарядом. (Слева) поле, создаваемое положительным зарядом

Электрический заряд, положительный или отрицательный, создает электрическое поле (статическое, то есть не зависящее от времени) в пространстве вокруг себя. В отличие от материального тела, целиком находящегося в определенном месте и сосредоточенного в определенном объеме, электрическое поле занимает все пространство. Как понять, что в каждой точке пространства существует электрическое поле? Электрическое поле – это поле электрических сил. Электрическая сила воздействует на электрический заряд, размещенный в некоторой точке пространства. Требуется определенная мера абстрагирования, чтобы понять тот факт, что электрическое поле существует и тогда, когда в пространстве нет зарядов (кроме того заряда, который создает поле, – центральный заряд на рис. 2). В каждой точке пространства существуют электрические силы, даже если там нет зарядов, на которые эти силы действуют. Чтобы проверить, действительно ли в определенной точке пространства существует электрическая сила, необходимо разместить там какой-либо электрический заряд, и тогда мы увидим, что электрическое поле отталкивает или притягивает его в направлении заряда, создающего поле: (+) или (-), как видно на рис. 2.

Я сижу в своей комнате и вижу, что в ней находится множество материальных тел, однако кроме них здесь есть и электромагнитные поля, электромагнитные волны с различным периодом колебания (различной длиной волны). В определенной степени мы способны «видеть» электромагнитные волны в видимой части спектра. Свет солнца или электрической лампочки состоит из электромагнитных волн именно этого вида. Кроме того, мою комнату наполняют и другие электромагнитные волны – радиоволны. Эти волны по большей части невозможно увидеть или ощутить, однако возможно воспринять их с помощью радиоприемника, а более короткие волны – с помощью телевизора. Подобно этому приборы для восприятия видимого света, в том числе наши глаза, воспринимают наличие сил электромагнитного поля видимой части спектра.

Теперь обратимся к другой физической реальности, второй составной части материи, то есть к элементарным частицам. Если физическое поле существует и в классической области, элементарные частицы представляют собой квантовые явления. Классическая теория не может описывать ни атомов, ни молекул, ни кристаллов, ни того, что их составляет – элементарных частиц. Элементарные частицы и сложенные из них тела, такие, как атомы и молекулы, – это квантовыеобъекты. Если описать и объяснить физическое поле было сложно, представить себе или описать квантовые объекты совершенно невозможно, так как они не похожи ни на что из того, что мы знаем. Само слово частицаможет привести к ошибочному пониманию. Нет ничего общего между квантовыми частицами и теми частицами, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни – маленькими частичками материи, такими, как песчинки.

Квантовая частица обладает и свойствами частицы, и свойствами волны. Если мы попытаемся исследовать ее, то есть провести над ней различные эксперименты, окажется, что в некоторых из них она ведет себя как классическая частица, а в других – как волна, – явление, воображению совершенно не поддающееся. Ведь понятие «волны» всегда связывается с тем, что распространяется по всему пространству, как волны на поверхности воды или в воздухе. Классическая частица сосредоточена в небольшом объеме пространства, а волна не имеет пространственных границ и распространяется очень далеко. Нет смысла говорить здесь подробнее о поразительных и противоречащих здравому смыслу свойствах квантовых объектов. И все же может возникнуть вопрос: если все это настолько далеко от возможностей нашего понимания, как же физика может этим заниматься?

Цель науки – описывать законы природы и их следствия, другими словами, подойти как можно ближе к истинным законам, существующим объективно и не зависящим от нашего знания о них. Но действительность, природа, не обязана быть похожей на то, что мы знаем из повседневного опыта. Физика решает эту проблему, используя символы, и законы природы она представляет в виде математических уравнений. Как правило, мы, люди, не понимаем этих символов и не можем перевести их в понятия, знакомые нам. Однако чтобы пользоваться физической теорией, не обязательно понимать ее символы. Необходимо знать только одно: как достичь результатов, проверяемых экспериментально.