более во втором и третьем поколении, когда математическая дисциплина лишь косвенно черпает вдохновение из идей, идущих от реальности, над ней нависает смертельная опасность. Ее развитие все более и более определяется чисто эстетическими соображениями; она все более и более становится искусством для искусства... Я убежден, что "эмпирическая" подпитка была необходимым условием сохранения неувядаемой молодости и жизнеспособности математики в прошлом и что аналогичное утверждение останется в силе и в будущем (Дж. фон Нейман, цит. по: М. Клайн, Математика. Утрата определенности, с.338). Вместе с тем, математика продолжает сохранять свою "непостижимую эффективность в естественных науках", давшую название знаменитой статье Е. Вигнера: Математический язык удивительно хорошо приспособлен для формулировки физических законов. Это чудесный дар, которого мы не понимаем и которого не заслуживаем. Нам остается лишь благодарит за него судьбу и надеяться, что в своих будущих исследованиях мы сможем по-прежнему пользоваться им (Е. Вигнер, Этюды о симметрии, с. 197). Рискуя несколько шокировать "сциентистски" настроенного читателя, можно тем не менее отметить очевидную аналогию между верой современного ученого в "непостижимую эффективность математики" и верой человека традиционного общества в магию чисел. Примеры такой эффективности дествительно многочисленны и впечатляющи. Можно указать, например, на основное уравнение, описывающее свойства электрона - уравнение Дирака. Оно было установлено Дираком в 1927 г. из соображений "математического изящества" и не только прекрасно описало все известные к тому времени свойства электрона, но и привело к предсказанию существования античастицы электрона - позитрона, впоследствии подтвержденному экспериментально. Еще более ярким примером является общая теория относительности (современная теория тяготения), созданная Эйнштейном в 1915 г. как достаточно формальная математическая конструкция почти без всякой экспериментальной основы и блестяще подтвержденная всеми последующими экспериментами и астрономическими наблюдениями. Однако, если мы захотим понять эти успехи, это может оказаться делом не более простым, чем объяснить, каким образом пересчет девушек (см. выше цитату из Фрэзера) может повредить их здоровью. "Самое непостижимое в мире - то, что он постижим" (А. Эйнштейн), причем зачастую - постижим на математическом языке. Следующий отрывок дает описание "мистического опыта", связанного с чистой математикой. В математике, дополненной философией и психологией, я нашел то, что обычно дает человеку религия. Я осознал в этом присутствие реальности в форме необычайной чистоты, и предел внутреннего проникновения, которого я тогда достиг, хотя мне и недоставало соответствующего понимания и различения, не был превзойден с тех пор никогда, вплоть до седьмого числа прошлого месяца... То, чего я достиг благодаря математике на языке символов - а это был редкий уровень сознания, - должна была дополнить философия, так чтобы это могло стать ясным для понимания. Философия добавила способность размышления и сосредоточения к чистому свету математики (Ф. Меррелл-Вольф, Пути в иные измерения, с.145-146). Вспомним также, что Эйнштейн в детстве воспринял "Начала" Евклида как "священную книгу по геометрии". Ряд крупных исследователей, пытающихся всерьез понять статус математических понятий и причину их эффективности, склоняется к тому или иному варианту платонизма. Так, выдающийся английский ученый - специалист в области математической физики Р. Пенроуз посвятил значительную часть своих книг "Новый разум императора" и "Тени разума" (см. список литературы) аргументации в пользу реального существования мира математических идей. Математические понятия, выражающие "гармонию" мира, вечны и неуничтожимы подобно платоновским идеям: В настроенной лире гармония - это нечто невидимое, бестелесное, прекрасное и божественное, а сама лира и струны - тела, то есть нечто телесное, сложное, земное и сродное смертному. Представь себе теперь, что лиру разбили или же порезали и порвали струны, - приводя те же доводы, какие приводишь ты, кто-нибудь будет упорно доказывать, что гармония не разрушилась и должна по-прежнему существовать. Быть того не может, скажет такой человек, чтобы лира с разорванными струнами и сами струны - вещи смертной природы - все еще существовали, а гармония, сродная и близкая божественному и бессмертному, погибла, уничтожилась раньше, чем смертное. Нет, гармония непременно должна существовать, и прежде истлеют без остатка дерево и жилы струн, чем потерпит что-нибудь худое гармония (Платон, Федон; см. также вынесенные в эпиграф строки Мандельштама). Близких взглядов на сущность математических идей и понятий придерживался В. Гейзенберг (см. книгу "Физика и философия. Часть и целое"). Другой выдающийся физик, В. Паули, полагал, что более правильным образом для того, чтобы охарактеризовать статус математических понятий, являются юнговские архетипы. В отличие от платоновских идей, они имеют динамический характер и не могут рассматриваться как вечные и неизменные, однако также принадлежат к некоторой реальности за пределами индивидуальных сознаний (см. книгу К. Лаурикайнена). Высокую оценку математики можно найти и в оккультной литературе. Главный Источник чистой математики - Высшее, или Трансцендентное Сознание, и в этом причина, почему выводы всеобщего характера можно недвусмысленно передать на языке чистой математики... В определенном смысле, чистая математика далеко опередила сейчас то Сознание, которое реально возможно для человека (Ф. Меррелл-Вольф, Пути в иные измерения, с.280, 293). В средние века вопрос об универсалиях (идеальных, общих понятиях) обсуждался в бурных и долгих спорах схоластов - реалистов и номиналистов: первые отстаивали их реальное (онтологическое) существование, а последние признавали их только в мышлении (как имена, символы единичных сущностей). Эти споры так ни к чему и не привели, а крайние точки зрения были осуждены церковью (особенно в связи с догматами о причастии и св. Троицей). Взгляды на математику Пенроуза и его единомышленников могут быть сопоставлены со средневековым реализмом. "Номиналистский" подход в вопросе об основаниях математики состоит в предположении, что математические понятия являются результатом обобщения и абстрагирования свойств реального физического мира. Логически возможен и "субъективно-идеалистический" подход, рассматривающий математические конструкции как произвольные творения человеческого ума, однако в этом случае вопрос о причинах "непостижимой эффективности" математики по-видимому не может быть даже разумно сформулирован. Как и вообще в современной науке, наиболее распространен сейчас по-видимому "позитивистский" подход, когда вопросы о мировоззренческом статусе используемых понятий и методов считаются ненаучными и бессмысленными. Применительно к математике, такой подход состоит в рассмотрении математических теорий как некоторых формальных конструкций: В этом смысле математика рассматривает отношения в гипотетически-дедуктивном плане, не связывая себя никакой конкретной материальной интерпретацией. Ее интересует не истинность аксиом, а лишь их непротиворечивость... "Математика - это наука, извлекающая определенные следствия" - сказал Б. Пирс в 1870 г., и это определение оставалось в моде на протяжении нескольких десятилетий. Мне кажется, что оно содержит весьма скудную информацию относительно подлинной природы математики... (Г. Вейль, Математическое мышление, М.: Наука, 1989, с. 21). К подобным формалистическим подходам относится прежде всего аксиоматический метод, который пропагандировался и развивался на рубеже XIX и XX веков выдающимся немецким математиком Д. Гильбертом. Известно его шутливое (?) высказывание, что при изложении евклидовой геометрии можно везде заменить слова "точки", "прямые" и "плоскости" на "столы", "стулья" и "пивные кружки" (через два стола можно провести стул, и притом только один - замечательно!). В широко известном списке "проблем Гильберта" присутствовала даже проблема аксиоматизации физики. Аналогичный подход развивался Расселом и Уайтхедом по отношению к самой математике. По словам Б.Рассела, Тот факт, что вся математика есть символическая логика, является одним из величайших открытий нашего времени (Принципы математики). Такой подход сразу после своего возникновения вызвал резкие возражения ряда крупнейших математиков, прежде всего, А. Пуанкаре: Настоящее математическое рассуждение есть настоящая индукция, во многих отношениях отличная от индукции физической, но, как и она, идущая от частного к общему. Все усилия, направленные на то, чтобы опрокинуть этот порядок и свести математическую индукцию к правилам логики, закончились без успеха, и эту неудачу трудно скрыть под маской особого языка, недоступного профанам (А. Пуанкаре, О науке, с.402,403). Будущее развитие математики и логики действительно показало недостаточность гильбертовского подхода даже в пределах математики (не говоря уже об "аксиоматизации физики", см. гл.6). Мы имеем в виду прежде всего знаменитую теорему Геделя, согласно которой даже в арифметике натуральных чисел существуют утверждения, неопровержимые и недоказуемые на основе любого конечного набора аксиом. (Приведенная здесь формулировка не вполне точна и нуждается в многочисленных пояснениях; см., например, упомянутые выше книги Р. Пенроуза или популярно написанную брошюру В.А. Успенского "Теорема Геделя о неполноте", М., Наука, 1982; более систематическое изложение можно найти, например, в учебнике С. Клини "Математическая логика", М., Мир, 1973). Близкое (и в действительности эквивалентное) утверждение состоит в существовании алгоритмически неразрешимых задач, то есть таких задач, которые в принципе не могут быть решены никаким компьютером, действующим на основе фиксированного набора правил. (Известно много конкретных примеров таких задач; скажем, не существует общего способа определить, можно или нельзя вымостить всю плоскость без зазоров, используя только многоугольные плитки из заданного конечного набора). Тем самым, математика неизбежно должна быть содержательной и "человеческой" (или, согласно платонистским взглядам, сверхчеловеческой), но ни в коем случае не "компьютерной", то есть бездумно выводимой из фиксированного набора правил: Вы [сторонники взглядов Рассела и Гильберта] даете нам не крылья, а детские помочи. Но тогда мы имеем право требовать, чтобы эти помочи не давали нам падать. В такой помощи - единственное их оправдание. Если ценное имущество не приносит крупных доходов, то нужно по крайней мере, чтобы оно было в надежных руках. Нужно ли следовать вашим правилам слепо? Конечно, да, иначе нам могла бы помочь разобраться в них одна только интуиция. Но в таком случае необходимо, чтобы эти правила были непогрешимы; слепое доверие можно питать только к непогрешимому авторитету. Для вас это необходимость. Вы должны быть непогрешимы, или вас не будет (А. Пуанкаре, О науке, с.390). Различие подходов и мировоззрений в вопросе об основаниях математики особенно ярко проявляется при рассмотрении проблем, связанных с идеей бесконечности. "Стандартная" математика XX века базируется на теории множеств, разработанной в XIX веке Г. Кантором (а говоря более технически - на так называемой системе аксиом Цермело-Френкеля). Согласно Кантору, существуют разные степени (мощности) бесконечности: бесконечность счетных множеств, таких, как ряд натуральных чисел, бесконечность континуума, например, отрезка единичной длины (ту же мощность имеют множества точек ограниченных и неограниченных тел в пространстве любой размерности), и бесконечности более высокого порядка. Последние могут быть получены как множество всех подмножеств исходного бесконечного множества. Линия состоит из множества точек, плоскость - из бесконечного множества линий; книга - из бесконечного множества плоскостей; сверхкнига - из бесконечного множества книг (Х.Л. Борхес, Книга песка). Эти идеи имеют большое психологическое значение. ...После того, как наше переживание становится реальным процессом в реальном мире, а наше феноменологическое время простирается, как нечто космическое, на весь мир, мы все-таки подменяем континуум точным понятием действительного числа, вопреки существенной неточности, неустранимой из того, что нам надо... Во всем этом не просто проявляется какая-то насильственная систематизация или стремление к простоте мысли, вызванное нашими практическими задачами и целями: в действие вступает подлинный разум, раскрывающий присущий действительности "логос"... Конечно, наглядно созерцаемый и математический континуум не совпадают; между ними зияет пропасть. Тем не менее, существуют разумные мотивы, побуждающие нас стремиться к тому, чтобы от одного перейти к другому, - столь же разумные, как и те, которые заставляют при исследовании природы стремиться проникнуть "за" пределы той реальности, которая основывается на актах опыта... - к стоящему за чувственными данными "подлинно объективному", бескачественному физическому миру. (Г. Вейль, Математическое мышление, с. 159). Теория множеств Кантора очень далеко ("бесконечно далеко") выходит за рамки чувственного опыта. Вообще говоря, никакие суждения относительно бесконечных множеств не могут быть эмпирически проверяемы: Всякая теорема математики должна быть доступна проверке. Когда я высказываю эту теорему, я утверждаю, что все проверки, которые я испробую, приведут к желаемому результату, и даже если одна из этих проверок требует труда, превосходящего человеческие силы, я утверждаю, что если много поколений сочтут нужным заняться этой проверкой, то и в этом случае она удастся. Теорема не имеет другого смысла; это остается верным и тогда, когда в ее формулировке говорится о бесконечных числах; но так как все проверки могут быть проведены только для конечных чисел, то отсюда следует, что всякая теорема, относящаяся к бесконечным числам или вообще к тому, что называется бесконечным множеством... не может быть ничем иным, как сокращенным способом формулирования предложений, относящихся к конечным числам (А. Пуанкаре, О науке, с. 466). Большие сомнения у многих математиков вызывала, например, аксиома выбора Цермело (если имеется любой набор - конечный или бесконечный - множеств, то всегда можно образовать новое множество, выбрав по одному элементу из каждого множества, входящего в набор). С ее использованием доказываются весьма странные утверждения, скажем, теорема Банаха - Тарского. Согласно этой теореме, любое выпуклое тело можно разрезать на конечное число кусков таким образом, что, переставив их, мы получим выпуклое тело любого другого размера. Очевидно, что мир, описываемый аксиоматикой Цермело-Френкеля не может быть нашим физическим миром, где ничего подобного сделать нельзя. С другой стороны, отказ от аксиомы выбора существенно обедняет классическую математику. Возможно, правильный выход из этого тупика (согласно Пенроузу) состоит в допущении, что канторова теория множеств описывает платоновский мир математических идей, некоторые из которых имеют соответствие в нашем физическом мире. Ясно, однако, что слишком для многих математиков такой вывод окажется философски неприемлемым. В то же время, канторова теория по-видимому не противоречит структуре человеческого мышления. Можно думать, что понятие континуума как некоторой первичной сущности, не сводимой к счетным множествам, действительно присуще человеческой психике. Каждый человек обладает, вероятно, зачатками топологического мышления, основанного на идее непрерывности. Г. Вейль говорил (Математическое мышление, с. 24-41) об абстрактной алгебре и топологии как двух альтернативных способах математического мышления (по выражению Вейля, за душу каждого математика борются ангел топологии и бес абстрактной алгебры). На уровне физиологии различные виды мышления связываются с полушариями человеческого мозга (правополушарное мышление - непрерывное, образы, топология, левополушарное мышление - логическое, символы, буквы, слова, дискретное, алгебра). Ф. Меррелл-Вольф (в книге "Математика, философия и йога") связывает "обычное" двойственное сознание с дискретным пространством, а "просветленное" недвойственное сознание - с непрерывным пространством, используя также аналогию с канторовой теорией множеств. Интересно сопоставить два главных типа математического мышления с психологической классификацией личностей (см. книгу К.Г. Юнга "Психологические типы" или труды по модной сейчас науке - соционике, напр., Е. Филатова, Соционика для вас, Новосибирск, 1994). Для это нужно принять во внимание, что в соответствии с данными психологических исследований пространство в восприятии человека обычно ассоциируется с непрерывной средой (символика воды, моря и т.д., см. главу 11), а восприятие времени дискретно (см. главу 15). В соционике восприятие преимущественно пространственных или временных отношений связывают с сенсорным или интуитивным типом личности, соответственно. Можно предположить наличие некоторых корреляций между этим делением и делением математиков на "геометров" и "алгебраистов" (на такую мысль наводят, в частности, интересные психологические наблюдения в книге Р. Пенроуза "Новый разум императора", однако вопрос нуждается в дальнейших исследованиях). Между прочим, в соционике для характеристики различных типов личности и межличностных взаимодействий широко используется геометрическая символика. Хотя подобное использование математики выглядит несколько бедным и искусственным по сравнению с ее применением в естественных науках, оно лишний раз подчеркивает психологическую нагрузку математических символов. До некоторой степени противопоставление "счетного" мышления, основанного на понятии (натурального) числа, и топологического мышления, основанного на понятии непрерывности, соответствует различию количественного и качественного подходов. Современная математика является не только количественной, но и все больше развивает методы качественного анализа. Здесь уместно привести слова Руми: Вы принадлежите к миру измерений, но пришли вы оттуда, где нет никаких измерений. Закройте первую лавку, пора открывать вторую. Как мы отмечали выше, речь здесь идет о топологии, качественно исследующей свойства пространств и многообразий. С ней связаны такие дисциплины, как созданная Пуанкаре качественная теория дифференциальных уравнений, теория бифуркаций и теория особенностей гладких отображений; приложение этих теорий к широкому кругу естественнонаучных и даже социальных проблем получило известность под названием теории катастроф. Качественная сторона математики подчеркивается и в известном высказывании А. Пуанкаре: Математика - это искусство называть разные вещи одинаковыми именами. Слово "имена" (возможно, употребленное бессознательно) подчеркивает связь математики с определенной символической системой. "Символическая" основа естественных наук обсуждается в работах П.Флоренского. Совокупные усилия [физиков и философов - Маха, Авенариуса, Гельмгольца...] утвердили общество в мысли, что действительно физическая теория есть не более как символическое описание, упрощенное и упорядоченное описание, хотя, кстати сказать, доныне еще не стало ясным, чего именно описание есть физика... Метод познания природы, по Герцу, заключается в следующем: "... Мы создаем себе внутренние образы или символы внешних предметов и создаем мы их такими, чтобы логически необходимые последствия таких образов были всегда образами естественно необходимых изображаемых в них предметов" (П.Флоренский, Наука как символическое описание). По словам В.Паули (см. K.V. Laurikainen, р.59), реальность символична по самой своей природе (в том смысле, как использовал слово "символ" Юнг). При этом, как отмечалось выше, математические символы скорее всего связаны с высшими (трансперсональными) уровнями человеческой психики. По-видимому, в этом ключе можно трактовать на языке современной психологии обсуждавшиеся выше "платонистские" представления о существовании особого "божественного" мира математических идей. Правда, юнговское понятие архетипа не вполне соответствует платоновскому представлению об идее: "платоновская идея статична, архетип является динамическим" (см. Laurikainen, цит. соч.). Более общий взгляд на архетип и его проникновение в мир обсуждается в рассказе Борхеса о дворце монгольского императора Кубла Хана. Во сне Колриджа случайно прочитанный текст стал разрастаться и умножаться; спящему человеку грезились вереницы зрительных образов и даже попросту слов, их описывающих; через несколько часов он проснулся с убеждением, что сочинил - или воспринял - поэму примерно в триста строк... Первому сновидцу было послано ночью видение дворца, и он его построил; второму, который не знал о сне первого, - поэма о дворце. Если эта схема верна, то в какую-то ночь, от которой нас отделяют века, некоему читателю "Кубла Хана" привидится во сне статуя или музыка... и, быть может, этому ряду снов не будет конца, а ключ к ним окажется в последнем из них... Возможно, что еще неизвестный людям архетип, некий вечный объект (в терминологии Уайтхеда) постепенно входит в мир; первым его проявлением был дворец, вторым - поэма. Если бы кто-то попытался их сравнить, он, возможно, увидел бы, что по сути они тождественны (Сон Колриджа). Говоря иными словами, платоновские идеи (по крайней мере, в том виде, как их понимает Пенроуз) рассматриваются как некоторые вечные сущности, не зависящие от человеческого сознания. С точки же зрения современных психологических подходов (аналитическая и трансперсональная психология и т.д.), общие понятия (идеи, архетипы) скорее должны рассматриваться как возникающие при взаимодействии индивидуального сознания с морем бессознательного. Соответствующая символика подробно рассматривается в главе 12. Тогда математические понятия есть некоторые образы, "высвечиваемые" индивидуальным сознанием в этом море. Тем самым, эти образы зависят как от сверхиндивидуальной (трансперсональной) реальности, так и от свойств человеческого ума. При таком подходе "некомпьютерная" часть математики (в том числе все, связанное с существенным использованием понятий континуума и актуальной бесконечности) оказывается разновидностью мистического опыта. Можно соглашаться с этими представлениями или нет, но любое честное размышление о статусе математических понятий должно давать какой-то ответ на вопрос о причинах эффективности математики при описании свойств физической Вселенной. Насколько нам известно, до сих пор никому не удалось дать удовлетворительное объяснение этому чуду (без кавычек!) в рамках материалистического подхода ("теория отражения" В.И. Ленина). Позитивистский же отказ от объяснений вряд ли способен по-настоящему удовлетворить мыслящего человека. Закончим эту главу характерной цитатой, выражающей мнение одного из крупнейших математиков и философов начала Нового времени и, в то же время, мнение выдающегося философа - нашего современника: Декарту неоднократно приходилось отвечать на следующий вопрос: может ли атеист быть математиком? Математиком, уверенным в точности и правильности своих доказательств, и он упорно каждый раз отвечал: не может! (М. Мамардашвили, Картезианские размышления, с.52) 9. Первоэлементы и атомизм Еще, быть может, каждый атом Вселенная, где сто планет; Там все, что здесь, в объеме сжатом, Но также то, чего здесь нет. (В. Брюсов) Разводит огонь в очаге - каждый свой - Каждый смертный под кровом своим, И Четыре Ветра, что правят землей, Отовсюду приносят дым. (Р.Киплинг, Очаги) Может статься, ты вправду целей В пляске атомов, свалке молекул, углерода, кристаллов, солей, чем когда от страстей кукарекал. (И. Бродский) Вскипятите его, остудите во льду И немножко припудрите мелом, Но одно безусловно имейте в виду: Не нарушить симметрию в целом! (Л. Кэрролл, Охота на Снарка) Помимо изучения макрокосма (наблюдаемого "мира вокруг нас"), наука ставит вопрос о строении и законах микромира (молекул, атомов, субатомных частиц). Последние могут существенно отличаться от привычных нам законов, действующих для видимых невооруженным глазом объектов. В настоящей главе мы рассмотрим как традиционные, так и современные научные представления об элементарных "кирпичиках", определяющих строение и свойства материи. Представление о существовании мельчайших частиц вещества - атомов и молекул - является одним из важнейших положений современной физики. Если бы в результате мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались бы уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это атомная гипотеза (можете называть ее не гипотезой, а фактом, но это ничего не меняет): все тела состоят из атомов - маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В этой фразе, как вы убедитесь, содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения (!) и чуть соображения (Фейнмановские лекции по физике, вып.1, М., Мир, 1977, с.23-24). Наука давно уже не рассматривает атомы как неделимые частицы (скажем, как абсолютно твердые шарики). Известно, что они состоят из более мелких частиц - электронов и находящегося в центре атома тяжелого ядра; последнее, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов. Однако планетарная модель атома, описывающая его как миниатюрную солнечную систему, оказалась несостоятельной: согласно классической теории электромагнетизма, электроны, играющие роль планет, должны были бы излучать энергию и неизбежно упасть на ядро за микроскопически малые промежутки времени. Кроме того, такая модель не может объяснить полной тождественности атомов данного химического элемента (ведь орбиты электронов могут располагаться на любом расстоянии от ядра). Решение этих проблем дала лишь квантовая механика, которая описывает движение электрона в атоме как стоячую волну с помощью набора целых квантовых чисел (опять пифагорейская гармония!). Отметим, кстати, что существование различных частот вибраций и соответствующих уровней сознания для всех состояний материи является одной из центральных идей оккультизма. Квантовая теория позволила полностью объяснить расположение элементов в таблице Менделеева (см. гл.8), в том числе имевшиеся там "нарушения", связанные с редкоземельными металлами и т.д., вокруг которых было столько спекуляций в оккультной литературе конца XIX - начала XX века (см., напр., "Тайную доктрину" Е.П. Блаватской). Европейская традиция размышлений о природе "первоматерии" (из чего все состоит) восходит к атомизму древней Греции. Общим местом в греческой философии было сведение материи к четырем первоэлементам: огню, воде, земле и воздуху; мыслители разных школ лишь ставили на первое место один из этих элементов. Символика первоэлементов так или иначе присутствует во многих религиозных и "эзотерических" традициях и имеет архетипический смысл. Росток мой - от воды небытия, От пламени скорбей - душа моя, Как ветер, я кружу, ищу по свету - Где прах, в который превратился я. (О. Хайям) Иногда (например, у Аристотеля и в некоторых восточных учениях) добавляется пятый элемент - эфир. Элемент огня часто символизируется опирающимся на основание (мужским) треугольником или пирамидой, ему ставится в соответствие красный или оранжевый цвет. Воде сопоставляются волнистые линии или "женский" треугольник с вершиной вниз, зеленый и синий цвета. Элемент земли изображается квадратом или кубом, его цвет - желтый, коричневый или черный. Символы воздуха - круг, полумесяц; цвета - голубой (небесный) или золотой (см. также раздел 8.1). Четырем стихиям могут быть сопоставлены и четыре масти игральных карт. В китайской философии огонь и воздух считаются активными мужскими элементами (ян), а земля и вода - пассивными женскими (инь). В алхимии четыре элемента связываются с четырьмя состояниями материи (твердое, жидкое, газообразное и "тонкое"). Кроме того, вводятся три "принципа": сера или мышьяк (активное, мужское начало), ртуть или меркурий (пассивное, женское начало) и соль (их связь); их сакральный смысл - дух, душа и тело. Эти принципы символизируют качества материи: сера - цвет, сухость, горючесть, твердость, а ртуть - блеск, плавкость, летучесть. Семь металлов (золото, серебро, ртуть, свинец, олово, железо, медь) сопоставлялись семи планетам (Солнцу, Луне, Меркурию, Сатурну, Юпитеру, Марсу, Венере). Представление о четырех первоэлементах (стихиях) не чуждо и иудео-христианской (библейской) традиции. В текстах этим стихиям сопоставляются четыре стороны света (направления ветра). А что ты видел ее сидящею на скамье - это означает твердое положение, так как скамейка имеет четыре ножки и стоит твердо, да и мир поддерживается четырьмя стихиями (Пастырь Гермы 1.3.13 - ранний христианский текст). Тогда сказал Он мне: изреки пророчество духу, изреки пророчество, сын человеческий, и скажи духу: так говорит Господь Бог: от четырех ветров приди, дух, и дохни на этих убитых, и они оживут (Иезекииль 37:9, см. также Зах.2:6, Дан.7:2). Согласно некоторым комментариям к Торе, о сотворении четырех стихий говорится уже в первом стихе Библии (Быт.1:1). В частности, слово "небеса" (шамаим) может расшифровываться как соединение "эш" (огонь) и "маим" (вода). Проблема первоэлементов в применении к миру и человеку затрагивается и в святоотеческой литературе (например, у Григория Нисского, Иустина Философа). С неодушевленными [существами] человек имеет сходство в том, что обладает телом и состоит из четырех стихий (Иоанн Дамаскин, Точное изложение православной веры). Представление о четырех неразрушимых стихиях, сохраняющих память, использовалось для обоснования христианского догмата о будущем телесном воскрешении. Ряд апокрифов, популярных в древней Руси, обсуждает на этом языке антропологическую тематику (см. также обсуждение вопроса о микрокосме в гл.2). Григорий (Богослов) рече: от коликих частей Адам сотворен бысть? - Ото осми частей: первая вся то от земная тело, второе от камени кости, от моря кровь, от солнца очи, от облака мысли, от ветра дух, от огня теплоту, душу Господь вдохну (Беседа трех святителей). Символика первоэлементов многозначна и может приобретать духовный смысл. Хозяйство мира - из четырех видов, в хранилище их содержат: из воды, земли, воздуха и света. И хозяйство Бога подобно этому из четырех: из веры, надежды, любви и знания. Наша земля - это вера, в которую мы пустили корень, вода - это надежда, которой [мы] питаемся, воздух - это любовь, благодаря [которой] мы растем, а свет - [это] знание, [благодаря] которому мы созреваем (Евангелие от Филиппа 115, ср. с 1Кор.13:13). В большинстве школ Греции первоэлементы понимались как способные к взаимному влиянию и превращению. Огонь живет смертью земли, воздух живет смертью огня, вода живет смертью воздуха, земля - смертью воды (Гераклит, см. также Платон, Тимей 49). Подобные мотивы легко найти в народных сказках и в позднейшей литературе. Стальная плита в стене сдвинулась на шарнире, Марвин стремительно обернулся, и вовремя: на него было нацелено копье... Сквозь одно из отверстий протиснулась портативная газовая камера. В комнату сбросили клубок кобр. На Марвина решительно надвигались лев и танк... Откашлялась мортира. Комнату залило водой - вода быстро прибывала. С потолка полетели напалмовые бомбы. Но огонь сжег львов, которые съели змей, которые забились в гаубицы, которые уничтожили копья, которые привели в негодность газовую камеру, которая испарила воду, которая погасила огонь. Каким-то чудом Марвин остался цел и невредим. Он погрозил Краггашу кулаком, поскользнулся на стальной плите, упал и свернул себе шею (Р. Шекли, Обмен разумов). Вопрос, на который должен был ответить античный атомизм, формулировался так - из чего состоят сами первоэлементы. Здесь существовали два основных подхода: теория неизменных неделимых материальных атомов Левкиппа и Демокрита (впрочем, насчет их материализма все же необходимы оговорки) и идеалистический атомизм Платона. Демокрит (V в. до н.э.) был колоритной личностью и отличался большой проницательностью, из которой он и исходил в своих теоретических построениях: Однажды к нему пришел Гиппократ, и Демокрит велел принести молока, а посмотрев на молоко, сказал, что оно от черной козы, которая родила в первый раз; и Гиппократ изумился его проницательности. Девушку, сопровождавшую Гиппократа, в первый день он приветствовал словами "Здравствуй, девушка!", а на следующий день: "Здравствуй, женщина!" - и в самом деле, в ту самую ночь девушка лишилась невинности... Мнения его были следующие. Начала Вселенной суть атомы и пустота... Ничто не возникает из несуществующего, и ничто не разрушается в несуществующее. Атомы бесконечны по величине и количеству, они вихрем несутся по Вселенной и этим порождают все сложное - огонь, воду, воздух, землю, ибо они все суть соединения каких-то атомов, которые не подвержены воздействиям и неизменны в силу своей твердости. Солнце и луна состоят из таких же телец, гладких и круглых, точно так же, как и душа; а душа и ум - одно и то же (Диоген Лаэртский, О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов, кн. 9; 42,44). Наиболее полное развитие учение Демокрита получило у Эпикура; в художественной форме оно выражено в знаменитой поэме Лукреция Кара "О природе вещей". Самый, пожалуй, нетривиальный вклад Эпикура в атомизм состоял в идее о спонтанных отклонениях атомов от прямолинейных траекторий (clinamen), что позволило ему согласовать атомизм с очевидным для него фактом наличия свободной воли (см., например Б.Г. Кузнецов, Этюды об Эйнштейне, М., Наука, 1965, с. 88-110). Лукреций так пишет об этом: Я бы желал, чтобы ты был осведомлен здесь так же точно, Что, уносясь в пустоте, в направлении книзу отвесном, Собственным весом, тела изначальные в некое время В месте неведомом нам начинают слегка отклоняться, Так что едва и назвать отклонением это возможно. Если ж, как капли дождя, они вниз продолжали бы падать, Не отклоняясь ничуть на пути в пустоте необъятной, То никаких бы ни встреч, ни толчков у начал не рождалось, И ничего никогда породить не могла бы природа. Понятие clinamen является очень глубоким и имеет очевидные соответствия в современной статистической физике. Связь "случайных" процессов в движении атомов с проблемой необратимости, предсказуемости и свободы подробно обсуждается в главе 15. Хотя противопоставление "линии Демокрита" и "линии Платона" типично для советской традиции, следующей В.И. Ленину, более частым является сравнение Платона с Аристотелем, континуальная концепция которого противостояла атомизму на протяжении всего долгого развития западной науки. Платон и Аристотель! Это не только две системы, но и типы двух различных человеческих натур, которые, с незапамятных времен, облаченные в разные одеяния, более или менее враждебны одна другой... Натуры мечтательные, мистические, платоновские, из тайников своей души создают христианские идеи и соответствующие им символы. Натуры практические, приводящие все в порядок, аристотелевские, созидают из этих идей и символов прочную систему, догматику и культ (Г. Гейне, К истории религии и философии в Германии). Особую роль в платоновской атомистической системе играли абстрактные геометрические понятия, в частности, правильные многогранники. Наиболее детальное изложение этих идей дано Платоном в диалоге "Тимей", где четыре правильных (платоновских) многогранника соответствуют четырем первоэлементам: октаэдр - воздуху, тетраэдр - огню, куб - земле, икосаэдр - воде. Додекаэдр по-видимому соответствовал "пятому элементу", который Бог использовал, чтобы создать Вселенную. Интересно, что два последних многогранника имеют оси симметрии пятого порядка, которые, как мы знаем теперь, не реализуются в обычных кристаллах; Вернадский считал такую симметрию характерной для живых организмов. Согласно теории строения жидкостей Дж. Бернала, наличие локальных осей симметрии пятого порядка является важнейшим отличием структуры жидкостей от структуры кристаллов (икосаэдр по Платону соответствует воде!). Важно еще раз подчеркнуть, что эти "элементы" (а скорее - математические сущности) не понимались как неизменные и могли взаимно превращаться друг в друга (правильные многогранники можно разложить на грани, затем на треугольники, а из них собрать другие многогранники). О близости этой концепции современному пониманию элементарных частиц (в отличие от теории Демокрита) писал В. Гейзенберг: Современная физика выступает против положения Демокрита [о неизменности атомов] и встает на сторону Платона и пифагорейцев. Элементарные частицы не являются вечными и неразложимыми единицами материи, фактически они могут превращаться друг в друга... В современной квантовой теории едва ли можно сомневаться в том, что элементарные частицы в конечном счете суть математические формы, только гораздо более сложной и абстрактной природы [чем платоновы многогранники]... Математическая симметрия, играющая центральную роль в правильных телах платоновской философии, составляет ядро основного уравнения [речь идет об единой теории элементарных частиц]. Уравнение - только математическое представление всего ряда свойств симметрии, которые, конечно, не так наглядны, как платоновские тела. В современной физике речь идет о свойствах симметрии, которые соотносятся с пространством и временем и находят свое математическое выражение в теоретико-групповой структуре основного уравнения (В. Гейзенберг, Физика и философия, с.36,37). Таким образом, Гейзенберг выделяет в учении Платона как созвучные современной физике идеи об основополагающей роли математических понятий, прежде всего - соображений симметрии (формализуемых в рамках математической дисциплины, которая называется теорией групп). Подробнее вопрос о роли теории групп в современной физике рассматривался нами в главе 8. Концепцию Платона уместно сравнить с современными естественнонаучными (физическими) взглядами на проблему первоэлементов. В качестве таковых давно не рассматриваются атомы: их сложное строение достаточно убедительно было показано в конце XIX - начале XX вв. (открытие электрона, радиоактивности, атомного ядра и т. д.). Частицы, считавшиеся "элементарными" в середине века (например, составные компоненты атомных ядер - протон и нейтрон), как оказалось, также имеют сложное строение. Оно проявляется, например, в опытах по рассеянию на ядерных частицах электронов сверхвысокой энергии, которые показывают наличие внутри протона и нейтрона "точечных" образований (партонная модель Р. Фейнмана). В настоящее время принято отождествлять эти составные части бывших "элементарных" сильно взаимодействующих частиц (адронов) с кварками - введенными М. Гелл-Манном гипотетическими "истинно элементарными" частицами с дробным зарядом. Название "кварки" было взято из модернистского романа Дж. Джойса "Поминки по Финнегану", где оно обозначало демонические существа. По-видимому, такое название было выбрано не случайно: его уместность впоследствии была оправдана необычными свойствами кварков (в частностью, их ненаблюдаемостью в свободном виде) - странное название для странных сущностей! В первоначальной модели Гелл-Манна и Цвейга речь шла о трех типах кварков, откуда и ассоциации с джойсовским "три кварка для сэра Марка"; при конструировании из них элементарных частиц Гелл-Манн (видимо, без серьезных философских оснований) использовал "буддийскую" терминологию восьмеричного пути (четвертая благородная истина). Впоследствии пришлось ввести кварки четвертого типа; в настоящее время принято, что все сильно взаимодействующие частицы (адроны) состоят из кварков шести типов. Электрон же, нейтрино и некоторые другие частицы, не участвующие в сильных ядерных взаимодействиях (так называемые лептоны), как и кварки, считаются истинно элементарными, причем число типов лептонов равно числу типов кварков (симметрия!). Кваркам были приписан "цвет": три кварка, входящие в состав протона или нейтрона, в силу принципа запрета Паули должны иметь разные цвета; наука о взаимодействии кварков была названа хромодинамикой. Скинию же сделай из десяти покрывал крученого виссона и из голубой, пурпуровой и червленой шерсти, и херувимов (!) сделай на них искусною работою (Исход 26:1). Кроме того, было введено понятие "аромата" (тип кварка), а также новые квантовые числа: странность, очарование, прелесть... Разумеется, причина выбора этих терминов интересна в основном с психологической стороны. Впрочем, мы до сих пор не понимаем по-настоящему, как работают математика и другие символические системы в естественных науках (см. гл.8), а потому и не можем с полной уверенностью судить о том, в какой мере произвольны те наглядные образы, с помощью которых люди создают успешные естественнонаучные теории. В соответствии с общей направленностью книги, мы не будем приводить здесь подробно соответствующий научно-популярный материал сам по себе, однако отметим параллели между теорией кварков и описанными выше традиционными представлениями. Прежде всего, в полном соответствии с приведенными выше словами В. Гейзенберга, современная физика явным образом перекликается с идеями Платона о лежащих в основе материи правильных многогранниках. Кварки возникли исторически как чисто математические объекты, как некие состояния, образующие, говоря более формальным языком, базис неприводимого представления некоей группы симметрии. С этой точки зрения действительно можно сказать, что соображения симметрии (правильные платоновские многогранники) определяют структуру и свойства первоэлементов. Более того, описанные в "Тимее" взаимные превращения атомов путем перестановки составляющих их (многогранники!) треугольников вызывают явные ассоциации с современными представлениями о превращениях элементарных частиц путем перераспределения составляющих их кварков. Другая интересная параллель состоит в том, что кварки не могут существовать в свободном виде - опять же подобно платоновским треугольникам, которые не являются объемными телами, а лишь формируют их. В этом смысле кварки выступают как символы, а не материальные объекты. Кому вы страшны? - сказала Алиса. (Она уже выросла до своего обычного роста.) - Вы ведь всего-навсего колода карт (Л. Кэрролл, Алиса в стране чудес). Проблемы, связанные с атомизмом, также напряженно дискутировали арабские ученые, которые продолжали традиции греков. Некоторые их мысли также весьма напоминают идеи современной физики элементарных частиц. Люди держались четырнадцати мнений в вопросе о теле: может ли оно соединиться и истребить всю соединенность, в нем имеющуюся, так что станет одна неделимая частица, или не может, а также о том, что внедряется в тело... Ан-Наззам передает, что некоторые говорили: частица имеет [только] одну сторону - так, вещи обращенные к нам одной стороной - и это та сторона, с которой мы к ним подходим... Некоторые говорили: частица имеет шесть сторон, причем они - ее акциденции и иное, нежели она, что она неделима... Другие говорили: частица имеется, но существует не благодаря себе самой, а благодаря не менее чем восьми неделимым частицам (кварки?!). Тот, кто спрашивает об одной из таких частиц, спрашивает о ее отдельном [существовании], тогда как ее отдельно не бывает. Однако она познается... Другие говорили: частицы делятся, пока не останется две частицы, которые, если ты задумаешь их разделить, делением будут погублены... Дирар, Хафс ал-Фард и ал-Хусейн ан Наджар говорили, что частицы - это цвет, вкус, жар, холод, жесткость и мягкость, что все эти вещи, собранные вместе - тело и что "частицы" не имеют иного смысла, кроме перечисленных вещей. Наименьшее число существующих частей - десять... Муаммар говорил, что человек - это неделимая частица (ал-Ашари, О чем говорили люди ислама и в чем разошлись творившие молитву, IX-X в.). Как обычно, приведем менее серьезный комментарий. Микроб так мал, что по рассказам невидим человечьим глазом, Хотя иные утверждали, что в микроскопе наблюдали Все шесть его больших хвостов неописуемых цветов (Причем на каждом из которых по десять хохолков в узорах), Язык, прозрачный как слюда, и зубы в сорок два (!, вариант переводчика) ряда, И брови в шахматном порядке. Но, впрочем, это все догадки, Хоть весь ученый мир, к примеру, их склонен принимать на веру (Х.Беллок). Анатомия и физиология электрона подробно описана в повести А. Платонова "Эфирный тракт"; отметим такую интересную деталь как "зубы с винтовой нарезкой" (наглядный образ спина?!). Следует подчеркнуть еще раз, что кварки внутри протонов и нейтронов в определенном смысле видны непосредственно (как партоны). Долгое время в качестве альтернативы кварковой гипотезе рассматривалась концепция так называемого "бутстрапа" (зашнуровки), согласно которой все элементарные частицы в определенном смысле являются "равно фундаментальными" и "состоят друг из друга". Аргументом здесь служит возможность взаимных превращений: если приложить достаточно энергии, на ускорителе из данной частицы можно "выбить", как молотком, любую другую частицу (при выполнении определенных законов сохранения). Мировоззренческий смысл концепции бутстрапа и особенно ее близость к даосским, индуистстким и буддийским концепциям подробно рассмотрены в популярной книге Ф. Капры "Дао физики". Однако, насколько можно судить, эта идея сейчас кажется "неконкурентоспособной" по сравнению с теорией кварков. Последняя же, как мы видим, скорее вызывает более традиционные для европейского мышления ассоциации. Перейдем теперь к другому кругу вопросов, связанных с атомизмом, а именно, к диалектике дискретного и непрерывного. Серьезные логические трудности, связанные с демокритовской концепцией неизменных материальных атомов, отмечал, в частности, А.Ф. Лосев: Но что такое атом? Если он материален, то он имеет форму и объем, например, кубическую или круглую форму. Но куб имеет определенной длины сторону... Сторону... можно разделить, напр., пополам, и, следовательно, атом делим, и притом до бесконечности делим. Если же он неделим, то это значит, что он не имеет пространственной формы, а тогда я отказываюсь понимать, что такое этот атом материи, который не материален. Итак, никаких атомов нет как материальных частиц, или они делимы до бесконечности (Диалектика мифа). В приведенном отрывке непрерывность пространства является для Лосева самоочевидной. При этом формулируется вопрос о том, из чего состоит само пространство, который в действительности неразрешим в рамках атомистических представлений (хотя и связан с ними): Необходимо отметить, конечно, что введение пространственно-временного континуума может считаться противоестественным, если иметь в виде молекулярную структуру всего происходящего в микромире (А. Эйнштейн, Собр. научн. трудов, т. 4, с. 223). В современной физике атомизм дополняется понятием поля, которое детально рассматривается в главе 11. Однако сама по себе антиномия дискретного и непрерывного является неустранимой: Вообще кажется сомнительным, может ли теория поля объяснить атомистическую структуру вещества и излучения... Большинство физиков, несомненно, ответят убежденным "нет", ибо они считают, что квантовая проблема должна решаться принципиально иным путем. Как бы то ни было, нам остаются в утешение слова Лессинга: "Стремление к истине ценнее, дороже уверенного обладания ей" (А. Эйнштейн, Собр. научн. трудов, т.4, с.356). В теории элементарных частиц понятия непрерывности и дискретности оказываются взаимно дополнительными (корпускулярно-волновой дуализм, подробно рассматриваемый ниже в гл.10). Так, сам по себе электрон дискретен, т.е. наблюдается всегда целиком, как и квант света - фотон (например, в виде вспышки на экране, покрытом необходимым составом). С другой стороны, вероятность нахождения микрочастицы в данной точке пространства описывается непрерывной "волновой функцией". Спор между концепциями непрерывности и дискретности материи шел на протяжении всей истории европейской науки. В средние века, когда доминировала философия Аристотеля, атомистическое учение считалось в Западной Европе "эпикурейской ересью". На это были серьезные теологические причины, связанные с таинством причастия и догматом пресуществления (принят Тридентским собором), согласно которому в сколь угодно малом количестве хлеба после пресуществления его субстанции присутствует все тело Христа. Как говорилось в гл.4, именно эта проблема стояла в центре борьбы инквизиции с неортодоксально мыслящими философами Нового времени, в частности, привела к преследованиям Дж. Бруно и Г. Галилея. Ньютон, внесший важный (даже, возможно, решающий) вклад в математику непрерывности - математический анализ, в то же время писал в своей ранней работе "Некоторые философские вопросы": Существует наименьшее расстояние, наименьшая степень движения и наименьшая длительность... Наименьшая степень движения совершается в неделимый момент времени (цит. по Л.М. Косаревой). Впрочем, Ньютон заведомо не был сторонником взглядов Демокрита, признавая, в частности, возможность взаимных превращений атомов: Каждое тело может преобразовываться в тело другого какого-либо рода, проходя все промежуточные ступени качеств (И. Ньютон, Начала, первое издание, Гипотеза III). Это убеждение было тесно связано с его практическим усилиями по превращению "неблагородных" металлов в золото (об алхимических интересах Ньютона см. также гл. 4). При этом С.И. Вавилов отмечает (см. написанную им биографию Ньютона), что трудности в решении этой проблемы привели Ньютона к гениальной догадке о существовании в атомах некоторой "твердой" структуры, не изменяемой традиционными химическими средствами, и относительно рыхлой оболочки, которую можно перестроить нагреванием, выпариванием, и т.д. Для объяснения прохождения световых лучей через тела Ньютон предполагает, что основная часть тел - это поры... Предположение Ньютона о крайне пористости тел, как известно, вполне подтверждается современными сведениями о строении вещества. Схема Ньютона конкретизовалась в виде молекулярных связей, электронных оболочек и атомных ядер. Возвращаясь к приведенному "размышлению" о ртути и золоте, мысль Ньютона на современный язык можно перевести так: для разрушения атомов золота надо найти способ разделения наиболее тесно сближенных частиц, из которых атом составлен. Эта мысль вполне правильна: для разрушения атомов золота надо разрушить его ядро, т.е. то, что Ньютон называл "первым соединением". Впрочем, общее отношение Вавилова к алхимическим занятиям Ньютона, вытекающее из его материалистических взглядов, возможно, привело к некоторой "модернизации" воззрений Ньютона. Другой основоположник математического анализа - Лейбниц твердо стоял на позиции "природа не делает скачков" (nature non facit saltum). В то же время в основе его философской системы лежала теория "истинных атомов" -монад, которые имели скорее "логическую" природу и считались нематериальными, неделимыми и неповторимыми (т.е. все различными). Обсуждение проблемы дискретного и непрерывного берет начало еще с античных парадоксов (апорий). Например, апория об Ахиллесе и черепахе фактически сводится к вопросу о возможности бесконечного деления отрезка пути. В рамках современных "математически строгих" подходов возникают такие парадоксы, по сравнению с которыми бледнеют чисто логические (скорее даже психологические) трудности, отмеченные в приведенной выше цитате из Лосева. Согласно теореме Банаха-Тарского, любой шар (например, размером с апельсин) можно разрезать на конечное число кусков таким образом, что, сложив их в другом порядке, мы получим шар другого размера (например, размером с Землю). С немного другой точки зрения эта теорема обсуждалась в главе 8. Здесь важно подчеркнуть лишь принципиальное различие между формальной процедурой разрезания и склеивания пустого пространства и соответствующей физической процедурой для реальных тел, состоящих из атомов. Конечно, число атомов, входящих в состав Земли и апельсина, мягко говоря, отличается, а сама процедура по этой причине физически нереализуема. Приведем в связи с этим еще один отрывок из поэмы Лукреция: Предположим, например, что тела изначальные будут Три или несколько больше частей заключать наименьших. Если затем ты начнешь эти части у данного тела Переставлять или снизу наверх, или слева направо, Ты обнаружишь тогда, сочетания все их исчерпав, Все изменения форм, что для данного тела возможны... И таким образом, форм новизна превращения тела Вслед за собою влечет; а поэтому нечего думать, Будто вещей семена бесконечно различны по формам. (Тит Лукреций Кар, О природе вещей, 2.485-498) История атомизма Нового времени была достаточно драматической. Ряд крупных ученых, прежде всего, Оствальд и Мах, стояли на антиатомистических позициях. Накал полемики был настолько велик, что приводил к человеческим трагедиям. Так, непризнание работ крупнейшего австрийского физика Л. Больцмана по обоснованию термодинамики на базе атомистической теории послужило одной из причин его самоубийства в 1906 г. (идеи Больцмана рассматриваются ниже, в гл.15). Неопровержимым физическим аргументом в пользу атомизма оказалась (или показалась) теория броуновского движения, предложенная в 1905 г. А. Эйнштейном и М. Смолуховским, и ее экспериментальное подтверждение Ф. Перреном. Другим важнейшим аргументом в пользу атомизма было открытие элементарного неделимого заряда в опытах Милликена. Интересно, однако, что в проведенных одновременно опытах Эренхафта наблюдались заряды, равные 1/3, 1/5... заряда электрона (хотя позднее при поисках кварков эти результаты не были воспроизведены). Это лишний раз подтверждает, что, вопреки расхожим представлениям, критерием истинности в физике являются не просто результаты экспериментов (которые могут противоречить друг другу), а нечто более сложное (см. гл.5). Стоит отметить, что, согласно современным представлениям, в системе многих взаимодействующих электронов последние иногда могут вести себя как "квазичастицы" с дробным электрическим зарядом (так называемый дробный квантовый эффект Холла в физике полупроводников). Подобные эффекты, однако, не отменяют того факта, что заряд любой изолированной частицы кратен элементарному заряду. В настоящее время отдельные атомы можно просто-напросто увидеть с помощью таких устройств как ионный проектор или туннельный микроскоп, так что на уровне физики вопрос об их существовании решен окончательно. Отрицание существования атомов в работах некоторых современных мыслителей, таких как Р. Генон или А.Ф. Лосев, требует, при условии внимательного и благожелательного отношения к их концепциям, заведомо не буквального истолкования. То же самое следует, видимо, сказать (если говорить об авторах противоположной, материалистической направленности) и по поводу знаменитого высказывания В. И. Ленина об электроне, который "так же неисчерпаем, как и атом". Перейдем к обсуждению менее известных на Западе (по крайней мере, до последнего времени) восточных атомистических представлений. В китайской традиции строение и развитие материального мира тесно связывается с числовой символикой. Существует первонепостоянство, существует первоначало, существует первообразование, существует первоэлемент. При первонепостоянстве еще нет воздуха, первоначало - начало воздуха, существует первообразование - начало формы, первоэлемент - начало свойств [вещей]. Все вместе - воздух, форма, свойства - еще не отделились друг от друга, поэтому и называются хаосом. ...[Перво]непостоянство развивается и превращается в одно, одно развивается и превращается в семь, семь развивается и превращается в девять, девять (!) - предел развития, снова изменяется и становится одним. Одно - начало развития формы. Чистое и легкое поднимается и образует небо, мутное и тяжелое опускается и образует землю. Столкновение и соединение [легкого и тяжелого] воздуха образует человека. Оттого что во вселенной содержатся семена, порождается и развивается [вся] тьма вещей (Лецзы, даосизм). В традиционной китайской философии вводится пять элементов (у-син) - дерево (му), огонь (хо), земля (ту), металл (цзинь), вода (шуй). На взаимном превращении этих пяти первоэлементов (эти превращения определяют взаимное влияние энергетических каналов) основана китайская медицина. Между элементами устанавливаются активирующие связи "мать-сын", а также сдерживающие (угнетающие) связи. Дерево активирует огонь и угнетает землю (житейский смысл здесь понятен), огонь, соответственно, землю и металл, земля - металл и воду, металл - воду и дерево, вода - дерево и огонь (ср. с цитатой из Гераклита выше). Элементам сопоставляются "органы" человека (печень, сердце, селезенка, почки, легкие, желчный и мочевой пузырь, тонкий и толстый кишечник, желудок, а также так называемый тройной обогреватель) и соответствующие энергетические каналы - меридианы; при этом органы понимаются скорее как функциональные системы. В зороастризме (религии Ирана, где основу хозяйства составляли скотоводство и земледелие, многократно упоминаемые в Авесте, как, впрочем, и в Ведах) вводится шесть элементов: огонь, вода, земля, металл, растения и скот. В индийской философии вводится пять "великих элементов" (махабхут): земля (притхиви), вода (джала), огонь (агни), ветер (вайю), пространство или эфир (акаша); в ведийской религии этим элементам сопоставляются боги. Поистине, из этого Атмана возникло пространство, из пространства - ветер, из ветра - огонь, из огня - воды, из вод - земля, из земли - травы, из трав - пища, из пищи - человек (Тайттирия упанишада, II.1.1; этот отрывок можно также сопоставить с библейской последовательностью творения, см.Быт.1-2). Индийские классификации включают как материальные, так и нематериальные элементы. Эти пять нерасчлененных элементов и их проявление - тонкое тело - составляют вместе то, что называют 'Hiranyagarbha'. Материальное тонкое тело имеет семнадцать частей, а именно пять жизненных сил, десять органов восприятия и действия, разум и интеллект. Об этом говорится как о тонком теле Атмана (Шанкара, Пятиричность). Помимо пяти "грубых" элементов-махабхут, в йоге рассматриваются соответствующие "тонкие" элементы: запах, вкус, свет, прикосновение, звук. К еще более "тонким" элементам относятся разум и интеллект (манас и буддхи). Кроме того, в индуизме вводится понятие трех гун: раджас (активность), тамас (инертность) и саттва (благость; она связывается с равновесием двух первых гун). Атомизм, близкий к древнегреческому, подробно развивался в одной из ортодоксальной систем индийской философии - вайшешике. Атомам каждого из первоэлементов приписывались разные качества: атомам земли - запах, вкус, цвет, осязаемость; воды - вкус, цвет, осязаемость; огня - цвет, осязаемость; воздуха - только осязаемость; эфир (акаша) сопоставлялся с органом слуха. Концепция этой школы критикуется в исходном тексте веданты - Брахма-сутре. Шанкара полемизировал со школой вайшешика, опровергая учение об атомах как основе мира (согласно веданте, иллюзорный мир может иметь реальную причину - Атман, а не наоборот). В отличие от теории Демокрита, где душа состоит из атомов, в индийской философии часто предполагается, что души и атомы вечно сосуществуют. По этому поводу различные школы вели дискуссии. Те, кто полагает, что душа атомична, доказывают это тем, что бесконечная душа не может двигаться; тем не менее считается, что она покидает одно тело и переходит в другое. Это высказывание, согласно Шанкаре, касается лишь вопроса о границах души, но не вопроса о душе как таковой. Возражение, заключающееся в том, что душа, если она атомична, может пребывать в теле лишь в одном определенном месте, отклоняется указанием на следующий пример: точно так же, как кусок сандалового дерева освежает все тело, хотя прикасается к нему только в одном месте, так и атомичная душа способна чувствовать все тело посредством ощущений прикосновения, которые распространяются по всему телу (С. Радхакришнан, Индийская философия, т.2, с.540). В связи с этой цитатой в голову приходят аналогии с корпускулярно-волновым дуализмом в квантовой механике, теория "волны-пилота" де Бройля и редукции волнового пакета при локализации микрочастицы (см. главу 10). Ряд особенностей имеет и "атомистическая" концепция буддизма. Подробная классификация дхарм-элементов (см. обсуждение понятия "дхарма" в гл.3) дана в первом разделе Абхидхармакоши (энциклопедия Абхидхармы, составленная ученым Васубандху в V в.), который называется "Анализ по классам элементов". Всего дхарм по этой версии насчитывается 80 000 типов. Причинно-обусловленные дхармы подразделяются на пять групп (скандх): материи (рупа), чувствительности (ведана), понятий (санджня), формирующих факторов (самскара) и сознания (виджняна). Однако уже определение "материи" радикально отличается от привычного европейцу: "Материя - это пять органов чувств, пять видов объектов и непроявленное". Хотя параллели легко найти в греческой философии, отличие также важно - в индо-буддийской традиции, включая и атомизм школы вайшешика, атомы движутся не по естественным детерминистическим законам, а по "этическому" закону кармы. К необусловленным дхармам относятся нирвана, Учение буддизма и пространство. Впрочем, напомним, что "все дхармы пусты". Появились мутные, видимые словно сквозь мерцавшую воду очертания сплавленных, изогнутых цепочек белка; поймав на черном скрещении одно из уплотнений белковых обломков, я медленно поворачивал ручку увеличителя, все поворачивал и поворачивал; вот-вот должен был наступить конец этого путешествия вглубь. Расплющенная тень молекулы заполнила все поле и... расплылась в тумане! ... Я должен был увидеть мерцание студенисто дрожащих атомов, но их не было...Что, собственно, случилось? Что это значит? Это тело, на вид такое хрупкое и слабое, нельзя уничтожить? По сути, оно состоит из ничего? (С. Лем, Солярис) В третьей части Абхидхармакоши (85) говорится об атомах: "Атом, слогофонема, момент - пределы [делимости] материи, слова и времени" и даются соответствующие образные определения. Например, щелчок пальцами занимает шестьдесят пять моментов (аналогичные определения можно встретить и в античной и средневековой науке: по Бэде Достопочтенному (VIII век), 1 час соответствует 22560 моментам времени). Впрочем, такие определения означают скорее минимальный промежуток времени, воспринимаемый человеком, а не физически неделимый интервал (подробнее см. раздел 15.1). В классификацию Абхидхармы (как и в индуистских школах) входят и махабхуты - великие элементы-стихии: земля (твердость), вода (связуемость), огонь (теплота), ветер (подвижность); иногда вводится пятый элемент - пространство, так что устанавливается соответствие с пятью китайскими первоэлементами; в качестве шестого элемента может рассматриваться сознание, роль которого в понимании концепции первоэлементов первостепенна. Материя не разлагалась на элементы, а в ходе понимания символов, в движении от знания к пониманию исчезала материя и появлялись элемены как "понимательный" субститут знания материи. Таким образом, элементы или стихии являются нам в качестве конкретных символов такого состояния (а не структуры!) сознания (М.К.Мамардашвили, А.М.Пятигорский, Символ и сознание). Махабхутам сопоставляются ткани и процессы человеческого тела (см. книгу В.Н.Пупышева). Несмотря на "символическое" понимание махабхут, практическое значение всех этих теорий не вызывает сомнений, например, они лежат в основе тибетской медицины. В тибетской медицине вводятся четыре махабхута, к которым добавляется всепроникающее пространство. При этом махабхуты являются не физическими или химическими компонентами, а понятиями "тонкой материи", которые определяются их энергетическими функциями и взаимными переходами. Рассуждения о различных видах "тонких" энергий можно встретить в различных направлениях восточной философии и медицины, а в упрощенном виде - в оккультных подходах. Простой пример нематериального "энергетического" (магического?) воздействия дает гомеопатия, где, после многократного разведения активного вещества, в лекарстве может не оставаться ни одного его атома. Тем не менее, практически гомеопатия вполне эффективна. Крестьянин заболел желудочным катаром, ему дана была Nux vomica в 12-м делении. Лекарство давалось в виде порошка, растертого из 5-6 гомеопатических крупинок из молочного сахара... Через семь дней, согласно предписанию врача, крестьянин пришел показаться и сказал, что чувствует себя гораздо лучше. Чтобы не мешать дальнейшему действию лекарства и вместе с тем не огорчить пациента своим отказом в лечении, врач дал ему на этот раз порошки, подобные прежним, но состоявшие из одного молочного сахара. По прошествии недели крестьянин снова пришел к своему врачу и объявил, что лекарство, данное в последний раз, действовало хуже, чем предыдущее: "Те порошки были горькие, а эти сладкие, - прибавил он, - дай мне лучше опять горьких" (А.М. Бутлеров, Статьи по медиумизму, СПб, 1889, с.451, цит. по П. Флоренскому). Как и в буддизме, "атомистическое" учение можно найти в каббале, причем здесь также устанавливается связь с природой человека: Двадцать две буквы образованы из трех букв-матерей, семи двойных и двенадцати простых. Три буквы-матери алеф, мем, шин представляют воздух, огонь и воду (аэр, маим, эш)... Семь двойных бет, гимель, далет, каф, пе, реш, тау составляют слова жизнь, мир, знание, богатство, прелесть, семя, господство. Они называются двойными, потому что при помощи перестановки букв превращаются в слова, имеющие противоположное значение... Двенадцать простых ... Их основание следующее: зрение, слух, обоняние, речь, питание, действие, перемещение, гнев, смех, размышление, сон, размножение... Эти двенадцать букв суть по существу двенадцать членов человека (Сефер Йецира). В Притчах Соломона упоминается о "начальных пылинках вселенной" (8:26, вариант перевода). В манихейской космогонии вводится пять светлых стихий (воздух, огонь, ветер, вода, свет) и пять темных (дым, темный огонь - пожар, ветер тьмы, яд, тьма). В последующей истории, особенно в новейшей, в список добавлялись другие темные стихии, в соответствии с политической конъюнктурой: Просыпаюсь с бодуна - разболелась печень. Денег нету ни хрена, похмелиться нечем... Глаз подбит, пиджак в пыли, под кроватью брюки... До чего же довели коммунисты - суки! (И. Иртеньев) Темные стихии и материя порождают силы зла - архонтов (ср. Еф.6:12), которые распределяются по всем областям мира. В теле человека насчитывается 8 400 000 архонтов, из них 28 главных. Архонты-звезды осуществляют также тираническое правление над миром, а также телом и душой (но не духом) человека: все органы тела связаны со знаками Зодиака (см. коптский манихейский трактат Кефалайа, М., 1998). Представления о взаимосвязи мира атомов и мира звезд и планет типичны для современного оккультизма; см., например, высказывания Г. Гурджиева: Расширение сознания происходит не в одном направлении, скажем, в направлении большого космоса; направляясь вверх, оно одновременно направляется и вниз... Если, допустим, человек начал чувствовать жизнь планет, если его сознание переходит на уровень мира планет, он одновременно начинает чувствовать и мир атомов, их жизнь, так как его сознание переходит и на этот уровень... И большее, и меньшее требуют для своего познания сходных перемен в человеке (П.Д. Успенский, В поисках чудесного, с.236, 237). Здесь важно отметить возможность психологического истолкования связи микро- и макрокосма (речь идет о развитии сознания). Подробнее "атомистика" Гурджиева обсуждается ниже. В конечном счете, "атомистические" подходы в традиционных религиях подчеркивают единство мира. "Принеси сюда плод ньягродхи (символ космического дерева жизни)". "Вот он, почтенный". "Разломи его". "Он разломан, почтенный". "Что ты видишь в нем?" "Эти маленькие семена, почтенный". "Разломай же одно из них". "Оно разломлено, почтенный". "Что ты видишь в нем?" "Ничего, почтенный". "Поистине, дорогой, вот - тонкая [сущность], которую ты воспринимаешь; поистине, дорогой, благодаря этой тонкой [сущности] существует эта большая ньягродха... И эта тонкая [сущность] - основа всего существующего, То - действительное, То - Атман. Ты - одно с тем, Шветакету" (Чхандогья упанишада 6.12). [Тот], который един, лишен цвета, посредством многообразной силы творит, [согласно своей] скрытой цели, различные цвета. Это, поистине, огонь, это ветер, это и луна. Это, поистине, чистое, это Брахман, это вода, это Праджапати (Шветашватара упанишада). Вкус воды - это Я, о Партха... Я в земле благой чистый запах (Бхагавадгита 7). При правильном понимании символов подобные места можно найти и в Библии: От начала (!) для добрых создано доброе, как для грешников - злое. Главное из всех потребностей для жизни человека - вода, огонь, железо, соль, пшеничная мука, мед, молоко, виноградный сок, масло и одежда: все это благочестивым служит в пользу, а грешникам может обратиться во вред (Сирах 39:31-33). Ибо чаша в руке Господа, вино кипит в ней, полное смешения, и Он наливает из нее. Даже дрожжи ее будут выжимать и пить все нечестивые земли (Псалтырь 74:9). Для сравнения опять приведем слова ученого-физика. Поэт сказал однажды: "Весь мир в бокале вина". Мы, вероятно, никогда не поймем, какой смысл он в это вкладывал, ведь поэты пишут не для того, чтобы быть понятыми. Но бесспорно, что, внимательно взглянув в бокал вина, мы поистине откроем целый мир. В нем и физические явления (искрящаяся жидкость, испарение, меняющееся в зависимости от погоды и вашего дыхания, блеск стекла) и атомы (о которых нам говорит уже наше воображение). Стекло - это очищенная горная порода; в его составе кроются секреты возраста Вселенной и развития звезд. А из какого удивительного набора реактивов состоит это вино! Как они возникли? Там есть закваска, ферменты, вытяжки и разные другие продукты. Ведь в вине скрывается большое обобщение: вся жизнь есть брожение... Сколько жизни в этом кларете, если он навязывает нашему сознанию свой дух, если мы должны быть столь осторожны с ним! Наш ограниченный ум для удобства делит этот бокал вина на части: физику, биологию, геологию, астрономию, психологию и т.д., но ведь природа на самом деле никакого деления не знает! (Фейнмановские лекции по физике, вып.1, М., Мир, 1977, с.71) Представления о строении микромира, аналогичные восточным, сохранились в оккультизме, где они часто сочетаются с уже устаревшими естественнонаучными взглядами. В то же время, с символической (психологической) точки зрения такие построения содержат рациональное зерно. По этому поводу в "Тайной доктрине" Е.П. Блаватской и книгах ее многочисленных последователей, наряду с изложением теософских идей, цитируются высказывания выдающихся ученых. Повторим цитату из "Сознания атома" Алисы Бейли. Я не верю, что материя инертна и действует только под воздействием внешней силы. Мне кажется, что любой атом обладает определенным количеством примитивного разума. Посмотрите, сколькими тысячами способов соединяется атом водорода с атомами других элементов, образуя при этом самые различные вещества. Неужели вы хотите сказать, что они делают это неразумно? Атомы приобретают в гармоничном и полезном отношении красивые или интересные формы и цвета или издают прекрасные ароматы, как бы выражая свое удовлетворение... соединенные вместе в определенные формы, атомы составляют животных низшего порядка. И, в конце концов, они объединяются в человеке, который представляет собой разум всех атомов. - Но откуда же появляется эта разумность? - От какой-то силы, которая гораздо больше нашей. - Так значит вы верите в разумного Создателя, в Бога? - Конечно. Существование такого Бога, с моей точки зрения, вполне может быть доказано химией (из интервью Т. Эдисона). Разумеется, в оккультных и алхимических доктринах речь идет не о личном Боге, а о мировой душе (anima mundi). Полезно также провести некоторые параллели с современной психологией. В "эзотерической" психологии (см, напр., А.И. Зеличенко, Психология духовности, М., 1996) четырем первоэлементам сопоставляются типы психологических состояний: земле - тяжелые, вязкие, навязчивые состояния; воде - плавные, текучие состояния; воздуху - состояния парения, свободного, легкого творчества (но и хаотичность, беспорядочность); огню - состояние интуитивного прозрения, мистического озарения, экстаза. В соционике (науке о классификации психологических типов человека) четырем юнговским психологическим функциям (логика, эмоциональность, сенсорика, интуиция) сопоставляются четыре "физических" понятия - материя, энергия, пространство и время (см., напр., Е. Филатова, Соционика для вас, Новосибирск, 1994). В схеме "мироздания", которую объяснял своим ученикам Г. Гурджиев (см. П.Д. Успенский, "В поисках чудесного"), все возможные состояния материи и духа (начиная с металлов и минералов и кончая людьми различного духовного уровня и Богом-абсолютом) связываются с различными частотами вибраций - типами "водорода", "углерода", "азота", "кислорода" (эти термины употребляются не в традиционном физико-химическом смысле). Само понятие атома у Гурджиева, как и обычно в оккультной литературе, также существенно отличается от естественнонаучного: Под атомом какого-то вещества понимается мельчайшее количество этого вещества, которое сохраняет все его химические, космические (!) и психические (!) свойства. Ибо помимо своих космических свойств любое вещество обладает также психическими свойствами, т.е. некоторой степенью разумности (!). Поэтому понятие "атом" относится не только к элементам, но и ко всем сложным формам материи, выполняющим определенные функции во вселенной или жизни человека. Существует атом воды, атом воздуха (атмосферного, пригодного для дыхания человека), атом хлеба, мяса, и т.д. (П. Успенский, цит. соч., с. 204). Разумеется, сопоставлять такие взгляды с физическими и химическими, мягко говоря, затруднительно. В то же время, представителям естественнонаучного мировоззрения, вероятно, полезно узнать, что достаточное количество людей в XX веке придерживались и придерживаются аналогичных взглядов, причем в некоторых отношениях подобный подход демонстрирует свою высокую практическую эффективность - так же, как и тибетская медицина, гомеопатия, и пр. Все это заставляет еще раз задуматься о том, является ли практика критерием (научной) истины (см. главу 5). В действительности в подобных схемах, как и в средневековой алхимии, физическая и химическая терминология используется скорее для описания психологии человека, от которой никуда не уйти. В таком настроении Ульрих раскрыл свою работу, прерванную много недель и даже месяцев назад, и взгляд его тут же упал на то место с гидродинамическими уравнениями, дальше которого он не пошел. Он смутно помнил, что стал думать о Клариссе, когда на примере трех главных состояний воды попытался продемонстрировать новую математическую возможность; и Кларисса отвлекла его тогда от этого. Но порой память восстанавливает не слово, а атмосферу, в которой оно было произнесено, и Ульрих вдруг подумал: "углерод", и у него ни с того ни с сего возникло чувство, что он продвинулся бы вперед, если бы только знал сейчас, во скольких состояниях встречается углерод; но вспомнить это не удалось, и вместо этого он подумал: "Человек бывает в двух состояниях. Мужчиной и женщиной" (Р. Музиль, Человек без свойств). Эксперименты психиатра С. Грофа (см. ниже гл.12) продемонстрировали возможность психологического проникновения человека в микромир. Такое погружение имело место и в мистическом опыте традиции Шри Ауробиндо, который в принципе достаточно хорошо воспроизводим, хотя, конечно, и требует осмысления. Расщелина была бесконечно и бездонной, становилась как туннель: все уже и уже... И я опускалась ниже и ниже, без воздуха, без света, задыхаясь [ср. с "Алисой в стране чудес" и т.д.]. Внезапно я как будто натолкнулась на пружину у самого дна, пружину, которой я не заметила: с невероятной силой меня выбросило из расщелины и швырнуло в бесформенный, безграничный простор. Он был всемогущим и несметно богатым, как будто эта безбрежность была сотворена из бессчетных крошечных точек, точек, не занимающих никакого пространства - теплых, темно-золотых. Все было абсолютно оживотворенным, оживотворенным силой, казавшейся беспредельной. И, кроме того, неподвижным. Совершенная неподвижность, но заключающая в себе невероятную интенсивность движения и жизни. И жизнь была так... многочисленна, что ее можно было назвать лишь бесконечной. И энергия, власть, сила и покой - покой вечности... Я не чувствовала изменчивости: все было как бы усыпано (этими точками). И каждая из этих "вещей" (не могу их назвать частицами или осколками, если не брать точки в математическом смысле, точки, не занимающей пространства) была как оживотворенное золото: испещрена теплым светом; я не могу сказать ярким или интенсивным, это вовсе не было светящимся: масса крошечных золотых точек, ничего кроме этого (из дневника Матери, цит. по: Сатпрем, Разум клеток). 10. Выводы из квантовой механики: субъект и объект Посылает слово Свое на землю; быстро течет слово Его; дает снег, как волну; сыплет иней, как пепел (Псалтырь 147:4-5). Пошевелись - и появится тень. Осознай - и родится лед. Но если не двигаться и не сознавать, неминуемо окажешься в норе дикой лисы (дзен). But above and beyond there's still one name left over, And that is the name that you never will guess; The name that no human research can discover - But THE CAT HIMSELF KNOWS, and will never confess. When you notice a cat in profound meditation, The reason, I tell you, is always the same: His mind is engaged in a rapt contemplation Of the thought, of the thought, of the thought of his name: His ineffable effable Effanineffable Deep and inscrutable singular Name (T.S. Eliot). Как уже говорилось, крупнейшими событиями в физике начала XX века было создание теории относительности и квантовой механики. "Мировоззренческий" статус этих двух великих теорий различен: если теория относительности является в определенном смысле завершением классической физики, то квантовая механика, по мнению ряда исследователей, поставила вопросы, которые не могут адекватно обсуждаться в рамках традиционного естественнонаучного мировоззрения, сложившегося начиная с XVII века. Его основным постулатом является возможность четкого разделения субъекта и объекта познания и связанное с этим резкое противопоставление "материи" и "сознания". Явную философскую формулировку этого постулата принято связывать с именем Декарта, а примером его успешного применения к описанию части "реальности" (очень, правда, ограниченной) на многие века стали "Математические начала натуральной философии" Ньютона. Некоторые авторы называют такую фундаментальную мировоззренческую установку "ньютоновско-картезианской парадигмой". Следует, впрочем, подчеркнуть, что взгляды самого Ньютона и Декарта были намного более содержательными и интересными, чем эта "парадигма" (см., например, обсуждение различия расхожего "картезианства" и мировоззрения Декарта в "Картезианских размышлениях" М. Мамардашвили). Вообще, однозначное противопоставление субъекта и объекта вовсе не обязательно для западной (и тем более восточной) культурно-философской традиции. Поскольку объекты нашей мысли отнюдь не полностью независимы от ее состояний, то обе эти разновидности мысли [логическая и аффективная] не только сливаются в каждом человеке, но могут, до известной степени, поставить его перед двумя мирами, по крайней мере непосредственно перед тем и вслед за тем "первым и неописуемым мигом", относительно которого один знаменитый религиозный мыслитель утверждал, что он бывает в каждом чувственном восприятии, прежде чем чувство и зрительное наблюдение отделятся друг от друга и займут места, где мы привыкли их находить: станут вещью в пространстве и размышлением, заключенным теперь в наблюдателе. Каково бы, стало быть, ни было соотношение между вещами и чувством в зрелом мировосприятии цивилизованного человека, каждый все-таки знает те исполненные восторга мгновения, когда дифференциация еще не произошла, словно вода и суша еще не разделились [ср.Быт.1:6-8] и волны (!) чувства составляют с холмами и долами, образующими облик вещей, один сплошной горизонт (Р. Музиль, Человек без свойств). Тем не менее, именно обсуждаемый "дуализм" (эмпирическая эффективность и полезность которого вне сомнения) радикально отличает естественнонаучную картину мира от других, как представляется, более глубоких подходов. Развитие квантовой физики заставило поставить вопрос о возможной недостаточности и исчерпанности данной парадигмы даже в рамках самого естествознания. В возникших спорах приняли участие почти все выдающиеся физики нашего времени (кроме позитивистски настроенных исследователей, вообще не склонных обсуждать мировоззренческие вопросы как "ненаучные"). По-видимому, спор далеко не завершен (хотя в книгах гуманитарной направленности изложение каких-то конкретных точек зрения по этому вопросу зачастую предваряется словами "Современная физика установила, что..."). Здесь мы изложим некоторые проблемы, возникшие в связи с развитием квантовой механики и заставившие физиков, впервые в истории своей науки, обсуждать ее по-настоящему глубокие основы. Ранний период развития квантовой физики (1900-1924) характеризуется прежде всего формулировкой законов излучения в идеальной модели "абсолютно черного" (т.е. не отражающего) тела и введением "кванта действия" (М. Планк, 1900), открытием световых квантов и "корпускулярно-волнового дуализма" (двойственной природы) света (А. Эйнштейн, 1905 и последующие работы), затем построением модели атома Бора (Н. Бор, 1913) и гипотезой Луи де Бройля о волновых свойствах электрона (1924). Ключевым моментом здесь является осознание "корпускулярно-волнового дуализма" как универсального свойства материи. Второй этап, начавшийся с 1925 года, характеризуется построением формальной теории, описывающей этот дуализм (В. Гейзенберг, М. Борн, П. Иордан, Э. Шредингер, П. Дирак, В. Паули, 1925-1927; Дж. фон Нейман, 1932; Р. Фейнман, 1946, и другие исследователи) и глубоким обдумыванием возникших в связи с этим концептуальных проблем ("принцип неопределенности" Гейзенберга, "статистическая интерпретация волновой функции" Борна, "принцип дополнительности" Бора, и др.). Существуют хорошие популярные изложения физической сути корпускулярно-волнового дуализма (см., например, прекрасные книги Р. Фейнмана "Характер физических законов" и "КЭД: странная теория света и вещества"), к которым мы и отсылаем читателя. Здесь мы лишь приведем без обоснования ряд относящихся к делу фундаментальных физических фактов. Во многих физических экспериментах свет ведет себя как волна, демонстрируя типичные проявления "интерференции" и "дифракции". Примером интерференции могут служить цвета тонких пленок - скажем, радужные цвета бензиновой пленки на поверхности воды, переливающиеся и изменяющиеся при изменении угла зрения. Дифракция - это, в частности, отклонение света от прямолинейного распространения при прохождении его через маленькие отверстия, известное с XVII в. В то же время, в ряде других явлений (например, фотоэффект - выбивание светом электронов из металла) свет ведет себя как пучок частиц - световых квантов, или фотонов. "Зернистое", то есть дискретное, строение света в определенных условиях буквально видимо невооруженным глазом (опыты С. И. Вавилова, см. его популярную книгу "Глаз и Солнце", М., Наука, 1981). Такое же "двусмысленное" поведение - иногда волновое, иногда корпускулярное - присуще и другим микрообъектам, например, электронам, нейтронам и т.д. Скажем, при регистрации электрона любыми счетчиками он ведет себя как частица (всегда регистрируется целый электрон и никогда - его часть), но при отражении электронного пучка от поверхности кристалла наблюдаются типично волновые явления, подобные происходящим при отражении света от так называемой дифракционной решетки. Математическое описание такой ситуации возможно различными способами, из которых по-видимому самым глубоким является фейнмановский формализм "интегрирования по траекториям". Утверждается, что электрон представляет собой частицу, т.е. неделимый объект, проявляющийся всегда только как целое и характеризуемый вполне определенными значениями электрического заряда, момента вращения (спина), массы и т.д. Однако под действием заданных внешних сил он движется не по вполне определенной траектории в соответствии с ньютоновской механикой, а с определенными вероятностями по всем траекториям сразу. Все, что мы можем найти - это вероятность его нахождения в данной точке в данный момент времени. При этом интерференционные (волновые) явления обусловлены тем, что эта вероятность не равна сумме вероятностей движения по каждой траектории: складываются не вероятности, а комплексные числа, называемые амплитудами вероятности; суммарная вероятность есть квадрат модуля суммарной амплитуды. При этом бессмысленно говорить о значении скорости электрона в данной точке пространства, поскольку он движется одновременно во многих (и даже в бесконечно большом числе) направлений. Типичная траектория электрона представляет собой непрерывную линию, ни в одной точке не имеющую касательной. Итак, если мы обнаружили (с помощью счетчика заряженных частиц), что электрон в данный момент времени находился в данной точке пространства, мы принципиально не можем сказать, чему была равна и куда была направлена в этот момент его скорость. В то же время, мы можем, применяя экспериментальную установку другого типа, измерить скорость электрона - но тогда мы принципиально не сможем сказать, где именно он находился в момент этого измерения. В других ситуациях, не связанных напрямую с движением частиц, квантовая механика также ограничивается лишь вычислением вероятностей различных событий. Например, она может в принципе рассчитать, с какой вероятностью ядро радиоактивного изотопа распадется в определенный день с 10 утра до 5 вечера, и эти статистические предсказания при наличии достаточно большого числа ядер будут точны (скажем, если указанная вероятность была 20%, то в 5 вечера действительно останется лишь 80% ядер данного типа от числа бывших в 10 утра). Но она принципиально не может ответить на вопрос, когда именно распадется данное конкретное ядро, и распадется ли оно вообще в указанный промежуток времени. Более того, утверждается, что ответ на этот вопрос невозможен принципиально. Разумеется, такая ситуация представляет собой серьезный вызов классическому идеалу строгой причинности. В рамках "ньютоновско-картезианской парадигмы" казалось бесспорным, что в принципе можно предсказать или объяснить любое явление, если знаешь достаточно детально все причинно-следственные связи в системе. Квантовая же механика утверждает, что вопрос о причине распада данного конкретного ядра ровно в полдень (если такое событие произошло) не имеет смысла - оно могло распасться на час раньше, или на час позже, или вообще не распасться в заданный промежуток времени, и невозможность для нас ответить на вопрос о точном времени этого события принципиальна, то есть не устранима никаким более детальным исследованием этого ядра и его окружения. Важно подчеркнуть, что в тех случаях, когда квантовая механика "соглашается" отвечать на тот или иной вопрос, ее ответы неизменно подтверждались всеми до сих пор выполненными экспериментами. Например, она способна вполне успешно рассчитывать характеристики различных спектральных линий в атомах, молекулах и твердых телах, расстояния между атомами в молекулах, и т. д., и до сих пор физики нигде не столкнулись с ее неадекватностью. Разумеется, в каждом конкретном расчете приходится делать какие-то дополнительные приближения, которые приходится контролировать отдельно, но в ряде случаев мы имеем точное решение задачи, например, для спектра атома водорода. При этом никаких расхождений между результатами экспериментов и предсказаниями квантовой механики обнаружить не удается. В то же время, на ряд вопросов, традиционно считавшихся вполне допустимыми (например, о значении координаты и скорости электрона в данный момент времени) она ответа не дает. В такой ситуации не приходится говорить о "неправильности" квантовой механики, но кажется уместной постановка вопроса о ее "неполноте", то есть неокончательном характере и существовании более фундаментальной теории, способной дать ответы на вопросы, лежащие за пределами квантовой физики. Такую позицию, в частности, занимал первооткрыватель корпускулярно-волнового дуализма А. Эйнштейн. Известно его высказывание "Бог не играет в кости", означающее отказ признать чисто статистическую теорию за истину в последней инстанции. Приведем более полную цитату (которая вызывает явно "каббалистические" ассоциации) и ряд связанных с ней: Квантовая механика заслуживает всяческого уважения, но внутренний голос подсказывает мне, что это не настоящий Иаков. Теория дает много, но к таинствам Старого она не подводит нас ближе. Во всяком случае, я убежден, что Он не играет в кости (из письма А. Эйнштейна М. Борну 4.12.26, Эйнштейновский сборник 1972, М.: Наука, 1974, с. 7). Очевидно, никогда в прошлом не была развита теория, которая, подобно квантовой, дала бы ключ к интерпретации и расчету группы столь разнообразных явлений. Несмотря на это, я все-таки думаю, что в наших поисках единого фундамента физики эта теория может привести нас к ошибке: она дает, по-моему, неполное представление о реальности, хотя и является единственной, которую можно построить на основе фундаментальных понятий силы и материальных точек... Неполнота представления является результатом статистической природы (неполноты) законов (А. Эйнштейн, Собр. научн. трудов, т. 4, с. 220) (отметим здесь ссылку на понятия силы и материальной точки: Эйнштейн полагал, что дальнейшее углубление понимания должно базироваться на понятии поля; подробнее об этом см. в главе 11). Целью теории является определение вероятности результатов измерений в системе в заданный момент времени. С другой стороны, она не пытается дать математическое представление того, что действительно имеет место, или того, что происходит в пространстве и времени. В этом пункте современная квантовая теория радикально отличается от всех предшествующих физических теорий как механических, так и полевых. Вместо того, чтобы дать модель для изображения реальных пространственно-временных событий, она дает распределения вероятности для возможных измерений как функций времени... Некоторые физики, и в том числе и я сам, не могут поверить, что мы раз и навсегда должны отказаться от идеи прямого изображения физической реальности в пространстве и времени или что мы должны согласиться с мнением, будто явления в природе подобны азартным играм (там же, с. 238, 239). Наиболее глубокий анализ причин этих затруднений концептуального характера был дан Н. Бором в ходе разработки его знаменитого "принципа дополнительности": ...Решающим является признание следующего основного положения: как бы далеко ни выходили явления за рамки классического физического объяснения, все опытные данные должны описываться с помощью классических понятий. Обоснование этого состоит просто в констатации точного значения слова "эксперимент". Словом "эксперимент" мы указываем на такую ситуацию, когда мы можем сообщить другим, что именно мы сделали и что именно мы узнали. Поэтому экспериментальная установка и результаты наблюдений должны описываться однозначным образом на языке классической физики. Из этого основного положения... можно сделать следующий вывод. Поведение атомных объектов невозможно резко отграничить от их взаимодействия с измерительными приборами, фиксирующими условия, при которых происходят явления... Вследствие этого данные, полученные при разных условиях, не могут быть охвачены одной-единственной картиной; эти данные должны скорее рассматриваться как дополнительные в том смысле, что только совокупность разных явлений может дать более полное представление о свойствах объекта (Н. Бор, Собр. научн. трудов, т. 2, с. 406-407). Согласно Бору, коренная причина наших затруднений состоит в том, что в действительности все термины "волна", "частица" и т.п., которые мы используем для описания свойств микрообъектов, например, электрона - это слова обычного языка, сформировавшегося в процессе освоения окружающего нас мира макрообъектов. Электрон не похож ни на волну, ни на частицу и, строго говоря, не имеет аналогов в мире нашего повседневного опыта - но мы вынуждены тем не менее описывать его в соответствующих терминах. Ситуация с определением сущности (истинного имени) электрона несколько напоминает трудности с определением истинного имени кота (singular Name) в стихах Элиота в эпиграфе. Приведем также перевод С. Степанова: Однако есть имя, двух первых помимо - Лишь КОТ ЕГО ЗНАЕТ, а нам не дано. И как бы нам ни было невыносимо, Его не откроет он нам все равно. И если в раздумье застали кота вы, Что сел, словно Будда, у всех на виду, То не сомневайтесь (и будете правы!) - Он думает, думает, думает, ду... Об Имени Мыслимо-мысле-немыслимом, Что писано было коту на роду. "Двух первых помимо" - это как раз и есть - помимо названий "частица" и "волна". Впрочем, подобная ситуация возникает в науке и философии не впервые. Как пишет А. Лосев, несмотря на абсолютный объективизм философии Платона, изложенная в "Тимее" космология строится исключительно на понятии вероятности. В этом диалоге мы при желании можем найти предвосхищение ряда идей квантовой механики. ...О том, что лишь воспроизводит первообраз и являет собой лишь подобие настоящего образа, и говорить можно не более как правдоподобно. Ведь как бытие относится к рождению, так истина относится к вере. А потому не удивляйся, Сократ, если мы, рассматривая во многих отношениях много вещей, таких, как боги и рождение Вселенной, не достигнем в наших рассуждениях полной точности и непротиворечивости (29 с-d) ...Наше исследование должно идти таким образом, чтобы добиться наибольшей степени вероятности (44 d). ...Я намерен и здесь придерживаться того, что обещал в самом начале, а именно пределов вероятного, и попытаюсь, идя от начала, сказать обо всем в отдельности и обо всем в месте такое слово, которое было бы не менее, а более правдоподобно, нежели любое иное... Прежде достаточно было говорить о двух вещах: во-первых, об основополагающем первообразе, который обладает мыслимым и тождественным бытием, а во-вторых о подражании этому первообразу, которое имеет рождение и зримо... Теперь мне сдается, что сам ход наших рассуждений принуждает нас попытаться пролить свет на тот [третий] вид, который темен и труден для понимания... Это - восприемница и как бы кормилица всякого рождения. Нелегко сказать о каждом из них [четырех элементах], что в самом деле лучше назвать водой чем огнем, и не правильнее ли к чему-то одному приложить какое-нибудь из наименований, чем все наименования, вместе взятые, к каждому, ведь надо употреблять слова в их надежном и достоверном смысле... Положим, некто, отлив из золота всевозможные фигуры, бросает их в переливку, превращая каждую во все остальные; если указать на одну из фигур и спросить, что же это такое, то будет куда осмотрительнее и ближе к истине, если он ответит "золото" и не станет говорить о треугольнике и прочих рождающихся фигурах как о чем-то сущем, ибо в то мгновение, когда их именуют (!), они уже готовы перейти во что-то иное, и надо быть довольным, если хотя бы с некоторой долей уверенности (!) можно допустить выражение "такое" (48d-50b)... Здесь-то мы и полагаем начало огня и всех прочих тел, следуя в этом вероятности, соединенной с необходимостью; те же начала, что лежат еще ближе к истоку, ведает Бог, а из людей разве что тот, кто друг Богу (53 d). У физика, профессионально занимающемся основами квантовой механики, слова Платона "...в то мгновение, когда их именуют, они уже готовы перейти во что-то иное" могут вызвать ассоциации с известным понятием "коллапса волновой функции" в процессе измерения (именования!) и с описывающей этот процесс квантовой теорией измерений, построенной крупнейшим математиком Дж. фон Нейманом. Эта теория представляет собой "конструктивную" математическую форму Боровского принципа дополнительности. Согласно теории фон Неймана, состояние квантовой системы может изменяться дв