Дао физики. Исследование параллелей между современной физикой и восточной философией - Фритьоф Капра

Вероятность таких процессов, получивших название «самовзаимодействия», для нуклонов очень велика: они находятся в сильном взаимодействии. Нуклоны испускают и поглощают виртуальные частицы постоянно. Теория поля рассматривает их как центры постоянной активности, окруженные «облаками» виртуальных частиц. Виртуальные мезоны «живут» совсем недолго, поэтому не могут удалиться на большое расстояние от нуклона. Мезонное облако очень невелико. Внешние области облака заполнены легкими мезонами (главным образом пионами), а более тяжелые поглощаются нуклоном быстрее, поэтому подвергаются «прижиманию» ближе к центру облака.

Каждый нуклон окружен облаком виртуальных мезонов, которые существуют очень недолго. Но при некоторых условиях они могут превратиться в мезоны реальные. Если нуклон сталкивается с другой частицей, движущейся с высокой скоростью, кинетическая энергия этой частицы может перейти к виртуальному мезону и оторвать его от облака. Таков механизм образования настоящих мезонов при столкновении частиц с участием высоких энергий. Два нуклона могут сблизиться настолько, что их облака частично перекроются друг с другом, и тогда некоторые виртуальные частицы могут не возвращаться к тому нуклону, который их испустил, а «перепрыгнуть» в соседнее облако и быть поглощенными другим нуклоном. Таков механизм обмена частицами при сильных взаимодействиях.

Ясно, что взаимодействия частиц, а следовательно, и силы, действующие между ними, зависят от состава виртуальных облаков этих частиц. Дистанция взаимодействия, т. е. расстояние между частицами, при котором оно возникает, определяется свойствами частиц, составляющих облака. Например, электромагнитные силы зависят от наличия виртуальных фотонов «внутри» заряженных частиц, а сильные взаимодействия между нуклонами происходят в результате присутствия «внутри» последних виртуальных пионов и других мезонов. Теория поля рассматривает силы, действующие между частицами, как исходные свойства самих частиц. Понятия силы и материи, которые резко противопоставлялись друг другу в греческом и ньютоновском атомизме, теперь представляются происходящими из одних и тех же динамических паттернов, которые мы называем частицами.

Такой подход к пониманию силы характерен и для восточного мистицизма, в учениях которого движение и изменение рассматриваются как основные исходные свойства всех вещей. «Все вращающиеся тела, — говорит Чжан Цзай о небесах, — обладают природной силой. Поэтому их движение не является навязанным извне»[207]. В «И цзин» утверждается, что природные законы не являются внешними силами по отношению к вещам: они воплощают гармонию движения, свойственную вещам[208].

Это древнее китайское определение силы как воплощения гармонии движения, свойственной самим вещам, представляется особенно адекватным в свете положений квантовой теории поля, которая характеризует силы взаимодействия между частицами как проявления динамических паттернов (виртуальных облаков), присущих частицам.

Теория поля в современной физике заставляет нас отказаться от традиционного противопоставления материальных частиц и пустоты. И уравнения гравитационного поля Эйнштейна, и квантовая теория поля утверждают, что частицы неразрывно связаны с окружающим пространством и не могут рассматриваться отдельно от него. С одной стороны, частицы определяют структуру этого пространства, с другой — это не самостоятельные субстанции, а скорее, сгустки бесконечного поля, пронизывающего всё пространство. Квантовая теория поля видит в этом поле основу существования и взаимодействия всех частиц.

Различие между материей и пустотой пришлось отставить в сторону, когда стало очевидно, что виртуальные частицы могут спонтанно возникать «из пустоты» и снова в ней исчезать. Это происходит даже в случаях, когда поблизости нет нуклонов или других частиц, которые участвуют в сильных взаимодействиях. На рисунке 38 показана «вакуумная диаграмма», где изображен один из подобных процессов: три частицы — протон (р), антипротон () и пион (π) — образуются из ничего, а затем снова исчезают в вакууме. Теория поля утверждает, что события такого рода происходят постоянно. Поэтому вакуум не может считаться пустым. Он содержит бесчисленное множество без конца возникающих и исчезающих частиц.

Рис. 38. Вакуумная диаграмма

Здесь снова возникает близкая параллель между понятием Пустоты в восточном мистицизме и современной физикой. Как Пустота, «физический вакуум» в теории поля не является состоянием отсутствия существования, но содержит возможность возникновения самых разнообразных форм мира частиц. Эти формы — не самостоятельные физические единицы, а переходящие воплощения Пустоты, лежащей в основе всего бытия. Как говорится в одной сутре, форма есть пустота, а пустота есть форма.

Отношения между виртуальными частицами и вакуумом имеют динамическую природу; вакуум — «живая пустота» в полном смысле этого слова, в пульсации которой берут начало бесконечные ритмы создания и разрушения. Большинство физиков считают открытие динамической сущности вакуума одним из важнейших достижений современной физики. Из пустого контейнера для всех физических явлений пустота превратилась в крайне важную динамическую величину. Таким образом, результаты исследований современной физики подтверждают правоту слов великого мыслителя Чжана Цзая.

В ходе изучения субатомного мира в XX в. физики обнаружили, что вещество по природе своей изменчиво, а составные части атома, субатомные частицы — динамические структуры, существующие не в виде самостоятельных единиц, а в виде неотъемлемых компонентов неразрывной сети взаимодействий. Последние создают непрекращающийся поток энергии, проявляющийся в обменах частицами, динамическом чередовании стадий их рождения и разрушения, а также постоянных изменениях энергетических паттернов. В результате взаимодействий частиц образуются устойчивые структуры, из которых и состоит материальный мир. Эти структуры тоже не остаются неподвижными, а ритмически осциллируют, периодически превращаясь друг в друга. Вся Вселенная оказывается вовлечена в бесконечный процесс движения и активности — постоянный космический танец энергии.