5.6. Квантовая механика и обратимость времени

Сделаем одно общее замечание, касающееся упомянутых ранее свойств времени. Мы уже видели, что ни Ньютон, ни Эйнштейн в своих уравнениях движения формально не получили «стрелы времени», и тем самым «разрешили» вольно двигаться во времени. Оказалось, что так тонко построенная квантовая механика, правильно отражающая события в микромире, также не вносит ничего нового в понимание процессов времени при движении квантовых частиц. Вероятно, это связано с тем, что в квантовое уравнение движения Шрёдингера волновая функция ψ входит в квадрате и имеет реальный физический смысл как |ψ|2.

Кроме того, согласно Эйнштейну гравитация проявляется в кривизне пространства— времени. Поэтому в квантовой теории

119

гравитации Вселенной структура пространства—времени и его кривизна должны флуктуировать, поскольку квантовый мир никогда не находится в покое и имеет вероятностный характер. Эти флуктуации не обнаруживаются в макромире из-за малой величины постоянной Планка h, которая определяет область проявления квантовомеханических свойств. В связи с этим последовательность событий, ход времени могут быть другими, чем в классической и релятивистской механиках. Вполне вероятно, что они еще не открыты.

5.7. Квантовая электродинамика

Результаты и идеи квантовой теории позволили построить новый раздел современной физики — о движении заряженных микрочастиц, учитывая их квантово-механическую природу, — квантовую электродинамику. Огромный вклад в эту физику внес Нобелевский лауреат Р. Фейнман. По существу, здесь рассматривается квантовая природа электромагнитного поля, и поскольку движение заряженных микрочастиц есть всеобщее явление природы, то можно сказать, что квантовая электродинамика описывает все явления физического мира, за исключением гравитации и радиоактивности. Эта теория проверялась в диапазоне размеров от ста диаметров Земли до одной сотой атомного ядра, и точность предсказаний была поистине потрясающей. Например, вычисленное на ее основе значение собственного магнитного момента электрона совпадает с полученной из эксперимента величиной до 10-6. Чтобы оценить такую точность совпадения, как писал Р. Фейнман [142], надо измерить расстояние от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса с точностью до толщины человеческого волоса!

Конечно, надо понимать, как указывает Р. Фейнман, что этот расчет относится к отдельным электронам и частицам, и не забывать о том, что их много и для их описания требуется вероятностный подход. Мы не будем дальше касаться квантовой электродинамики не только потому, что изучаем не физику, а современное естествознание, но и потому, что это потребует большого объема объяснений. Любознательные и пытливые могут почерпнуть массу интересного о ней в замечательных научно-популярных книгах Фейнмана, как будто специально написанных для иллюстраций могущества и торжества физики в

120

проблемах современного естествознания, и в его известных фейнмановских лекциях по физике. Это позволит оценить красоту (с научной точки зрения!) нашего прекрасного мира и вместе с тем получить физическое представление о мире, которое, по мнению Фейнмана, и составляет главную часть истинной культуры нашего времени. Однако уместно было бы привести и замечание редактора русского перевода фейнмановских лекций по физике Смородинского: «В действительности выучить формулы и уравнения, пожалуй, легче, чем следовать физическим рассуждениям и понимать логику явлений природы, которая часто выглядит очень странной». Впрочем об этом говорил и сам Фейнман в своей нобелевской лекции в 1965 г. [142].

В заключение отметим, что физические явления в микромире подчиняются другим законам, чем в классической и релятивистской механике. Логично было бы спросить: может ли проявляться тяготение в микромасштабах? На этот вопрос могла бы ответить квантовая теория гравитации, но ее пока нет, поскольку нет теории тяготения, согласованной с квантово-механическими принципами и принципом неопределенности. Будем, тем не менее, оптимистами и вслед за С. Хокингом считать, что, несмотря на то что «квантовая теория — это совершенно иная картина реальности, которую даже специалисты понимают не очень хорошо, современные парадоксы этой теории будут

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.