книги из ГПНТБ / Румлянский, П. М. Философия и физика микромира. Системно-структурный анализ и физика частиц

стороны отражающихся друг в друге частиц. Но по­ скольку кванты взаимодействия связаны с сущностью взаимодействующих частиц, то посредством их выражаются и определенные результаты отражения одних действитель­ ных частиц в других и поэтому они суть следы отражений действительных частиц. Квантами ж е различных взаимо­ связей п взаимодействий действительных частиц выступа­ ют виртуальные частицы.

Для понимания сущности виртуальных частиц обратим­ ся к рассмотренной материалистически диалектике Гегеля. Диалектическому методу Гегеля К. Маркс, Ф. Энгельс и В. И. Ленин придавали большое значение. В одном из пи­ сем к Ф. Энгельсу К. Маркс писал: «Для метода обработки материала большую услугу оказало мне то, что я по чистой случайности вновь перелистал «Логику» Гегеля...»3 7 . Дан­ ный метод был использован К. Марксом при изучении яв ­ лений общественной жизни. О значимости гегелевского метода подчеркнул и В. И. Ленин: «Гегелевскую диалек­ тику, как самое всестороннее, богатое содержанием и глу­ бокое учение о развитии, Маркс и Энгельс считали вели­ чайшим приобретением классической немецкой филосо­ фии. В с я к у ю иную формулировку принципа развития, эволюции, они считали односторонней, бедной содержани­

стоятельные и равные вначале бытие и ничто, вступая в определенные связи, становятся различными. Единство бытия и ничто Гегель выражает посредством понятия ста­ новления. «Становление, — говорит он, — есть нераздель­ ность бытия и ничто... единство, в котором есть как бытие, так и ничто»3 9 . Такое единство, которому присущи как мо­ менты появления, так и моменты исчезновения, характерно для квантов взаимодействия, которые появляются и исче­ зают, осуществляя взаимодействие за время примерно 10~2 4 секунд. Малое время их существования не позволяет вести за ними наблюдение. Ненаблюдаемые, они называют­

60

промежуточный, неявный, действующий, дающий эффект. То, что виртуальная частица неиаблюдаема, неявна, кратковремеина соотносит ее к кванту взаимодействия. А то, что понятие виртуальной частицы выражает определенный эффект, действие, соотносит его к понятию следа взаимо­ действия, отражения, фиксирующего определенный ре­ зультат отражения других частиц в данной действитель­ ной частице. Это дает право связать сущность следов отра­ жения с виртуальными частицами.

Понятие виртуальной частицы появилось в квантовой теории излучения при исследовании процессов взаимо­ действия элементарных частиц посредством полей с ис­ пользованием метода вторичного квантования. Составля­ ется вторично проквантоваииое волновое уравнение, инва­ риантное относительно лореицовых и калибровочных преобразований для отдельных взаимодействий. Пр и ре- •шении данного уравнения появляются члены, соответству­ ющие промежуточным состоянием взаимодействий, вир­ туальным состояниям. Уровень, определенный этим состо­

нами. Объективную реальность виртуальных частиц утвер­ ждают также по лэмбовскому сдвигу энергетических уровней в атомах водорода, по превращению виртуальных частиц в реальные при добавлении им определенного ко­

61

тельных частиц в другие с излучением и поглощением ими виртуальных частиц. Но, существуя как объективно реаль­

обусловливают процессы н а грани между возможностью и действительностью, характеризуют становящиеся процес­ сы, определяя моменты развития, превращения возможно­ стей в действительность.

Сущность ж е виртуальных частиц и процессов можно понять, добавляя к категории возможности и действитель­ ности еще и категорию становления. «Особенности объек­ тивного существования виртуальных частиц и процессов

ные процессы изменения, а категория возможности выра­ жает возникновение нового в рамках старого, то дополне­ ние к ним и категорип становления дает возможность исследовать процессы незавершенные, становящиеся. Вир­ туальные частицы являются становящимися, связанными с действительными из-за того, что полная энергия недо­ статочна для превращения их в реальные. Они постоянно излучаются и поглощаются, оставаясь виртуальными.

Существование виртуальных частиц к а к определенных материальных образований, выражающих следы опреде­ ленных взаимодействий, свидетельствует об устойчивых момептах этих следов. Возникновение ж е ж исчезновение

полей, посредством которых действительные частицы вза­ имодействуют, об изменяющихся сторонах следов отраже­ ний. «Говоря о рождении и поглощении частиц, мы под­

62

бужденнсто состояния в иевозбуждеииое»4 5 . Из сказанноговидно, что виртуальные частицы, обусловливающие суть следов отражения, выражают как моменты устойчивости, так и моменты изменчивости.

В каком ж е отношении находятся отпечатки и ориги­ налы, виртуальные и действительные частицы?

Между виртуальными частицами, как следами отраже­ ния, и действительными частицами, отражающимися в других, имеются и моменты тождества, совпадения, и мо­ менты различия, несовпадения. Качественное сходствомежду виртуальными и реальными частицами состоит в

универсальное свойство взапмопревращаемости»4 6 . Это свидетельствует о том, что виртуальные частицы, как сле­ ды отражения, относительно устойчивы, а «отражение н е ­ разрывно связано со свойствами относительной устойчиво­ сти, качественной устойчивости предметов и явлений материального мира» 4 7 . Но вместе с тем между виртуаль­ ными и реальными частицами, между образами и ориги­ налами имеются моменты несовпадения, различия. Между образом и оригиналом, подчеркивает В. В. Орлов, должны быть отношения не простого переноса объективного содер­

против наивно реалистического представления об отраже ­

гомоморфное отношение. И в самом деле, отражение одной

теория отражения и современность. Материалы юбилейной науч­

Ленинская теория отражения и современность. Материалы юби­ лейной научной сессии вузов уральской зоны. Философские науки, выл. 1. Свердловск, изд. УГУ, 1967, стр. 21.

63

действительной частицы в другой является не полным, приближенным. Одна какая-то виртуальная частица сви­ детельствует о взаимодействии через одно определенное поле. Но действительная частица связана с разнообраз­ ными полями, через которые она взаимодействует. Инфор­ мация о взаимодействии через остальные поля отдельны­ ми виртуальными частицами не переносится в процессе отражения. К тому ж е виртуальная частица, как частица, связанная, существующая только в единстве с действи­ тельной, не может превращаться в действительную без достаточно дополнительных затрат энергии. Получая ее, виртуальная частица становится действительной, следы

альных возможностей следов. В связи с этим В. С. Тюх-

дуктом взаимодействия (отпечатком) и его образом имеет характер потенциальной возможности. Чтобы актуализи­ ровать эту потенциальную возможность, то есть прошлую связь осуществить в настоящем, имеется единственный и естественный способ: включить отпечаток, след от прош­ лых воздействий в новую актуальную, наличио сущест­ вующую систему связей вещей, в которой этот след (ди­ намический и статистический) выполнил бы свою функ­ цию, свою роль» 4 9 . Это означало бы создание условий осуществления взаимодействия, связанного с определенной виртуальпой частицей или с совокупностью виртуальных частиц. При осуществлении определенного взаимодействия, например, сильного, виртуальные частицы, как положи­ тельные, отрицательные, нейтральпые, пи-мезоны и др., связанные с данным взаимодействием, могут стать дей­ ствительными. Потенциальные возможности следов ста­ новятся действительными лишь в случае получения извне определеиного количества энергии, достаточного для пре­ вращения этих виртуальных частиц в действительные.

Аналогично превращение возможностей в действитель­ ность и при вступлении материальных образований в дру-

49 В. С. Тюхтин. «Клеточка» взаимодействия и отражение как свойство всей материи. «Вопросы философии», 1964, № 2, стр. 31.

64

гие взаимодействия, как, например, электромагнитное, слабое, гравитационное и др. Нетождественность, несовпа­ дение действительных и виртуальных частиц проявляется также в том, что свойства виртуальных частиц в отличие от действительных принимают значение более неопреде­ ленное, виртуальные частицы не существуют актуально с какими-то определенными значениями их свойств, в част­ ности энергии.

виртуального состояния соответствует большая неопреде­ ленность значения энергии, чем у действительных частиц с большей продолжительностью жизни. Неопределенность общей энергии виртуальных частиц отражается на неопре­ деленности ее компонентов: кинетической и потенциаль­

что потенциальная энергия зависит от координат, а кине­ тическая — от импульса, то чем точнее определится потен­ циальная энергия, тем неопределеннее будет кинетическая и наоборот. Значит, виртуальные частицы не существуют актуально с определенными значениями энергии — как ки­ нетической, так и потенциальной. Свойства виртуальных частиц, в частности их энергия, более неопределенны, чем у действительных частиц. Тождественными моментами у виртуальных и у действительных частиц является соблю­ дение и теми и другими закона сохранения энергии. В по­ следнее время появляется все больше и больше работ, под­ тверждающих неиарушенпе закона сохранения энергии в виртуальных процессах5 0 .

Таким образом, определенные виртуальные частицы вы­

турин. О философских вопросах теории виртуальных частиц и про­ цессов. «Философские науки», 1965, № 4, стр. 18—20.

действительных частиц через поле, квантами которых я в ­ ляются эти виртуальные частицы. Но действительные час ­ тицы способны вступать в различного рода взаимодействия и взаимодействовать через различного рода поля. Действи­ тельная частица при этом является связанным состоянием большого разнообразия действительных частиц и взаимо­ действует с ними через посредство разнообразия полей.

действительными частицами через разнообразие полей, данная действительная частица отражает их. В ней остают­ ся следы отражений, представленные квантами этих взаи­ модействий, виртуальными частицами, связанными с этими взаимодействиями. Изучая следы отражения, познаем вмес­ те с тем сущность действительных частиц. Учитывая, что структура материальной системы может быть представлена как накопление отражений 5 1 , что виртуальные частицы вы­ ражают суть следов отражения одних действительных частпц в других, нриходим к виртуальным структурам элемен­ тарных частиц.

При рассмотрении виртуальных частиц как структур­ ных элементов действительных частиц можно говорить о взаимосвязаниости, взаимообусловленности, самосогласо­ ванности их. И, как справедливо отмечает В. С. Готт, «эле­

их превращений, т. е. их структура динамична и проявле­ ние структуры «элементарных» частиц всегда происходит

ляет собой в возможности систему тех частиц, которые превращаются в действительные частицы в результате

5 1 См.: Г. Г. Вдовиченко. Проблема структуры в теории отра­ жения. Тезисы республиканской научной конференции «Значение ленинской идеи о всеобщности отражения для развития совре­ менного естествознания». Киев, изд. КГУ, 1968, стр. 58 (на укр. языке).

5 2 См.: В. С. Готт. Философские вопросы современной физики, стр. 190.

66

п р е в р а щ е н ия дайной частицы» 5 3 , позволяет рассматривать действительные частицы как системы виртуальных частиц. С углублением познания структуры материи осуществляет­ ся переход от систем высшего порядка, от систем действи­ тельных частиц к системам низшего порядка, к системам

возможность познать структуры отдельных действительных частиц. Методологическое значение ленинской идеи о все­ общности отражения для познания микромира проявляет­ ся именно в том, что позволяет проникнуть в сущность микрообъектов, познать их структуру.

Представление действительных частиц как системы виртуальных частиц, выражающих возможности дальней­ шего превращения, позволяет к тому ж е рассматривать происходящие в частице виртуальные процессы как потен­ циальную сторону физической реальности микромира. Та­ ким образом, раскрывается механизм превращения воз­ можностей в действительность на данном уровне. И если виртуальные частицы представляют структурные элемен­ ты действительных частиц, то объективную возможность допустимо рассматривать как необходимый структурный элемент в области микромира, а потенциальные возмож­ ности вступления во взаимодействия в определенной мере можно рассматривать как структурные элементы таковых систем.

турных изменений в микромире, возникновение и уничто­ жение отдельных действительных частиц. Изучение становящихся в микромире процессов, выраженных в вир­

«все течет, все постоянно изменяется, все находится в по­ стоянном процессе возникновения и исчезновения»5 4 . По­

в структуре элементарных частиц. В сб.: Симметрия, инвариант­ ность, структура (философские очерки), стр. 103.

54 К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, изд. 2-е, т. 20, стр. 20.

67

тат» , позволяет проследить отдельные ступени превраще­ ния действительных частиц.

Изучение свойств отражения, как у ж е подчеркивалось, способствует выявлению структурных элементов микро­ частиц в виде виртуальных частиц, необходимых для опре­ деления сложности, упорядоченности, организации, а так­ же структурной сложности, структурной упорядоченности и структурной организации элементарных частиц. Для это­ го нужно исследовать количество разнообразия системы на уровне элемеитов, связей и отношений.

Выделение структурной упорядоченности и структур­ ной организации отдельных элементарных частиц имеет свою специфику. Д л я системы действительных частиц эле­ ментами системы считаются действительные частицы. Д л я выделения структурной сложности, структурной упорядо­ ченности и структурной организации изучается актуальное разнообразие на уровне элементов, связей и отношений. П р и изучении отдельных действительных частиц, пред­ ставляющих системы виртуальных частиц, имеет смысл рассматривать разнообразие потенциального множества систем, потенциальные элементы, связи и отношения. По ­

при изучении элементарных частиц указал также и В. Гейзеиберг. Он заметил, что элементарные частицы «...образу­ ют скорее мир тенденций или возможностей»5 6 , чем мир действительных вещей. Потенциальные возможности си­ стемы п представляют разнообразие потенциальных эле­ ментов, связей и отношений. Для иллюстрации наличия разнообразия потенциальных связей и отношений рассмо­ трим взаимопревращение различных частиц. Например, виртуальный фотон превращается в виртуальную пару электрон—позитрон. В таких превращениях действует за­ кон сохранения тех или иных свойств, как, например, электрического заряда, спина и др. «Если свойства сохра­ няются или если мы отвлекаемся от их изменений и рас­ сматриваем свойства как сохраняющиеся, тогда вывод о наличии или отсутствии свойств у одного объекта на осио-

Гегель. Сочинения, т. 5, стр. 98.

В. Гейзенберг. Физика и философия. М., ИЛ, 1963, стр. 158.

68

вании наличия или отсутствия свойств у другого объекта выражает отношение»5 7 . В данном случае, если соотнести эти частицы по электрическому заряду, по отсутствию электрического заряда у виртуального фотона и наличию равных и противоположных по знаку электрических заря­ дов у виртуальных электронов и позитронов, можно заклю­ чить о сохранении электрического заряда в таких превра­

виртуального электрона и отсутствии его у виртуального фотона. Так можно соотнести по разнообразным свойст­

виртуальный позитрон. На основании отсутствия электри­ ческого заряда у виртуального фотона и наличия его у виртуального электрона, а также учитывая сохранение данного свойства в таких превращениях заключаем о при­ сутствии у позитрона электрического заряда, противопо­ ложного заряду электрона. В данном случае можно гово­ рить о наличии определенных связей между этими вир­ туальными частицами. Аналогично можно выделить связи между другими виртуальными частицами, разнообразие связей виртуальных частиц. Выделение наряду с разно­ образием элементов, разнообразия связей и отношений систем виртуальных частиц позволяет определить струк­ турную организацию и высоту структурной организации отдельных действительных частиц.

Рассмотрим более подробно разнообразие элементов, связей и отношений для системы виртуальных частиц с целью выделения структурной сложности, структурной упорядоченности и структурной организации. Изучение

69