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

те с тем познание структурной информации действитель­ ных частиц. «Структурная информация — это часть вну­ треннего разнообразия системы, которое остается тождест­

частиц, выступающих структурными элементами действи­ тельных частиц, а также разнообразия связей и отношений между НИМИ. П р и этом учитывается специфика структуры на данном уровне. «Здесь под структурой (имеется в виду

щих себетождественность физического объекта, приводя­ щих к образованию виртуальных частиц» 6 0 . Виртуальные частицы и являются квантами этих взаимодействий п взаимосвязей между действительными частицами. Основ­ ные взаимодействия, в которые вступают действительные частицы, — это сильные, электромагнитные, слабые п гра­ витационные. Сущность действительных частиц должна определяться виртуальными частицами, связанными с этими взаимодействиями. При вступлении в различные взаимодействия выявляются различные наборы виртуаль­ ных частиц, связанных с данным взаимодействием, и про­ являются различные типы структур. Так как известны четыре вида взаимодействия элементарных частпц (силь­ ное, электромагнитное, слабое, гравитационное), то можно выделить структуры сильные, электромагиитые, слабые, гравитационные. И, как полагает С. П. Позднева, «все различные типы структур будут заложены в исследуемой

ское значение системно-структурного анализа. Саратов, изд. СГУ, 1968, стр. 52.

70

реализуются в действительность различные ее возможные состояния, выделяется тот или иной набор виртуальных частиц.

С сильным, точнее «умеренно сильным», взаимодей­ ствием связаны виртуальные пионы, нуклоны, антинукло­ ны. В области ж е «очень сильных» взаимодействий реаль­ ные частицы должны быть связаны с виртуальными ги­ перонами и антигиперонами. С разнообразием виртуальных пионов, нуклонов и антинуклоиов, гиперонов и аитпгиперонов связана структура сильного взаимодействия. Ре ­ зультаты ж е изучения электромагнитных взаимодействий электрона, например, показывают, что «...электрон обла­ дает сложной динамической структурой, элементами кото­

взаимодействия связана с виртуальными фотонами, элек­ тронами и позитронами. Структура слабого взаимодейст­ вия связана с виртуальными нейтрино и антинейтрино (возможно также и другими лептонами), а структура гра­

нитное взаимодействие, должны содержать в своей струк­ туре виртуальные фотоны, электроны и позитроны. Силь­ но взаимодействующие же частицы, такие как протон, нейтрон и их античастицы, должны содержать в своей структуре виртуальные пионы, нуклоны и антинуклоны.

тоны и антилептоны). Все известные элементарные части­ цы вступают в гравитационное взаимодействие, п, повидимому, их структура должна содержать виртуальные гравитоны.

02 Ф. М. Землянский. Симметрия, асимметрия и виртуальность в структуре элементарных частиц. В сб.: Симметрия, инвариант­

ствование самих реальных гравитонов — лишь гипотеза. Мы рас­ сматриваем в основном то, что гравитационное поле также долж­ но быть связано с какимн-то виртуальными частицами.

71

Итак, протон, например, способен вступать в сильное электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодей­ ствия. Следовательно, в его структуре надо было бы выде­ лить область: виртуальных пионов, нуклонов и аитииуклоиов; виртуальных фотонов, электронов и позитронов; вир­ туальных нейтрино (или других лептоиов); виртуальных гравитонов. Электрой ж е способен вступать только в элек­ тромагнитные, слабые и гравитационные взаимодействия. Его структура связана с виртуальными фотонами, элек­ тронами и позитронами, виртуальными нейтрино и анти­ нейтрино, а также виртуальными гравитонами. По количе­ ству разнообразия виртуальных частиц, представляющих потенциальные элементы системы, можно выделить раз­ личную степень сложности и структурной сложности от­ дельных действительных частиц.

Если кроме разнообразия потенциальных элементов

упорядоченность таких систем. Для этого необходимо ис­ следовать пространственное расположение виртуальных частиц в различных системах, в структурах различных действительных частиц. Виртуальные частицы в структуре

кие — занимать поверхностные оболочки. Так, виртуальные пионы более легкие, чем виртуальные ка-мезоны, ка-мезо- ны легче виртуальных нуклонов и аитииуклонов. Поэтому

более глубокие уровни. Таким образом, наряду с выделе­ нием разнообразия потенциальных отношений порядка воз­ можно выделение степени упорядоченности и структурной

6 4 См.: Д. И. Блохинцев. Книга В. II. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» и современные представления о структуре элементарных частиц. Успехи физических наук, 69, 1, 1969, стр. 10.

72

и связей позволяет выделить организацию и структурную организацию различных действительных частиц.

Изучая отражательные процессы, происходящие в ми­ кромире, выделяя разнообразие на уровне элементов, свя­ зей и отношений, мы определили структурную сложность, структурную упорядоченность и структурную организацию элементарных частиц, функционирование их, что и состав­ ляет суть их системио-структурного исследования. Послед­ нее позволяет утверждать, что философской основой для системно-структурных исследований микрообъектов я в л я ­

3.Проблема элементарности

нразвития микрочастиц в свете системноструктурных исследований

Проблемы элементарности и развития микрочастиц и поныне остаются актуальнейшими. «Самая глубокая проб­ лема из всех — перед лицом всего многообразия частиц — выяснить, что является критерием элементарности»6 5 . Од­ нако толкуется она по-разному. Одни признают относи­

В сб.: Будущее науки, стр. 45—55.

73

способ мышления, как указывал В. И. Ленин, заключается

С. Саката составной модели «из элементарных частиц, принадлежащих семейству барионов и мезонов, три час­ тицы, т. е. протон, нейтрон и ламбда-частица, рассматри­ ваются в качестве «фундаментальных» частиц, а все остальные составлены из этих трех частиц и соответству­ ющих античастиц»6 9 . В этих моделях между этими тремя «фундаментальными» частицами и античастицами суще­ ствует огромное множество связей и отношений, опреде­ л я е м ы х более низкими структурными уровнями материи.

Позднее, в 1961 году Гелл - Манн 7 0 и Нееман предложи­ л и так называемый «восьмеричный путь» систематизации микрочастиц, учитывающий большее количество элементов, чем составные модели С. Саката. В качестве «фундамен­ тальных» учитываются не только протон, нейтрон и ламб­ да-гиперон, но и положительный сигма-гиперон, отрица­ тельный и нейтральный кси-гиперон и др . 7 1 .

Прослеживая проникновение идей системно-структур­ ного анализа в познание микромира, подчеркнем, что все элементарные частицы, объединенные в изомультиплеты, тождественны в отношении значения изотопического спи­ на, а в унитарные мультиплеты — в отношении значения спина. Переход от элементарных частиц к изотопическим мультиплетам связан с ограничением разнообразия по изотопическому спину. Переход же от изопультиплетов к построению унитарных мультиплетов связан с ограниче­ нием разнообразия частиц (изомультиплетов) по спину.

Ограничение разнообразия частиц по определенным свойствам при объединении их в изомультиплеты и уни­

пл. 21—22.

74

ментарной частицы. «Уточнение понятия элементарной частицы идет сейчас в основном по пути выделения се­ мейств частиц, члены которых представляют собой различ­ ные состояния одной и той ж е частицы» 7 2 . Более элементар­ ной частицей будет та, которая обладает меньшим коли­ чеством разнообразных свойств. Рассмотрение элементар­ ной частицы как системы каких-то других частиц, вы­ ступающих ее структурными элементами, наводит на мысль определить элементарную частицу как ту, которая связана с минимальным разнообразием элементов. Ведь увеличение разнообразия микрочастиц, по отдельным свой­ ствам связано с увеличением разнообразия элементов, системы этих частиц. И тогда частицы, представленные унитарными мультиплетами, более элементарны, чем лю­ бые элементарные частицы, объединенные в изомультиплеты. Частицы, представленные изомультиплетами, хотя и включают несколько элементарных частиц, являются эле­ ментарнее последних, ибо разнообразие структурных эле­ ментов изомультиплетов по определенным свойствам меньше разнообразия по структурным свойствам отдель­ ных элементарных частиц, которые кроме разнообразия частиц по изотопическому спину разнообразны также по массе, электрическому заряду и др. И так как критерием развития материальных систем считаем высоту струк­ турной организации системы, можно говорить и о различ­ ной степени развитости частиц, представленных изомуль­ типлетами или унитарными мультиплетами, содержащих различное количество разнообразных структурных эле­ ментов.

Подход к уточнению понятия элементарности можно считать знаменательным. Физика элементарных частиц при этом должна развиваться как по другим линиям, так и по линии обобщения унитарных мультиплетов в более общие супермультиплеты (частицы). И чем более общими будут супермультиплеты, тем элементарнее будет представля­ емая этим супермультиплетом частица. Объединенные в супермультиплеты элементарные частицы — это различ­ ные состояния частиц 7 3 .

72 В. С. Барашенков. Актуальные философские вопросы физи­ ки элементарных частиц. «Вопросы философии», 1965, № 9, стр. 89.

7 3 Нуклонные резонапсы считаются различными состояниями нуклона или рассматриваются как возбужденные состояния ну­ клона.

75

Классифицируются элементарные частицы согласно мультиплетам, объединяющим эти частицы. С объедине­ нием частиц в мультиплеты выделяется разнообразие элементов системы (разнообразие элементов по их свой­ ствам), разнообразие связей (5-взаимодействие, М-взаимо- действне и др.) и разнообразие отношений (различное расположение частиц в пространстве гиперзаряда, зетов­ ской составляющей изотопического спина и изотопическо­ го спина) . Для классификации отдельных элементарных частиц, а также мультиплетов частиц необходим учет как разнообразия элементов, так и разнообразия связей и от­ ношений.

Уточнение понятия элементарной частицы, определя­ емой как частица с минимальным количеством разнооб­ разия любых классов (свойств, элементов, связей и от­ ношений) , развивает также В. Гейзенберг. Путь, по которому он следует, противоположен тому, который по­ лагает уточнение понятия элементарной частицы выделе­ нием семейств частиц, члены которых представляют собой различные состояния одной н той же частицы. Если эле­ ментарная частпца при построении супермультиплетов связана с минимальным количеством разнообразия мно­ жества на уровне элементов и ограничивает ее при пере­ ходе к более общим мультиплетам, то В. Гейзенберг с ограниченным количеством разнообразия связывает фун ­ даментальную материю, называемую «праматерией», фун ­ даментальным спииориым полем» 7 4 .

Другим подходом к проблеме элементарности микро­ частиц является построение кварковых моделей элемен­ тарных частиц. Когда одни частицы считаются возбуж­ денными состояниями других частиц, а также при постро­ ении кварковых моделей общим является минимальное количество разнообразных свойств, связанных с данной элементарной частицей. Но здесь роль элементарных объ­

ков выделяется разнообразие лишь по странности и элек­

76

Системио-стрз'ктурное исследование микрочастиц, выяв ­ ление составных и кварковых моделей позволяют вычле­ нить определенные разнообразия элементов, выявить эле­ ментарность частиц, минимальное количество разнообра­ зия множества только на уровне элементов. Прослеживая историю развития этих структурных моделей, наблюдаем наличие сначала небольшого разнообразия элементов, уве­ личивающееся впоследствии до бесконечности. Кроме разнообразия элементов следует учитывать и разнообра­ зие связей и отношений, целостностей.

Если в кварковых моделях встречаемся с разнообра­ зием всего лишь трех элементов, то разнообразие всех адроиов содержится у ж е в бутстрапных моделях частиц, в модели «ядерной демократии». Последняя содержит и большее количество разнообразных связей между части­

ства на уровне элементов определить элементарность ми­ крочастиц? Дж . Чу, например, объявляет о кризисе концепции элементарности в ф и з и к е 7 7 . Полный спектр адронов, говорит он, почти бесконечен и его искусственное обрывание делает модели бутстрапа динамически несо­ вершенными. И чтобы учесть влияние «отрезанных» адро­ нов, приходится вводить произвольные параметры 7 8 . Это

определенной теории. В целях познания, особеио при вы­ яснении структуры элементарных частиц, выделение ко­ нечного числа частиц, обусловливающего суть одной части­ цы, выделение определенного количества разнообразных элементов, связей и отношений необходимо. Нужно, одна­

77

разнообразия системы привело бы к незначительным огрублениям объективных процессов природы.

Если говорить о кризисе концепции элементарности в физике, то мотивируется ои тем, что частицы не могут со­ стоять из других, примерно одинаковых по массе с первы ­ ми. Например, квантовые состояния, представляющие про­ тон, содержат компоненты, отвечающие сумме нейтрона и положительного пи-мезона. На роль таких компонентов мо­ гут также претендовать ламбда-частицы вместе с положи ­ тельным ка-мезоном и т. д.7 9 . Но последние не обязательно должны быть действительными, они могут быть даже воз­ можными.

Развитие научного познания вызывает необходимость, ломки старого способа мышления ученых, что не учиты ­ вается Дж . Чу . К кризису концепции элементарности в физике полностью относятся как бы сказанные сегодня рлова В. И. Ленина: «В философском отношении суть „кри ­ зиса современной физики" состоит в том, что старая физи ­

физических концепций, вскрытое В. И. Лениным противо­ речие в развитии естествознания, противоречие между ре ­ волюцией в науке и реакционными 8 1 , основанными на ме­ тафизическом подходе выводами из этой революции, про­ является и здесь применительно к анализу лишь отдельных физических концепций.

В совремеппом естествозиаипи имеет место также лом­ ка старых понятий и законов науки, концепций. Так, со­ ставные модели микрочастиц, построенные при объедине­

частица, представленная определенным мультиплетом, со­

цепции элементарности кризисом как бы закрывает путь к даль­ нейшему исследованию проблемы элементарности.

78

модели микрочастиц выражают самосогласоваииость адронов, без которой одна частица не может существовать безсоотнесения ее к другой. П р и этом отрицается и индиви­ дуальность частиц, индивидуальное существование их. В бутстрапных моделях кроме большого, может даже беско­ нечного разнообразия элементов, учитываются и бесконеч­ ные связи и отношения между микрочастицами, непре ­ станное изменение и превращение их.

В бутстрапном представлении наряду с бесконечным разнообразием элементов учитываются и бесконечные связи и отношения, непрестанное их изменение и взаимо­ превращение. В бутстрапных моделях учитываются в з а ­ имопереходы частиц и промежуточные частицы, сущест­

адроны» состоят из «всех адронов», а в сторону развития

альных моделей микрочастиц. Структура микрочастиц, з а ­ мечает Б . М. Кедров, «образована, если можно так выра­ зиться, из еще не существующих частиц, точнее говоря, существующих лишь виртуально», притом они «способны превратиться в другие частицы и имеют внутри себя осо­ бые сферы, где это превращение происходит или произой­

определенного сорта. В определенных условиях эти вир­ туальные частицы становятся действительными.

Здесь революция в мышлении ученых проявляется в отказе от составное™ частиц из других, действительных, данных, готовых частиц. С проникновением в глубь с у щ ­ ности строения материи выяснилось, что внутри элемен­ тарных частиц нет готовых частиц, которые впоследствии могли бы быть отделены от частицы — целого. На совре­ менном этапе развития научного познания приходится

82 Б. М. Недров. Ленин и революция в естествознании XX ве­ ка. М., «Наука», 1969, стр. 68.

79