«Да» или «нет»?

На рубеже XIX и XX столетий, когда своего наивысшего расцвета достигла «классическая наука», в основе которой лежали механические представления о природе, ученые непоколебимо верили в то, что все события и явления можно разложить на чисто механические составляющие и все происходящее и предстоящее абсолютно точно рассчитать и предусмотреть.

Задавая свои вопросы природе, ученые классической эпохи отчетливо представляли себе, чего хотят добиться. А хотели они на свои вопросы получить однозначные окончательные ответы типа «да» или «нет». Основу естествознания составляла так называемая формальная логика, одним из главных принципов которой является «закон исключенного третьего» – либо «да», либо «нет», третьего быть не может, третье «от лукавого».

Такое положение вещей выглядело вполне естественным и с точки зрения повседневного здравого смысла. Ведь и в обыденной жизни мы, как правило, стремимся к определенности, к однозначности. Уж лучше твердое «нет», чем раздражающая неясность, расплывчатая неопределенность. А еще хуже, когда ситуация то и дело меняется: сегодня «да», завтра «нет», а послезавтра снова «да». Хочется раз и навсегда все «разложить по полочкам», все предусмотреть наперед. Впрочем, на практике жизнь оказывается значительно сложнее.

Классическая же физика на протяжении весьма длительного времени была лишена на этот счет и тени сомнения. Однозначность казалась в рамках этой науки незыблемой и нерушимой. Тем более что она была заложена уже в основных ее понятиях.

К концу XIX столетия механическая картина мира представлялась практически завершенной. И любые трудности, которые могли встретиться на ее дальнейшем пути, выглядели в глазах ее последователей чисто техническими, вычислительными, а потому принципиально преодолимыми. Однако новая «неклассическая» физика, пришедшая на смену физике XIX века, открыла нам мир с совершенно иной, неожиданной стороны.

С принципом неопределенности, о котором говорилось выше, связана и еще одна «неоднозначность», обнаруженная новой физикой в результате ее проникновения в глубины микромира. Речь идет о так называемом квантово-волновом дуализме. С точки зрения классической физики, частица – это всегда частица, а волна – всегда волна. Квантовая же физика пришла к заключению, что одно и то же «образование» в одних условиях может проявлять себя как частица, а в других – как волна.

А вот и еще один «сюрприз», преподнесенный теорией относительности. До ее появления считалось, что масса того или иного тела, если к нему ничего не прибавлять и от него ничего не отнимать, есть величина постоянная. Но оказалось, что в действительности это не так. Чем выше скорость тела, тем больше его масса. И поэтому масса, скажем, протона – ядра атома водорода, при достаточно большой скорости в принципе может превзойти массу Земли, массу Солнца и даже массу нашей звездной системы Галактики.

Более того, выяснилось, что «не абсолютна» не только масса, но и длина отрезков. Чем ближе скорость движения наблюдателя к скорости света, тем короче становятся отрезки, мимо которых он проносится.

В физике существует закон, который называется «принципом наименьшего действия». Суть его в том, что из различных возможных вариантов движения механической системы осуществляется тот, для которого так называемое действие, то есть произведение величины энергии на время, минимально.

Другой аналогичный принцип – «принцип Ферма», относится к процессу распространения света и состоит в том, что световой луч, проходя через различные среды, распространяется таким образом, чтобы время его прохождения было минимальным.