Балашов Л.Е. Философия

Подождите немного. Документ загружается.

226

дая трения на земной поверхности, разрушают ее от-

дельные элементы и тем самым изменяют первона-

чальный облик 3емли.

Также и внешнее взаимодействие может вызывать

эффекты, имеющие характер внутреннего взаимодей-

ствия. Проиллюстрируем это на примере аннигиляции

электрон-позитронной пары. Физиками установлено,

что в процессе столкновения электрона и позитрона до

того момента, когда эти частицы аннигилируют, они

на очень короткое время образуют своеобразный элек-

тронный атом позитроний, — т. е. между электроном и

позитроном возникает кратковременная связь, имею-

щая признаки внутреннего взаимодействия.

Теперь о внутренних и внешних взаимодействиях

как обратимых и необратимых процессах. Идея деле-

ния всех физических процессов на обратимые и необ-

ратимые имеет свою историю. Ученые давно вынаши-

вали ее. Макс Планк даже предсказывал ей большое

будущее

Обратимые и необратимые процессы, о которых

пишут и говорят физики, суть не что иное как научно-

физическая модель внутренних и внешних взаимодей-

ствий. Эта модель приблизительная и тем не менее она

дает определенные ориентиры в познании внутренних

и внешних взаимодействий.

Итак, рассмотрим, почему процессы, происходя-

щие во внутренних взаимодействиях, носят обратимый

характер.

Выше говорилось о том, что внутренние взаимо-

действия обусловливают устойчивую связь элементов

системы. Отсутствие в системе внешних взаимодейст-

вий, т. е. столкновений элементов, является залогом ее

стабильности, неизменности, целостности. Сама по се-

бе устойчивая физическая система измениться не мо-

жет, а тем более разрушиться. Это запрещает закон со-

хранения энергии. Если она изменяется, то это значит,

См.: Планк М. Физические очерки. М., 1925. С. 12, 16.

227

что она подвергается воздействиям извне (в простран-

ственном отношении они могут идти изнутри, от из-

меняющихся элементов системы. Ведь всякая система

ограничена не только извне, но и изнутри. В простран-

ственном отношении она может подвергаться воздей-

ствиям как на внешней своей границе, так и на внут-

ренней). Система, основанная на связях, сама по себе

измениться не может.

Возникает вопрос, как примирить факт неизменно-

сти, устойчивости системы в целом с фактом тех изме-

нений элементов, которые вызываются внутренними

взаимодействиями. Ведь всякие взаимодействия, в том

числе и внутренние, производят какие-то изменения.

Возьмем любую систему и мы найдем в ней те или

иные изменения, движения элементов:

в Солнечной системе планеты движутся вокруг Солнца

и то удаляются от него, то приближаются к нему;

в кристаллах и молекулах атомы колеблются вокруг не-

которого положения равновесия, причем эти колебания не

прекращаются даже при абсолютном нуле;

электроны движутся вокруг ядер в молекулах и кри-

сталлах, выполняя при этом роль связующих, цементирую-

щих частиц;

в атомах и ядрах атомов имеет место непрерывное излу-

чение и поглощение виртуальных частиц — фотонов и пи-

мезонов, осуществляющих связь электронов с ядрами и ну-

клонов с нуклонами.

Факты устойчивости системы в целом и многочис-

ленных движений внутри ее можно примирить, лишь

предположив, что каждому прямому изменению во

внутреннем взаимодействии соответствует обратное

изменение, которое как бы гасит, нейтрализует его и в

целом система представляется как устойчивое, целост-

ное образование. Это предположение подтверждается

свидетельствами ученых-физиков и данными об орби-

тальных движениях в Солнечной системе, о колебани-

ях атомов и движении электронов в молекулах и кри-

сталлах, об излучении и поглощении виртуальных час-

тиц в атомах и ядрах.

Если говорить о данных, относящихся к взаимо-

228

действиям внутри устойчивых систем, то о них кратко

можно сказать следующее. К настоящему времени ус-

тановлено, что все физико-химические взаимодействия

сводятся к четырем фундаментальным или элементар-

ным взаимодействиям: сильному, электромагнитному,

слабому и гравитационному. Эти взаимодействия осу-

ществляются посредством переноса промежуточных

(виртуальных) частиц. Во внутренних взаимодействи-

ях, утверждают физики, имеет место непрерывный об-

мен виртуальными частицами, благодаря которому и

существует устойчивая связь взаимодействующих час-

тиц, тел.

В качестве примера внутреннего взаимодействия рас-

смотрим внутриядерное взаимодействие нуклонов. Носите-

лями этого взаимодействия являются пи-мезоны. Непре-

рывно появляясь и исчезая, они переходят от одного нукло-

на к другому и обратно. Получается, что на некоторое вре-

мя один нуклон становится более легким, а другой, пока он

не возвратит первому нуклону полученный им взаимооб-

разно пи-мезон более тяжелым, чем обыкновенный (не-

взаимодействующий) нуклон. Такое изменение массы ну-

клонов допускается соотношением неопределенностей

(D р × D х ³ ћ или D Е × D t ³ ћ). В течение времени 4,7×10

-24

сек. неопределенность в энергии нуклона равна собствен-

ной энергии пи-мезона, а неопределенность в массе нуклона

— массе пи-мезона. За это время нуклон может отдать и

получить обратно пи-мезон. При этом закон сохранения

энергии не нарушается. На обратимость процессов, проис-

ходящих во внутриатомных и химических связях, указывает

уравнение Шредингера. В этом уравнении направление

времени не выделено.

Интересен такой факт. В отсутствие измерения, т. е. по-

ка отсутствуют возмущения, связанные с измерением, об-

ратимое уравнение Шредингера играет роль достоверного

закона природы, в то время как в процессе измерения оно

уже не применимо и его место занимают необратимые

статистические механизмы. О чем это говорит? Это гово-

рит о том, что обратимое уравнение Шредингера справед-

ливо только для внутренних взаимодействий, в отсутствие

возмущающих внешних воздействий, а необратимые ста-

тистические механизмы характерны для внешних взаимо-

действий.

В наблюдениях и экспериментах, связанных с ис-

229

следованием микрообъектов, нельзя непосредственно

обнаружить обратимый процесс, поскольку он являет-

ся замкнутым (этакой вещью в себе), т. е. не выделяет

энергии во вне. Обнаружить обратимый процесс мож-

но только разомкнув его, т. е. частично или полностью

разрушив, а это уже внешнее взаимодействие, необра-

тимый процесс.

Обратимый, замкнутый процесс можно наблюдать

лишь в том случае, если средства эмпирического на-

блюдения не оказывают существенного влияния на

нормальный ход обратимого процесса, если они в

энергетическом отношении неизмеримо слабее его. В

качестве примера можно привести астрономические

наблюдения орбитальных движений планет в Солнеч-

ной системе, которые осуществляются благодаря элек-

тромагнитным взаимодействиям. Последние не оказы-

вают сколько-нибудь возмущающего влияния на гра-

витационное взаимодействие планет с Солнцем. На-

против, в квантовой механике и физике элементарных

частиц наблюдения микропроцессов, осуществляемые

с помощью электромагнитных волн различной длины

и частоты, существенно влияют на них. Вследствие

этого проблема взаимодействия прибора с микрообъ-

ектом занимает важное место в исследованиях физи-

ков-элементарщиков.

Итак, прямые и обратные изменения во внутреннем

взаимодействии в целом составляют обратимый про-

цесс. Последний есть взаимопереход прямых и обрат-

ных изменений.

Как видим, это понятие обратимого процесса от-

личается от принятого в физике. Под обратимым про-

цессом ученые обычно имеют в виду процесс, который

можно обратить, т. е. обращение которого разрешено

тем или иным физическим законом (например, обра-

щение свободного падения тела на Землю разрешено

законами механики; однако, с нашей точки зрения,

свободное падение не является обратимым процес-

230

сом). Реально обратимым является лишь такой про-

цесс, который сам по себе обращается (подобно дви-

жению маятника вправо влево или движению планет

вокруг Солнца). Именно таковы процессы, происхо-

дящие во внутренних взаимодействиях. Физическая

абстракция обратимого процесса — лишь приближен-

ная модель реального обратимого процесса.

Внутреннее взаимодействие — строго обратимый

процесс. Это значит, что обратимость не является чем-

то случайным, необязательным для него. Она характе-

ризует самую суть внутреннего взаимодействия. Взаи-

модействие является внутренним лишь постольку, по-

скольку оно является обратимым, замкнутым в себе

процессом.

И еще. Не следует отождествлять обратимость ре-

ального процесса с идеальной, абсолютной обратимо-

стью теоретически мыслимого процесса. Идеально об-

ратимый процесс есть процесс, совершенно изолиро-

ванный от воздействия извне. Реальные обратимые

процессы были бы таковыми, если бы в природе от-

сутствовали внешние взаимодействия. Но этого, как

известно, не может быть.

10.4. Основные характеристики

внутренних и внешних противоречий

(взаимопереход и необратимый переход

противоположностей)

От обратимых и необратимых процессов нетрудно

перейти к внутренним и внешним противоречиям. По-

кажем, что в основе внутреннего взаимодействия ле-

жит взаимопереход противоположностей, а в основе

внешнего взаимодействия необратимый переход од-

ной противоположности в другую

Под противоположностью в том и другом случае мы

имеем в виду противоположность обладания и необладания

231

Как я уже говорил выше, все физико-химические

взаимодействия сводятся в настоящее время к четырем

фундаментальным или элементарным взаимодействи-

ям: сильному, электромагнитному, слабому и гравита-

ционному. Эти взаимодействия осуществляются по-

средством промежуточных, виртуальных частиц.

Рассмотрим три крайних случая взаимодействия

частиц:

1) когда частицы связаны друг с другом — это слу-

чаи внутреннего взаимодействия;

2) когда связь частиц разрушается и

3) когда она еще только образуется — это случаи

внешнего взаимодействия.

Сначала первый случай — внутреннее взаимодей-

ствие. Как известно, частицы, связанные друг с дру-

гом, имеют массу покоя, меньше той, которой они об-

ладают, находясь в свободном состоянии, Благодаря

обмену между ними третьей частицей и происходит

непрерывное восполнение недостающей массы то у

одной, то у другой частицы. Рассмотрим моменты это-

го восполнения на примере внутриядерного взаимо-

действия.

Момент 1. Пи-мезон, переносчик взаимодействия, на-

ходится в составе нуклона (а). Последний обладает доста-

точной массой покоя. В этот же момент другой нуклон (б)

не обладает достаточной массой, так как пи-мезон, пере-

носчик массы, принадлежит не ему, а нуклону (а). Налицо

противоположность обладания и необладания. Положи-

тельной стороной этой противоположности является нуклон

(а), а отрицательной — нуклон (б).

Момент 2 (промежуточная стадия). Пи-мезон оторвался

от нуклона (а), но еще не принадлежит нуклону (б). В этой

стадии нуклоны тождественны друг другу, так как каждый

из них одновременно обладает и не обладает пи-мезоном и

соответствующей массой покоя.

Момент 3. Пи-мезон в составе нуклона (б). Нуклоны

поменялись местами: теперь нуклон (б) обладает пи-

мезоном и необходимой массой, а нуклон (а) не обладает.

(лишенности). Еще Аристотель говорил об этой противопо-

ложности как основной противоположности бытия.

232

3десь опять противоположность обладания и необладания,

но уже обратная той, которая была в момент 1. Положи-

тельной стороной этой противоположности стал нуклон (б),

а отрицательной — нуклон (а).

Таким образом, мы наблюдали взаимопереход про-

тивоположностей. Этот взаимопереход не является од-

нократным: обмен пи-мезоном между нуклонами ни на

мгновение не прекращается и поэтому вновь и вновь

будут возобновляться все три рассмотренных момента

взаимодействия. Итак, если с физической точки зрения

внутриядерное взаимодействие осуществляется благо-

даря обмену пи-мезонами, то с категориально-

логической точки зрения это взаимодействие осущест-

вляется благодаря взаимопереходу противоположно-

стей. Это утверждение справедливо не только для

внутриядерного взаимодействия, но также и для любо-

го другого внутреннего взаимодействия, будь-то гра-

витационное взаимодействие космических тел, элек-

тромагнитное взаимодействие внутри атомов или же

химическая связь внутри молекул и кристаллов. Все

эти взаимодействия, как и внутриядерное, осуществ-

ляются благодаря обмену промежуточными частица-

ми.

Рассмотрим теперь случай внешнего взаимодейст-

вия, разрушающего связь. В начальный момент этого

взаимодействия частицы, связанные друг с другом, не

обладают полной массой покоя, т. е. такой массой, ко-

торую они имеют в свободном состоянии. В конечный

момент взаимодействия частицы, перешедшие из свя-

занного состояния в свободное, обладают уже полной

массой покоя. Таким образом, переход из связанного

состояния в свободное есть в то же время переход от

необладания к обладанию, т. е. переход отрицательной

противоположности в положительную. Этот переход

является необратимым. В самом деле, в соответствии с

законами физики взаимодействие, разрушающее связь,

не может само по себе восстановить ее, т. е. невозмо-

жен самопроизвольный переход данного взаимодейст-

233

вия из конечного состояния в начальное. А это значит,

что переход отрицательной противоположности в по-

ложительную необратим.

Если проследить моменты внешнего взаимодейст-

вия, образующего связь, то можно увидеть картину,

обратную той, которую мы наблюдали в предыдущем

случае: в результате перехода из свободного состояния

в связанное частицы теряют часть своей массы, совер-

шается переход положительной противоположности в

отрицательную. Этот переход также необратим, как и

переход отрицательной противоположности в положи-

тельную в случае разрушения связи. Частицы, пере-

шедшие в связанное состояние, сами не могут рас-

торгнуть связь; для ее расторжения им нужна энергия,

которой они не обладают.

Необратимый переход одной противоположности в

другую имеет место и в том случае, когда внешнее

взаимодействие не разрушает связь и не образует ее, а

лишь передает импульс от одной частицы к другой.

Это видно на примере упругого столкновения элек-

трона с протоном. В начальный момент взаимодейст-

вия электрон обладает фотоном и соответствующим

импульсом q, а протон не обладает. Налицо противо-

положность обладания и необладания. Положительной

стороной этой противоположности является электрон,

а отрицательной — протон. В конечный момент взаи-

модействия, после того как фотон перенес импульс от

электрона и протону, противоположность обладания и

необладания стала обратной той, которая была в на-

чальный момент: теперь уже протон является положи-

тельной стороной, а электрон — отрицательной. Со-

вершился переход одной противоположности в дру-

гую. Этот переход необратим, поскольку встреча час-

тиц, разлетающихся после взаимодействия в разные

стороны, и обратный перенос импульса крайне мало-

вероятны.

Разобранные случаи показывают, что внешнее

234

взаимодействие, столкновение осуществляется благо-

даря необратимому переходу одной противоположно-

сти в другую.

Если рассматривать внутренние и внешние взаимо-

действия не с точки зрения противоположности обла-

дания и необладания, а с точки зрения противополож-

ности форм энергии (кинетической или энергии дви-

жения и потенциальной или энергии покоя), то и в

этом случае мы увидим переходы противоположно-

стей друг в друга.

Во внутреннем взаимодействии — взаимопереход

кинетической и потенциальной энергий.

Во внешнем взаимодействии — необратимый пере-

ход энергии движения в энергию покоя или же энергии

покоя в энергию движения.

Примером необратимого перехода энергии движе-

ния в энергию покоя может служить рождение пары

частица-античастица, а перехода энергии покоя в энер-

гию движения — аннигиляция пары частица-

античастица.

Итак, ясно, что внутреннее взаимодействие осуще-

ствляется благодаря взаимопереходу противоположно-

стей, а внешнее взаимодействие — благодаря необра-

тимому переходу одной противоположности в другую.

Взаимопереход противоположностей и необратимый

переход одной противоположности в другую как край-

ние случаи переходов противоположностей представ-

ляют собой четко очерченные крайние типы противо-

речий. Взаимопереход противоположностей — внут-

реннее противоречие, поскольку он лежит в основе

внутреннего взаимодействия, а необратимый переход

одной противоположности в другую — внешнее про-

тиворечие, поскольку он лежит в основе внешнего

взаимодействия.

Минимумы и максимумы противоречий. О них гово-

рил еще Джордано Бруно: "Кто хочет познать наибольшие

тайны природы, пусть рассматривает и наблюдает миниму-

235

мы и максимумы противоречий и противоположностей

Это весьма важная и плодотворная идея. Она еще нуждает-

ся в своей разработке.

Кратко о минимумах и максимумах внутренних и внеш-

них противоречий можно сказать следующее. Как уже было

отмечено, эти противоречия не являются неподвижно про-

тивоположными категориальными определениями. В своих

максимумах они, действительно, резко отличны друг от

друга, но зато в своих минимумах они почти неразличимы и

незаметно переходят друг в друга, образуя промежуточные

формы.

К максимуму внешнего противоречия можно отнести

всякое возникновение или уничтожение целостного мате-

риального образования (например, рождение или аннигиля-

ция пары частица-античастица). Переход одной противопо-

ложности в другую является полным или почти полным.

К минимуму внешнего противоречия можно отнести

всякое столкновение тел, которое не приводит к их разру-

шению или образованию новых тел (таковыми являются

столкновение бильярдных шаров, упругое столкновение

элементарных частиц). В подобном столкновении осущест-

вляется лишь очень небольшая часть перехода одной про-

тивоположности в другую.

Максимумом внутреннего противоречия является такой

взаимопереход противоположностей, при котором стороны

противоречия наиболее полно переходят друг в друга.

Взаимопереход сторон внутриядерного взаимодействия,

например, осуществляется более полно, чем взаимопереход

сторон химического взаимодействия. Пи-мезоны — носите-

ли внутриядерного взаимодействия — гораздо тяжелее и

массивнее (в 270 раз!) электронов — носителей химическо-

го взаимодействия. Чем ближе внутреннее противоречие к

максимуму, тем устойчивее связь, основывающаяся на нем,

тем труднее эту связь разрушить.

Наоборот, чем ближе это противоречие к минимуму,

тем слабее связь, тем легче ее разрушить. Взаимопереход

противоположностей при такой связи не является достаточ-

но глубоким. Он затрагивает лишь самые поверхностные

слои связанных частиц. Чем неустойчивее подобная связь,

тем она больше напоминает столкновение. Например, в

жидкостях всегда имеются группы молекул, которые на ко-

роткое время располагаются в правильную кристалличе-

скую решетку. Малейшее воздействие со стороны других

молекул разрушает эти "неустойчивые субмикрокристаллы.

Бруно Дж. Диалоги. М., 1949. С. 291.