Сновидение в бодрствовании
Шрифт:
Согласно первой интерпретации Фейнмана, когда электрон входит в магнитное поле, внезапно и на короткое время создаются виртуальные частицы. Эти частицы соударяются с электроном, входящим в поле, отклоняя и меняя траекторию его движения. Для читателя, не знакомого с физикой, это может звучать странно, и действительно, виртуальные частицы — странная штука. Хотя их невозможно непосредственно наблюдать, теории современной науки допускают возможность их существования. [75]
75
См. «Квантовый ум», гл. 33
Возможно, физика будет для вас более понятной, если вы подумаете о социальной аналогии в человеческой жизни. Помните ли вы первый раз, когда вам пришлось выступать перед публикой? Стоило вам только подумать о месте, где вам предстояло выступать, как у вас в голове появлялись всевозможные персонажи. Одни из них хотели помочь, тогда как другие вас критиковали. Эти персонажи не существуют в действительности, но они оказывают влияние на состояние вашего ума.
В первой интерпретации Фейнмана то, что происходит с электроном в электрическом поле сходно с опытом человека, входящего в помещение для выступления. Из ниоткуда появляются положительные и отрицательные виртуальные частицы, меняющие исходную траекторию электрона. В этой интерпретации квантовых событий, электрон, входящий в магнитное поле сталкивается с противоположно заряженной частицей (позитроном), которая уничтожает его, и посылает первоначальный электрон в другом направлении.
Во второй интерпретации Фейнман рассмотрел уравнения физики и понял, что их возможно истолковать еще одним способом. Вместо столкновения с виртуальными частицами, электрон входящий в поле мог выходить из времени и в течение краткого мгновения испытывать «путешествие во времени» или даже двигаться во времени в обратную сторону. После этого мгновения он мог снова двигаться во времени вперед, выходя из поля с другой траекторией.
Короче говоря, первая интерпретация предполагает виртуальные частицы, сталкивающиеся с электроном, но никакого движения назад во времени. Вторая интерпретация предполагает обратный ход времени, но никаких виртуальных частиц.
Уравнения физики допускают обе интерпретации, поскольку никто не может с определенностью сказать, что происходит, когда электрон входит в электрическое или магнитное поле. Мы не можем непосредственно измерять события, которые происходят столь быстро. Мы способны измерять только суммарные результаты; маленькие частицы невозможно прослеживать вследствие фундаментальной неопределенности в природе. Поскольку обе интерпретации согласуются со всей остальной физикой, они представляют собой приемлемые возможные теории (в ожидании новых экспериментов и теорий, которые дадут лучшее объяснение).
На представленных ниже графиках я изобразил вопрос Фейнмана и два разных ответа в отношении того, что происходит с первоначальным электроном, входящим в поле.
Эти графики называются «пространственно-временными диаграммами». Горизонтальная линия соответствует движениям в пространстве, тогда как вертикальная линия, идущая вверх, представляет время, которое идет вперед. Все события, идущие вперед во времени, будут направляться вверх.
(подписи к рисунку: время, пространство; это диаграмма пространства и времени)
Первые диаграммы: Что происходит в магнитном поле?
Фейнман задавал вопрос: «Что происходит с электроном, когда он входит в магнитное поле?»
(надписи на рисунке (снизу вверх по часовой стрелке): Это загадочная часть пути. Это первоначальный электрон, входящий в поле. Это магнитное поле. Это электрон, покидающий поле. Подпись под рисунком: Что происходит, когда электрон входит в сильное поле?)
Чтобы ответить на свой вопрос, Фейнман нарисовал
(надписи на рисунке (снизу вверх по часовой стрелке): Это загадочная часть пути. Это первоначальный электрон, входящий в поле. Это магнитное поле. Подпись под рисунком: Что действительно происходит в поле?)
Нарисовав диаграмму «Что действительно происходит в поле», Фейнман предложил два возможных объяснения того, как поле воздействует на электрон. Назовем первое из них «теорией столкновения», а второе «теорией обратного движения во времени».
(надписи на рисунках (сверху вниз, слева направо):
Эта черная точка — электрон. Электрон уничтожается виртуальным позитроном. Виртуальная пара позитрон-электрон. 1. Теория столкновения
Эта белая точка — позитрон. Электрон движется назад во времени! 2. Теория движения назад во времени)
Эти диаграммы могут выглядеть странно, но в действительности они не слишком отличаются от изображения сталкивающихся стеклянных шариков.
На левой диаграмме, соответствующей теории столкновения, первоначальный электрон, входящий в поле, в верхней части диаграммы уничтожается позитроном (который был членом ранее созданной пары виртуальных частиц). [76] На правой диаграмме, соответствующей теории обратного движения во времени, нет никаких виртуальных частиц — вместо этого сам электрон сталкивается с поле, и меняет свое направление, двигаясь назад во времени.
76
На этой диаграмме справа от входящего электрона создается виртуальная пара, и одна частица из этой пары уничтожает (аннигилирует) первоначальную частицу, в то время как вторая виртуальная частица становится реальной и покидает поле.(Виртуальная пара состоит из позитрона, который аннигилирует первоначальный электрон), и электрона, который покидает поле). Позитрон — это двойник электрона в антиматерии; он в точности подобен электрону за исключением того, что заряжен положительно, а не отрицательно. Согласно физическим теориям, виртуальная пара создается небольшими флуктуациями энергии. Более подробно о виртуальных частицах см. «Квантовый ум»
Эта вторая диаграмма приводит к большой неожиданности. Когда электрон сталкивается с полем, он может двигаться назад во времени на одну минуту или на десять тысяч лет, в зависимости от ситуации. (Поскольку мы не способны измерить, что произошло, возможно даже, что он сперва побывал в будущем!)
На сегодняшний день, никто не может точно доказать, какая из диаграмм верна; физики представляют себе, что у электрона есть обе возможности — либо просто считают второй вариант интересным, но не допускающим экспериментальной проверки.
Теперь, чтобы понять, каким образом вы можете двигаться во времени назад или выходить из поступательного хода времени, вам нужно почувствовать, что происходит в этих диаграммах. Начнем с первой из них.
Если бы тот электрон был чувствующим и способным говорить, подобно человеку, входящему в комнату, где ему предстоит впервые выступать, он мог бы сказать: «Хм, здесь есть какая-то напряженность. Сейчас я не хочу обращать внимания на эту напряженность, а сосредоточусь на своем предстоящем выступлении. Я постараюсь идти своим путем и игнорировать поле напряженности в этой комнате.