Читать «Религия и наука: история и современность» онлайн - страница 203

Различные «элементарные частицы», состоящие из кварков, представляются временными проявлениями изменчивой картины взаимодействия волн, которые соединяются в определенной точке, снова распадаются, а затем соединяются где-то еще. Частица начинает выглядеть, скорее, как локальное проявление непрерывного субстрата вибрирующей энергии. Можно считать, что сила взаимодействия между двумя частицами (например, протонами) возникает из поля или из-за быстрого обмена других видов частиц (в этом случае мезонов). Связанный в атоме электрон должен рассматриваться как состояние целого атома, а не как отдельная единица. При создании более сложной системы возникают новые свойства, появление которых ничто не предвещало, пока части существовали раздельно. Новое целое имеет определенные принципы организации как единая система и поэтому демонстрирует качества и поведение, которые не наблюдались в его компонентах.

5 См.: Trefil, Moment of Creation, pp. 111 -118.

Рассмотрим атом гелия, состоящий из двух протонов и двух нейтронов (составляющих его ядро), а также двух орбитальных электронов. В планетарной модели он описывался как ядро, вокруг которого вращаются два отдельных и различимых электрона; предполагалось, что все части атома четко разграничены, а законы его общего поведения выводимы из поведения этих компонентов. Однако в квантовой теории атом гелия рассматривается как целое, у которого нет различимых частей. Его волновая функция отнюдь не является суммой двух отдельных электронных волновых функций. Электроны потеряли свою индивидуальность. Мы говорим теперь не об электроне А и электроне В, а лишь о состоящем из двух электронов объекте, составные части которого утратили свою индивидуальность. (В статистике классической физики утверждалось, что атом, где электрон А находится в возбужденном, а B – в нормальном состоянии, имеет иную конфигурацию, нежели атом, в котором электроны А и В меняются местами, но в квантовой теории это не так.)

В случае гелия и более сложных атомов с большим числом электронов мы считаем, что их конфигурации управляются принципом запрета Паули, который относится к атому в целом и не может быть выведен из законов, имеющих дело с отдельными электронами. Этот принцип утверждает, что никакие два электрона в одном атоме не могут находиться в одинаковом состоянии (с теми же квантовыми числами, определяющими энергию, орбитальный момент и спин). Этот замечательный и далеко идущий принцип, по сути, определяет периодическую таблицу и химические свойства элементов. Когда к данному атому добавляется еще один электрон, он должен находиться в состоянии, отличном от состояний всех уже существующих электронов. Если следовать классической модели, то надо допустить, что новый электрон каким-то образом подвергается воздействию со стороны всех остальных электронов. Однако этот «запрет» не похож ни на какие представимые силы и поля. Квантовая теория отбрасывает любые попытки описать поведение составляющих атом электронов. Свойства атома как целого анализируются на основании новых законов, не связанных с законами, управляющими его отдельными «частями», которые теперь утратили свою индивидуальность. Связанный электрон — это состояние системы, а не независимая единица.16