К концу XIX века вся материальная Вселенная комфортно покоилась на фундаменте ньютоновой истины. Считалось, что наука доказала: Вселенная представляет собой физическую машину, состоящую из мельчайших частиц-атомов; вселенскую динамику можно понять и просчитать, изучая взаимодействия атомов, подобные взаимодействию шаров на бильярдном столе. Фактически в конце XIX века физики были крайне довольны собой — они даже публично заявляли, что физическая наука пришла к завершению и изучать им больше нечего.
Ирландский инженер и специалист по математической физике Уильям Томпсон (известный как лорд Кельвин), выступая в 1900 году перед физиками на форуме Британской ассоциации по распространению научных знаний, сказал следующее: «В физике открывать уже нечего. Остается только производить все более точные измерения». Подобное же утверждение приписывают и Альберту Майкельсону, первому американскому физику, получившему Нобелевскую премию. Ньютонова наука казалась настолько завершенной, что в бытность свою руководителем кафедры физики в Чикагском университете Майкельсон шутливо замечал: университету больше не нужно готовить физиков, поскольку «все фундаментальные принципы уже точно установлены… и теперь новых откровений в физике можно ожидать разве что где-нибудь в районе шестого знака после запятой».
Однако на пути к абсолютной определенности произошла забавная штука. В очередной раз подтверждая, что гордыня — предвестник падения, ученые начали наблюдать в своих лабораториях неожиданные явления, переворачивающие мир ньютоновой физики с ног на голову. Первая трещинка в механистическом мировоззрении появилась в 1895 году, когда немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген поведал миру об обнаруженных и исследованных им «лучах икс» — загадочной силе, которая излучается материей и способна проходить сквозь нее. Затем французский физик Антуан Анри Беккерель, а вслед за ним Мария и Пьер Кюри открыли и описали явление радиоактивности, обнаружив заодно, что атомы отнюдь не являются неизменяемыми структурными частицами материи, как это считалось прежде, но вполне могут превращаться в атомы других элементов.
Два года спустя британский физик сэр Джозеф Томпсон открыл электрон, тем самым продемонстрировав, что атом не является мельчайшей частицей во Вселенной, как это утверждала ньютонова физика, но состоит из еще меньших частиц.
Изучая спектральный состав света, излучаемого нагретыми телами, немецкий физик Макс Планк обнаружил, что электроны в атоме способны перескакивать с одного энергетического уровня на другой, не демонстрируя промежуточных энергетических состояний. На «основании этих наблюдений Планк пришел к выводу, что электроны состоят из стандартных порций (или пакетов) лучистой энергии, и назвал эти «порции» квантами. В ходе дальнейших исследований ученый выяснил, что, перескакивая с одного энергетического уровня на другой, электроны либо приобретают, либо теряют целое число квантов энергии. Так было положено начало новому направлению в науке — квантовой физике.
В 1905 году в ходе исследований фотоэлектрического эффекта немецкий физик Альберт Эйнштейн обнаружил, что нематериальные световые волны в определенных условиях демонстрируют физические свойства, которые прежде приписывались лишь материи. Основываясь на своих наблюдениях, Эйнштейн постулировал существование фотонов — квантов лучистой световой энергии, проявляющих в определенных условиях свойства частиц. Когда выяснилось, что материя ведет себя как свет, а свет — как материя, строгая ранее структура ньютоновой физики вдруг стала выглядеть какой-то расплывчатой.
В 1926 году французский физик Луи Виктор де Бройль предсказал, что любые частицы материи должны в определенных условиях вести себя как нематериальные волны. Эта гипотеза была подтверждена три года спустя в ходе исследования электронов. Эксперименты продемонстрировали, что электроны действительно обладают как свойствами частиц, так и свойствами волн; иными словами, они одновременно материальны и нематериальны.
Благодаря этим открытиям, сделанным всего лишь четверть века спустя после высказываний Томпсона и Майкельсона о том, что физика как наука закончилась, прочные основы ньютоновой механики внезапно растворились в парадоксах, воистину достойных дзэнских коанов.
Вся эта корпускулярно-волновая[32] путаница была в конце концов разрешена благодаря созданию и развитию квантовой механики. Идея корпускулярно-волнового дуализма — визитная карточка квантовой физики — стала целостной теоретической основой для объяснения того факта, что вся материя обладает качествами, свойственными как частицам, так и волнам. Добро пожаловать в причудливый квантовый мир!
Знаменитое уравнение Эйнштейна, отображающее взаимосвязь между массой и энергией (Е=mc2), подтверждает единство энергии и материи. Здесь мы видим, что энергия (Е) равняется массе (m), помноженной на квадрат скорости света. Тем самым Эйнштейн фактически продемонстрировал, что атомы состоят не из материи, а из нематериальной энергии! Сегодня точно установлено, что физические атомы состоят из целого сонма субатомных элементов, таких как кварки, бозоны и фермионы. Любопытно, что физики-атомщики представляют себе эти фундаментальные субатомные элементы как энергетические вихри — своего рода наносмерчи.
Иными словами, бытовавшая в течение долгого времени ньютонова модель, согласно которой Вселенная видится как скопление сугубо физических объектов, на поверку оказалась всего лишь тщательно проработанной иллюзией! С другой стороны, теория Эйнштейна, представляющая собой попытку объяснить природу и поведение всей материи и энергии, предполагает, что Вселенная является неким незримым динамическим целым, в рамках которого все физические частицы и энергетические поля взаимосвязаны и взаимозависимы.
Помимо того что квантовая механика несколько ослабила приверженность науки к материализму, работы Планка также поставили под вопрос универсальную применимость частный случай описываемых ею процессов. Таким образом, квантовая механика объясняет все то же самое, что уже было известно прежде, плюс еще целый мир ранее не известных сил, которые управляют процессами в нашей Вселенной.
Квантовая механика учит, что материальная Вселенная — со всеми ее атомами, частицами и материей — на самом деле является неотъемлемой составляющей незримой вселенской матрицы из энергий, которые все вместе составляют некое единое поле.
Возможно, вы помните эксперимент, который проводят ученики младших классов. Берется магнит, листок бумаги и железные опилки. Насыпаем опилки на бумагу, и они ложатся на листок как попало. Однако, если поднести с обратной стороны листка магнит, частички железа образуют определенный узор, отображая невидимое глазу магнитное поле. Опилки будут вести себя одинаково, сколько бы раз мы ни повторяли этот эксперимент. А теперь представьте себе, что вы пытаетесь объяснить поведение опилок, ничего не зная о магните и о роли невидимых полей. Какие выводы вы сделали бы, если бы видели только железные опилки? Вы бы могли заключить, что эти частички металла — непостижимые физические объекты, которые сами по себе склонны располагаться таким вот образом!
Такого же рода трудность встает перед нами, когда мы пытаемся осмыслить мир, сосредоточиваясь только на материальной сфере. Подобные попытки особенно нелепы в наше время, когда мы уже понимаем, что материей во Вселенной управляет незримое поле. Или, как сказал Эйнштейн со свойственной ему неподражаемой простотой, «поле — единственный управляющий фактор материи». Он имел в виду, что поле представляет собой энергетическую матрицу Вселенной, которая управляет всей материей, включая наши непостижимые опилки. Эйнштейн еще раз подчеркивает роль поля в формировании Вселенной, отмечая: «В этой новой физике уже нет места и для поля, и для материи, ибо единственной реальностью является поле».
Но даже сейчас, через сотню лет после того, как Эйнштейн представил миру свое уравнение о взаимосвязи между энергией и материей (Е=mc2) и высказал идею о том, что материя и энергия по своей природе неразрывно взаимосвязаны, многие люди продолжают упрямо цепляться за иллюзию, что основой реальности является материя. То безумие, которое мы видим вокруг себя, — если только сами не вовлечены в него настолько, что просто не замечаем ничего ненормального, — есть следствие того, что люди пытаются жить по ньютоновым законам в эйнштейновом мире.
Любопытно, что незримое энергетическое поле, определяющее форму материи, обладает теми же характеристиками, что и незримые формообразующие поля, которые метафизики называют «духом».
