Время и современная физика - Зайцева Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
Эквивалентность принципа возрастания энтропии и принципа запаздывающих действий в теории квантованных волновых полей
В настоящее время мы знаем, что основной механикой является не ньютоновская, а волновая механика. Поэтому и статистическая* механика отныне должна строиться на основе волновой механики.
Что касается результата, полученного нами с помощью детального эпистемологического анализа (а именно эквивалентности между принципом возрастания энтропии и принципом запаздывающих действий), то он будет получаться теперь на новой основе.
Воспользуемся простым примером. Рассмотрим плоскую решетку рис. 11, на которую перпендикулярно падает «материальная волна», в свою очередь рождающая конечное число ? расходящихся волн. Без нарушения общности мы можем предположить, что вероятности перехода частицы в любую из плоских расходящихся волн равны между собой. Это, разумеется, должно соответствовать опытному результату, устанавливающему одинаковую интенсивность всех плоских расходящихся волн.
Рассмотрим теперь оптическую .проблему обратного волнового движения. Каждая плоская расходящаяся волна может порождаться
134
одной из g плоских падающих волн. И если установлено, что частица находится в одной из плоских расходящихся волн, и если, кроме этого, ничего не известно (за исключением факта существования решетки и ее характеристик), то единственное, что мы можем сказать: падающая частица несомненно связана с одной из g плоских волн, причем вероятности нахождения частицы в каждой из этих волн одинаковы. Однако известно, что в макроскопическом опыте путем «смешения фа.з», падающих на решетку ? плоских, волн равной интенсивности, невозможно получить пучок частиц с одинаковыми импульсами.
Этот простой пример показывает, каким образом в теории квантованных полей принцип возрастания энтропии и принцип запаздывающих волн оказываются эквивалентными. В квантовой механике запаздывающие и опережающие волны применяются соответственно для вычислений, связанных с предсказанием будущего и с восстановлением прошлого, поэтому почти очевидно, что исключение опережающих волн в макроскопической теории и восстановление Рис. прошлого тесно связаны между собой.
Знаменитая теорема Неймана в следующем смысле устанавливает необратимость процесса квантового измерения: если принять, что макроскопические квантовые волны являются запаздывающими (расходящимися), то отсюда следует, что при измерении происходит возрастание энтропии. Принцип запаздывания волн применяется к интервалам времени, разделяющим два измерения, а закон возрастания энтропии —к интервалам времени, в течение которых производятся измерения. Если же, напротив, допустить макроскопическое существование сходящихся или опережающих квантовых волн, то отсюда будет вытекать закон убывания энтропии. В результате мы попадем в парадоксальную вселенную, рассматривавшуюся Фламмарионом и Пуанкаре.
И. Опыт с решеткой.
Требования теории относительности и кибернетики
В настоящее время, когда вся физика, включая микрофизику и астрофизику, стала релятивистской, два традиционных понятия стали, строго говоря, запрещенными. Первое связано с разделением событий на два класса: «уже произошедших» и «еще не произошедших» (световой конус делит релятивистское пространство-вре-
135
мя уже не на две области, как раньше, а на три: прошедшее, будущее и внешняя область). Для двух событий, разделенных пространственйоподобным интервалом, больше не существует порядка следования, а это запрещает считать, что будущее еще не произошло, а прошедшее уже произошло1.
Теперь все пространственно-временное многообразие следует рассматривать как единое целое.
Это подтверждается существованием релятивистской волновой механики — четырехмерной существенно вероятностной теории. (В современном виде ее построили Томонага, Швингер и Фейнман в 1946—1950 годах.) В релятивистской физике уже не имеет смысла вопрос, поставленный еще Пуанкаре: п.очему Вселенная движется во времени к наиболее вероятным состояниям, а не наоборот? Возникает совсем иной вопрос: пространство-время таково, что его расслоение на непрерывно следующие одна за другой произвольные пространственнопо-добные гиперповерхности упорядочивается по монотонно изменяющимся значениям энтропии; почему же время живых и сознательных существ должно протекать вдоль четвертого измерения в таком направлении, чтобы энтропии систем представлялись возрастающими, а волны — расходящимися, но не наоборот?
Во многих традиционных курсах статистической механики встречается замечание о том, что "случай входит в эту теорию только вследствие нашего незнания деталей явлений. Это слишком сильное утверждение, так как многие следствия, вытекающие из возрастания энтропии, бесспорно, объективны и поэтому в конечном итоге не могут быть объяснены чисто субъективным образом. По утверждению Пуанкаре, нужно, чтобы случай был чем-то иным, нежели простым указанием на наше незнание. Дело не в том, будем ли мы знать более или менее точно, куда или откуда полетит один из^фотонов, излучаемых Солнцем. Присутствует ли при этом наблюдатель или нет, энтропия Вселенной все равно будет возрастать. Иными словами, выбор ячеек, имеющих физический
