Но­во­сти из ми­ра фи­зи­ки час­тиц: ве­ще­ст­во как за­стыв­ший свет

Существует эзотерическое высказывание: " как ввер­ху, так и внизу". Со­глас­но од­ной вер­сии по­ни­ма­ния этой фра­зы про­ис­хо­дя­щее на мик­ро­ско­пи­че­ском уров­не име­ет па­рал­ле­ли или зер­каль­ное от­ра­же­ние в про­ис­хо­дя­­щем на мак­ро­ско­пи­че­ском уров­не. Со­глас­но дру­гой ин­­те­рпр­ет­ации, по ме­ре при­бли­же­ния к бо­лее пол­но­му по­­н­им­анию се­бя са­мих (сни­зу), мы мо­жем прий­ти к луч­­ш­ему по­ни­ма­нию Все­лен­ной во­круг нас (свер­ху).

Да­вай­те взгля­нем на мир с точ­ки зре­ния од­ной-един­ст­вен­ной клет­ки ор­га­низ­ма. Внут­ри кле­точ­но­го яд­ра обя­за­тель­но на­хо­дит­ся мо­ле­ку­ла ДНК, ко­то­рая со­дер­жит ис­чер­пы­ваю­щую ин­фор­ма­цию о строе­нии и функ­цио­ни­ро­ва­нии всей клет­ки. Од­на­ко ДНК - все­го лишь " банк дан­ных", со­дер­жа­щий ука­за­ния, ко­то­рые долж­ны ещё быть кем-то вы­пол­не­ны. В ро­ли та­ких ис­­по­лн­ит­елей на уров­не клет­ки вы­сту­па­ют эн­зи­мы - сво­его ро­да про­теи­но­вые " ра­бо­чие", ко­то­рые вы­пол­ня­ют мно­же­ст­во те­ку­щих био­хи­ми­че­ских за­дач. Они слу­жат ка­та­ли­за­то­ра­ми спе­ци­фи­че­ских хи­ми­че­ских ре­ак­ций, а так­же уча­ст­ву­ют в соз­да­нии кле­точ­ной струк­ту­ры путём со­еди­не­ния в еди­ное це­лое раз­лич­ных ор­га­ни­че­­ских мо­ле­кул; ли­бо слу­жат для обес­пе­че­ния " элек­тро­­х­им­ич­еск­ого за­жи­га­ния" внут­ри­кле­точ­ных об­мен­ных ме­ха­низ­мов (что­бы за­ста­вить ра­бо­тать кле­точ­ные " дви­га­те­ли") или для под­дер­жа­ния эф­фек­тив­ной ра­­б­оты всей сис­те­мы в це­лом. Эн­зи­мы со­сто­ят из про­теи­­нов - на­бо­ра ами­но­кис­лот, свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой в ли­­не­йном по­ряд­ке, как бу­сы на нит­ке. По­ло­жи­тель­ные и от­ри­ца­тель­ные за­ря­ды от­дель­ных уча­ст­ков ами­но­кис­­лот по­сред­ст­вом элек­тро­ста­ти­че­ско­го при­тя­же­ния и от­тал­ки­ва­ния за­став­ля­ют связ­ки " бус" фор­ми­ро­вать­ся в трёхмерные струк­ту­ры, вы­пол­няю­щие осо­бые функ­ции. В цен­тре на­хо­дит­ся спе­ци­фи­че­ская " ак­тив­ная точ­ка" этой мак­ро­мо­ле­ку­лы, где и ка­та­ли­зи­ру­ют­ся хи­­м­ич­еские ре­ак­ции. Мо­ле­ку­ла ДНК обес­пе­чи­ва­ет хра­не­­ние, де­шиф­ров­ку и пра­виль­ную по­сле­до­ва­тель­ность раз­ме­ще­ния ами­но­кис­лот при " сбор­ке" ка­ж­до­го ти­па про­теи­нов.

Мо­ле­ку­лы со­сто­ят из ещё бо­лее ма­лень­ких эле­мен­­тов, на­зы­вае­мых ато­ма­ми. Толь­ко в кон­це про­шло­го ве­ка учёные по­лу­чи­ли воз­мож­ность от­ве­тить на во­прос " Что та­кое ато­мы? ". Сей­час об­ще­из­ве­ст­но, что ато­мы так­же со­сто­ят из бо­лее мел­ких час­тиц, на­зы­вае­мых элек­тро­на­ми, ней­тро­на­ми и про­то­на­ми. Лю­бые мо­ле­ку­­лы во Все­лен­ной пред­став­ля­ют со­бой бес­ко­неч­ное раз­­н­оо­бр­азие со­че­та­ний атом­ных и суб­атом­ных час­тиц, та­ких как элек­трон. Но что же пред­став­ля­ет со­бой сам элек­трон?

Этот фун­да­мен­таль­ный во­прос в те­че­ние сто­ле­тия вы­зы­вал оживлённые дис­кус­сии в на­уч­ной сре­де. От­вет на не­го яв­ля­ет­ся от­прав­ной точ­кой для по­ни­ма­ния уст­рой­ст­ва ато­ма и, бо­лее то­го, струк­ту­ры Все­лен­ной, а так­же по­во­рот­ным мо­мен­том в эво­лю­ции на­ше­го по­ни­­м­ания фи­зи­ки. Он под­кре­п­ля­ет уни­каль­ную кон­цеп­цию " до­пол­ни­тель­но­сти" (ком­пле­мен­тар­но­сти), со­глас­­но ко­то­рой мир не чер­но-бе­лый, а со­сто­ит из раз­ных от­­те­нков се­ро­го. Та­кая кон­цеп­ция про­воз­гла­ша­ет мир­ное со­су­ще­ст­во­ва­ние двух ка­жу­щих­ся раз­ны­ми, или да­же про­ти­во­по­лож­ны­ми, ка­честв, од­но­вре­мен­но при­су­щих од­но­му и то­му же пред­ме­ту. Ни­где прин­цип ком­пле­­ме­нта­рн­ости не на­хо­дит столь яр­ко­го во­пло­ще­ния, как в опи­са­нии свойств элек­тро­на.

В на­ча­ле два­дца­то­го ве­ка учёные за­ме­ти­ли, что в не­ко­то­рых экс­пе­ри­мен­тах элек­тро­ны ве­дут се­бя как твёрдые те­ла. Они от­ска­ки­ва­ют друг от дру­га при столк­но­ве­ни­ях, как ша­ры на биль­ярд­ном сто­ле. Со­глас­­но ме­ха­ни­сти­че­ско­му пред­став­ле­нию нью­то­нов­ской фи­зи­ки - это впол­не пред­ска­зуе­мый ва­ри­ант по­ве­де­­ния час­тиц. В дру­гих экс­пе­ри­мен­тах элек­тро­ны ве­ли се­бя ско­рее как вол­ны или свет. Из­вест­ный при­мер -" экс­пе­ри­мент с двой­ной ще­лью". Его ре­зуль­та­ты по­ка­­з­али, что один и тот же элек­трон, мо­жет про­хо­дить че­рез две ще­ли од­но­вре­мен­но. Та­кое яв­ле­ние бы­ло про­сто не­мыс­ли­мо с точ­ки зре­ния нью­то­нов­ской фи­зи­ки, пред­­ста­вля­ющей элек­трон в ви­де кро­шеч­но­го биль­ярд­но­го ша­ра. Толь­ко вол­ны, но не час­ти­цы, спо­соб­ны прой­ти че­рез два ок­на од­но­вре­мен­но. Что же пред­став­ля­ют со­бой элек­тро­ны, ко­то­рые мо­гут вес­ти се­бя и как вол­на, и как час­ти­ца? От­вет прост: в рам­ках элек­тро­на су­ще­ст­­в­уют две вза­им­но ис­клю­чаю­щие ха­рак­те­ри­сти­ки — энер­гии и ве­ще­ст­ва. Это — суть прин­ци­па ком­пле­мен­­та­рн­ости. Элек­трон — не про­сто час­ти­ца, и не толь­ко энер­гия. Он дей­ст­ви­тель­но об­ла­да­ет свой­ст­ва­ми час­ти­­цы и вол­ны. Не­ко­то­рые фи­зи­ки ре­ши­ли ди­лем­му, на­­з­ывая элек­тро­ны " вол­но­вы­ми па­ке­та­ми".

Двой­ст­вен­ный ха­рак­тер суб­атом­ных час­тиц яв­ля­ет­­ся от­ра­же­ни­ем взаи­мо­свя­зи энер­гии и ве­ще­ст­ва, впер­вые от­кры­той Аль­бер­том Эйн­штей­ном в на­ча­ле 1900-х го­дов в его зна­ме­ни­той фор­му­ле Е=mс². Из­вест­но, что ве­ще­ст­во и энер­гия яв­ля­ют­ся взаи­мо­об­ра­ти­мы­ми. Это зна­чит, что мож­но не толь­ко пре­об­ра­зо­вать ве­ще­ст­во в энер­гию, но — тео­ре­ти­че­ски — и энер­гию в ве­ще­ст­во. Фи­зи­ки ещё окон­ча­тель­но не до­ка­за­ли осу­ще­ст­ви­мость та­ко­го пре­вра­ще­ния опыт­ным путём в ла­бо­ра­то­ри­ях, но по­хо­жее яв­ле­ние на­блю­да­лось и бы­ло запечатлёно на фо­то­сним­ках при ра­бо­те с экс­пе­ри­мен­таль­ны­ми ядер­ны­ми ус­та­нов­ка­ми. В этих ус­та­нов­ках вы­со­ко­энер­­г­ет­ич­еский фо­тон све­та кос­ми­че­ско­го лу­ча, про­хо­дя вбли­зи тяжёлого атом­но­го яд­ра, ос­тав­ля­ет от­пе­ча­ток на плёнке та­ким же об­ра­зом, как ес­ли бы он спон­тан­но ста­но­вил­ся па­рой час­ти­ца/ан­ти­час­ти­ца. Фо­тон транс­­фо­рм­ир­уе­тся в па­ру зер­каль­ных час­тиц, то есть энер­гия ста­но­вит­ся ве­ще­ст­вом. Этот про­цесс про­ти­во­по­ло­­жен то­му, что про­ис­хо­дит, ко­гда ве­ще­ст­во и ан­ти­ве­ще­­с­тво при взаи­мо­дей­ст­вии унич­то­жа­ют друг дру­га, вы­­св­об­о­ждая ог­ром­ное ко­ли­че­ст­во энер­гии.

Та­кое вза­им­ное пре­об­ра­зо­ва­ние (све­та в ве­ще­ст­во и на­обо­рот) мо­жет по­ка­зать­ся столь же уди­ви­тель­ным, как, на­при­мер, пре­вра­ще­ние яб­лок в апель­си­ны и за­тем сно­ва в яб­ло­ки. Но на са­мом де­ле, ви­дим ли мы вза­­и­мное пре­об­ра­зо­ва­ние двух пол­но­стью раз­лич­ных суб­­ста­нций? Или мы на­блю­да­ем яв­ле­ние, сход­ное с из­ме­­н­ен­ием со­стоя­ния не­ко­то­рой пер­вич­ной уни­вер­саль­ной суб­стан­ции (как, на­при­мер, твёрдый лёд суб­ли­ми­ру­ет­ся в пар или во­да - жид­кий кон­ден­си­ро­ван­ный пар -за­мер­зая, пре­вра­ща­ет­ся в лёд)? Та­кая ин­тер­пре­та­ция про­ли­ва­ет но­вый свет на двой­ст­вен­ную при­ро­ду элек­­тр­она.

Рис. 6. Энер­гия по­ро­ж­да­ет ма­те­рию

Рассмотрим пример вы­со­ко­энер­ге­ти­че­ско­го фо­то­на, пре­вра­щаю­ще­го­ся в две час­ти­цы. В мо­мент пре­об­ра­зо­­в­ания из энер­гии в ве­ще­ст­во фо­тон (квант элек­тро­маг­­ни­тной энер­гии или све­та) за­мед­ля­ет­ся, что­бы стать час­ти­цей. В это вре­мя он при­об­ре­та­ет не­ко­то­рые ка­че­­с­тва, при­су­щие твёрдым те­лам (в ча­ст­но­сти, мас­су), но все ещё со­хра­ня­ет вол­но­вые свой­ст­ва. Их удаётся на­­бл­юдать не­час­то, раз­ве что в не­ко­то­рых экс­пе­ри­мен­тах, ис­поль­зую­щих пуч­ки элек­тро­нов вме­сто све­то­вых лу­чей, - на­при­мер, в элек­трон­ном мик­ро­ско­пе.

Мож­но ска­зать, что в мо­мент пре­вра­ще­ния из све­та в ве­ще­ст­во фо­тон (па­кет све­та) за­мед­ля­ет­ся и за­сты­ва­­ет. Он мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как кро­хот­ная час­ти­ца ин­тер­фе­рен­ции энер­гии или мик­ро­кос­ми­че­ское энер­ге­­т­ич­еское те­ло, за­ни­маю­щее бес­ко­неч­но ма­лый объ­ем про­стран­ст­ва. Итак, мы ви­дим, как мак­ро­ско­пи­че­ская ил­лю­зия твёрдости элек­тро­на та­ет в све­те пред­став­ле­­ний фи­зи­ки суб­атом­но­го ми­ра час­тиц. До­бавь­те к это­му тот факт, что атом со­сто­ит в ос­нов­ном из пус­то­го про­­стра­нс­тва. Кро­шеч­ные час­ти­цы, ко­то­рые за­пол­ня­ют эту пус­то­ту, в дей­ст­ви­тель­но­сти яв­ля­ют­ся все­го лишь за­стыв­ши­ми фо­то­на­ми све­та. Сле­до­ва­тель­но, на мик­­р­око­см­ич­еском уров­не все ве­ще­ст­во пред­став­ля­ет со­бой за­стыв­ший свет.

По­лу­ча­ет­ся, что так на­зы­вае­мое твёрдое ве­ще­ст­во со­сто­ит из очень слож­ных, бес­ко­неч­но " ор­ке­ст­ро­ван­ных" (на­хо­дя­щих­ся в осо­бой гар­мо­нии) энер­ге­ти­че­ских по­лей. Они управ­ля­ют­ся та­ин­ст­вен­ны­ми " за­ко­на­ми при­ро­ды", объ­яс­нить ко­то­рые - за­да­ча фи­зи­ки. Тер­мин " по­ля внут­ри по­лей" пред­став­ля­ет­ся очень удач­ным для опи­са­ния этой тео­ре­ти­че­ской мо­де­ли. Ес­ли при­ме­­нить та­кой под­ход к жи­вым сис­те­мам, то кле­точ­ная ос­но­ва фи­зи­че­ско­го те­ла мо­жет рас­смат­ри­вать­ся в ка­че­­с­тве слож­ной сис­те­мы ин­тер­фе­рен­ции энер­гии, про­ни­­за­нной ор­га­ни­зую­щим био­энер­ге­ти­че­ским по­лем - эфир­ным те­лом. По­ни­ма­ние ве­ще­ст­ва как спе­циа­ли­зи­­р­ова­нн­ого энер­ге­ти­че­ско­го по­ля ре­во­лю­ци­он­но; оно яв­­л­яе­тся цен­траль­ной те­мой и тео­ре­ти­че­ской ос­но­вой дан­ной кни­ги. Это - от­прав­ная точ­ка для пе­ре­хо­да от при­выч­ной нью­то­нов­ской мо­де­ли ме­ди­ци­ны к то­му, что я на­зы­ваю эйн­штей­нов­ской тео­ри­ей це­ли­тель­ст­ва — виб­ра­ци­он­ной ме­ди­ци­не. Виб­ра­ци­он­ная ме­ди­ци­на пы­­т­ае­тся взаи­мо­дей­ст­во­вать с пер­вич­ны­ми тон­ко­энер­ге­­т­ич­еск­ими по­ля­ми, ко­то­рые ле­жат в ос­но­ве все­го су­ще­­го и обес­пе­чи­ва­ют под­держ­ку жиз­не­дея­тель­но­сти фи­­з­ич­еск­ого те­ла. Нью­то­нов­ская фар­ма­ко­ди­на­ми­че­ская тео­рия име­ет де­ло, глав­ным об­ра­зом, с взаи­мо­дей­ст­вия­ми на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не, на­при­мер ме­ж­ду эн­зи­ма­­ми и ре­цеп­то­ра­ми, а эйн­штей­нов­ская мо­дель по­зво­лит вра­чам соз­дать сис­тем­ную тео­рию це­ли­тель­ст­ва и на её ос­но­ве раз­ра­бо­тать ме­то­ды ле­че­ния для бо­лее вы­со­ко­го уров­ня - тон­ко­энер­ге­ти­че­ско­го.