Частица материи в квантовой физике. Как квантовая физика меняет мир. Темная энергия и темная материя

Содержание статьи

ЯПОНСКОЕ ИСКУССТВО. С древнейших времен для японского искусства было характерно активное творческое начало. Несмотря на зависимость от Китая, где постоянно возникали новые художественные и эстетические направления, японские художники всегда вносили новые черты и изменяли искусство своих учителей, придавая ему японский облик.

История Японии как таковой начинает приобретать определенные формы только в конце 5 в. Предметов, относящихся к предшествующим столетиям (архаическому периоду), обнаружено сравнительно мало, хотя некоторые находки, сделанные во время раскопок или при строительных работах, говорят о замечательном художественном таланте.

Архаический период.

Древнейшие произведения японского искусства – глиняные горшки типа дзёмон (оттиск шнура). Название происходит от украшения поверхности спиральными оттисками шнура, обмотанного вокруг палочек, которые использовал мастер при изготовлении сосуда. Возможно, вначале мастера случайно обнаружили оттиски плетенки, но затем их стали применять сознательно. Иногда на поверхность налепляли шнуровидные глиняные завитки, создававшие более сложный декоративный эффект, почти рельеф. В культуре Дзёмон возникла первая японская скульптура. Догу (букв. «глиняное изображение») человека или животного, вероятно, имели какое-то религиозное значение. Изображения людей, в основном женщин, очень похожи на глиняных богинь других примитивных культур.

Радиоуглеродный анализ показывает, что некоторые находки из культуры Дзёмон могут относиться к 6–5 тыс. до н.э., однако столь ранняя датировка не является общепринятой. Безусловно, такую посуду изготавливали на протяжении длительного времени, и хотя точные датировки пока не могут быть установлены, выделяют три периода. Древнейшие образцы имеют заостренное основание и почти не орнаментированы, если не считать следов орудия горшечника. Сосуды среднего периода более богато орнаментированы, иногда налепными элементами, создающими впечатление объемности. Формы сосудов третьего периода очень разнообразны, но декор снова уплощается и становится более сдержанным.

Приблизительно во 2 в. до н.э. керамика Дзёмон уступила место керамике Яёй, характеризующейся изяществом форм, простотой рисунка и высоким техническим качеством. Черепок сосуда стал тоньше, орнамент менее причудливым. Этот тип преобладал до 3 в. н.э.

С художественной точки зрения, возможно, лучшими произведениями раннего периода являются ханива, глиняные цилиндры, датирующиеся 3–5 вв. н.э. Характерные памятники этой эпохи – огромные холмы, или курганы, погребальные сооружения императоров и могущественной знати. Часто очень большого размера, они являются свидетельствами могущества и богатства императорской семьи и придворных. Постройка такого сооружения для императора Нинтоку-тенно (ок. 395–427 н.э.) потребовала 40 лет. Наиболее примечательной чертой этих курганов были окружающие их наподобие забора глиняные цилиндры, ханива. Обычно эти цилиндры были совершенно простыми, но иногда украшались человеческими фигурами, реже – фигурками лошадей, домов или петухов. Их назначение было двойным: предотвращать эрозию огромных масс земли и снабжать умершего тем необходимым, чем он пользовался в земной жизни. Естественно, цилиндры изготавливались сразу в большом количестве. Разнообразие тем, выражений лиц и жестов украшающих их фигурок – в значительной мере результат импровизации мастера. Несмотря на то, что это скорее произведения ремесленников, а не художников и скульпторов, они имеют большое значение как собственно японская художественная форма. Постройки, закутанные в попоны лошадки, чопорные дамы и воины представляют интересную картину военной жизни раннефеодальной Японии. Возможно, прототипы этих цилиндров появились в Китае, где различные предметы клали прямо в захоронения, но исполнение и способ применения ханива принадлежат местной традиции.

Архаический период часто рассматривают как время, лишенное произведений высокого художественного уровня, время доминирования вещей, обладающих в основном археологической и этнологической ценностью. Однако следует помнить, что произведения этой ранней культуры в целом обладали большой жизнеспособностью, поскольку их формы выжили и продолжали существовать как специфические национальные особенности японского искусства в более поздние периоды.

Период Асука

(552–710 н.э.). Введение буддизма в середине 6 в. внесло существенные изменения в образ жизни и мышления японцев и стало толчком для развития искусства этого и последующих периодов. Приход буддизма из Китая через Корею традиционно датируется 552 н.э., однако, вероятно, он был известен и раньше. В первые годы буддизм столкнулся с политической оппозицией, с противодействием национальной религии синто, но всего через несколько десятилетий новая вера получила официальное одобрение и окончательно утвердилась. В первые годы проникновения в Японию буддизм был относительно простой религией с небольшим числом божеств, которые нуждались в изображениях, но через каких-нибудь сто лет он набрал силу, а пантеон чрезвычайно разросся.

В этот период основывались храмы, которые служили не только целям пропаганды веры, но были центрами искусства и образования. Монастырь-храм в Хорюдзи является одним из наиболее важных для изучения раннебуддийского искусства. Помимо других сокровищ там находится статуя великой триады Сяка-Нерай (623 н.э.). Это произведение Тори Бусси, первого известного нам великого японского скульптора, представляет собой стилизованное бронзовое изображение, подобное аналогичным группам в больших пещерных храмах Китая. В позе сидящего Сяки (японская транскрипция слова «шакьямуни», исторического Будды) и двух стоящих по сторонам его фигур соблюдается строгая фронтальность. Формы человеческой фигуры скрыты тяжелыми симметричными складками схематично переданных одежд, а в гладких удлиненных лицах чувствуются мечтательная самоуглубленность и созерцание. Скульптура этого первого буддийского периода основана на стиле и прототипах с материка пятидесятилетней давности; она верно следует за китайской традицией, пришедшей в Японию через Корею.

Некоторые из наиболее важных скульптурных изображений этого времени делались из бронзы, однако использовали и дерево. Две наиболее известные деревянные скульптуры – статуи богини Каннон: Юмэдоно Каннон и Кудара Каннон, обе – в Хорюдзи. Они представляют собой более привлекательный объект для поклонения, чем триада Сяки, с их архаическими улыбками и мечтательными выражениями лиц. Хотя у фигур Каннон расположение складок одежд тоже схематично и симметрично, они легче и полны движения. Высокие стройные фигуры подчеркивают одухотворенность лиц, их абстрактную доброту, отдаленную от всех мирских забот, но чуткую к мольбам страждущих. Скульптор уделил определенное внимание очертаниям фигуры Кудара Каннон, скрытой складками одежды, и в отличие от зубчатого силуэта Юмэдоно движение и фигуры, и ткани направлено в глубину. В профиль Кудара Каннон имеет изящные S-образные очертания.

Единственный сохранившийся образец живописи, дающий представление о стиле начала 7 в., – роспись Тамамуси Дзуси, «крылатого святилища». Это миниатюрное святилище получило название от радужных крыльев жуков, вставленных в перфорированную металлическую окантовку; позднее оно было украшено религиозными композициями и фигурами отдельных персонажей, выполненными цветным лаком. Подобно скульптуре этого периода, некоторые изображения свидетельствуют о большой свободе рисунка.

Период Нара

(710–784). В 710 столица была перенесена в Нара, новый город, построенный по образцу китайской столицы Чанъань. Там были широкие улицы, большие дворцы, многочисленные буддийские храмы. Не только буддизм во всех его аспектах, но вся китайская культурная и политическая жизнь воспринималась как образец для подражания. Никакая другая страна, возможно, не ощущала в такой мере недостаточности собственной культуры и не была столь восприимчива к влияниям извне. Ученые и паломники свободно перемещались между Японией и континентом, а управление и дворцовая жизнь строились по образцу, существовавшему в Китае времен династии Тан. Однако надо помнить, что, несмотря на подражание образцам танского Китая, особенно в искусстве, воспринимая его влияние и стиль, японцы почти всегда приспосабливали чужие формы к своим собственным.

В скульптуре строгая фронтальность и симметрия предшествующего периода Асука уступили место более свободным формам. Развитие представлений о богах, возросшее техническое мастерство и свобода владения материалом позволяли художникам создавать более близкие и доступные культовые изображения. Основание новых буддийских сект расширило пантеон, в который были включены даже святые и основатели буддизма. Кроме бронзовой скульптуры известно большое количество произведений из дерева, глины и лака. Камень был редкостью и почти никогда не использовался для скульптуры. Сухой лак был особенно популярен, возможно, потому, что при всей сложности процесса приготовления состава произведения из него выглядели эффектнее деревянных и были прочнее, чем более простые в изготовлении глиняные изделия. Лаковые фигуры формировались на деревянной или глиняной основе, которая затем удалялась, или на деревянной или проволочной арматуре; они были легкими и прочными. Несмотря на то, что эта техника диктовала некоторую жесткость поз, в изображении лиц допускалась большая свобода, которая частично способствовала развитию того, что может быть названо собственно портретной скульптурой. Изображение лица божества исполнялось в соответствии со строгими предписаниями буддийских канонов, но популярность и даже обожествление некоторых основателей и проповедников веры предоставляли прекрасные возможности для передачи портретного сходства. Такое сходство прослеживается в скульптуре из сухого лака почитавшегося в Японии китайского патриарха Гэндзина, находящейся в храме Тосёдайдзи. Гэндзин был слеп, когда прибыл в Японию в 753, и его невидящие глаза и просветленное состояние внутреннего созерцания прекрасно переданы неизвестным скульптором. Эта реалистическая тенденция наиболее ярко выразилась в деревянной скульптуре проповедника Куя, созданной скульптором Косё в 13–14 вв. Проповедник одет как странствующий нищий с посохом, гонгом и колотушкой, а из его полуоткрытого рта выходят маленькие фигурки Будды. Не удовлетворившись изображением поющего монаха, скульптор предпринял попытку выразить сокровенный смысл его слов.

Большим реализмом отличаются и изображения Будды периода Нара. Созданные для постоянно увеличивавшегося числа храмов, они не столь невозмутимо холодны и сдержанны, как их предшественники, обладают более изящной красотой и благородством и обращены к поклоняющимся им людям с большей благосклонностью.

Сохранилось очень мало живописных произведений этого времени. На многоцветном рисунке на бумаге изображены прошлые и настоящие жизни Будды. Это – один из немногих древних образцов эмакимоно, или живописи на свитках. Свитки медленно разматывались справа налево, и зритель мог наслаждаться только тем участком картины, который находился между разворачивающими свиток руками. Иллюстрации находились прямо над текстом, в отличие от более поздних свитков, где участок текста чередовался с пояснительным изображением. В этих древнейших сохранившихся образцах свитковой живописи очерченные контуром фигуры располагаются на фоне едва намеченного пейзажа, причем центральное действующие лицо, в данном случае Сяка, появляется в различных эпизодах.

Ранний Хэйан

(784–897). В 784 столица временно была перенесена в Нагаока, отчасти чтобы избежать преобладания буддийского духовенства Нары. В 794 она переместилась в Хэйан (ныне Киото), уже на более длительный срок. Конец 8 и 9 вв. были периодом, когда Япония успешно ассимилировала, приспосабливая к своим особенностям, многие заграничные новшества. Буддийская религия тоже переживала время перемен, появление новых сект эзотерического буддизма, с его разработанным ритуалом и этикетом. Из них наибольшим влиянием пользовались секты Тэндай и Сингон, которые зародились в Индии, достигли Китая и уже оттуда были привезены в Японию двумя учеными, вернувшимися на родину после долгого ученичества. Секта Сингон («Истинные слова») особенно понравилась при дворе и быстро заняла господствующее положение. Ее главные монастыри располагались на горе Коя близ Киото; как и другие важные буддийские центры, они стали хранилищем огромных коллекций памятников искусства.

Скульптура 9 в. была в основном деревянной. Изображения божеств отличались суровостью и недоступным величием, что подчеркивалось торжественностью их облика и массивностью. Драпировки искусно вырезались по стандартным образцам, волнами ложились шарфы. Стоящая фигура Сяки из храма в Муродзи – пример этого стиля. Для этого и подобных ему изображений 9 в. характерна жесткая резьба с более глубокими четкими складками и другими деталями.

Увеличение количества богов создавало большие трудности для художников. В сложных, похожих на карты мандалах (геометрический рисунок с магическим значением) божества в соответствии с иерархией располагались вокруг помещенного в центр Будды, который сам был лишь одним из проявлений абсолюта. В это время появилась новая манера изображения окруженных пламенем фигур божеств-охранителей, ужасных по виду, но благодетельных по природе. Эти божества располагались асимметрично и изображались в подвижных позах, с грозными чертами лиц, яростно защищающими веру от возможных опасностей.

Средний и Поздний Хэйан, или период Фудзивара

(898–1185). Перенос столицы в Хэйан, имевший целью уклониться от трудновыполнимых требований духовенства, вызвал перемены и в политической системе. Знать была доминирующей силой, и наиболее характерными ее представителями стала семья Фудзивара. Период 10–12 вв. часто ассоциируется с этим именем. Начинался период особой власти, когда настоящим императорам «настоятельно советовали» оставить в стороне дела государства ради более приятных занятий поэзией и живописью. До достижения совершеннолетия императором руководил строгий регент – обычно из семьи Фудзивара. Это был век роскоши и замечательных достижений в литературе, каллиграфии и искусстве; во всем чувствовалась томность и эмоциональность, которая редко достигала глубины, но в целом была очаровательна. Элегантная утонченность и бегство от действительности отразились в искусстве этого времени. Даже приверженцы буддизма искали более легких путей, и особенно популярным стало поклонение небесному Будде, Амида. Представления о сострадании и спасительной милости Будды Амида глубоко отразились в живописи и скульптуре этого периода. Массивность и сдержанность статуй 9 в. в 10–11 вв. уступили место неге и очарованию. Божества изображаются мечтательными, задумчиво-спокойными, резьба становится менее глубокой, поверхность – более красочной, с богато разработанной фактурой. Наиболее важные памятники этого периода принадлежат скульптору Дзётё.

Произведения художников тоже приобрели более мягкие черты, напоминая рисунки на ткани, и даже ужасные божества – защитники веры стали менее устрашающими. Сутры (буддийские тексты) писали золотом и серебром на бумаге глубокого синего тона, прекрасной каллиграфии текста часто предшествовала небольшая иллюстрация. Наиболее популярные направления буддизма и связанные с ними божества отражают предпочтения аристократии и постепенный отход от суровых идеалов раннего буддизма.

Атмосфера этого времени и его произведения частично связаны и с прекращением формальных отношений с Китаем в 894. Буддизм в Китае в это время подвергался гонениям, и коррумпированный танский двор находился в состоянии упадка. Последовавшее за этим прекращением связей замкнутое островное существование побудило японцев обратиться к собственной культуре и выработать новый, более чистый японский стиль. Действительно, светская живопись 10–12 вв. была почти полностью японской – и в технике, и в композиции и сюжетах. Отличительной особенностью этих японских свитков, называвшихся ямато-э, было преобладание сюжетов энги (происхождение, история). В то время как на китайских свитках чаще всего изображалась необъятная удивительная природа, панорамы гор, потоков, скал и деревьев, а люди представлялись относительно незначительными, на повествовательных свитках японцев в рисунке и тексте главным был человек. Ландшафт играл лишь роль фона для рассказываемой истории, подчиненного главному действующему лицу или лицам. Многие свитки представляли собой рисованные летописи жизни известных буддийских проповедников или исторических деятелей, их путешествия и военные походы. Другие повествовали о романтических эпизодах из жизни знати и придворных.

Явно своеобразный стиль ранних свитков происходил от простых набросков тушью на страницах буддийских тетрадей. Это искусные рисунки, карикатурно передающие человеческое поведение через образы животных: обезьяна в монашеской одежде, поклоняющаяся надутой лягушке, состязания между зайцами, обезьянами и лягушками. Эти и другие свитки позднего Хэйана послужили основой более сложных повествовательных свитков развитого стиля 13–14 вв.

Период Камакура

(1185–1392). Конец 12 в. принес серьезные изменения в политическую и религиозную жизнь Японии и, конечно, в ее искусство. Элегантность и эстетизм двора Киото сменился или, в традициях «особого» правления, «получил дополнение» в виде нового, сурового и мужественного правления – сёгуната Камакура. Хотя столицей номинально оставался Киото, сёгун Минамото-но Ёритомо (1147–1199) учредил свою штаб-квартиру в городе Камакура и всего за 25 лет установил жесткую систему военной диктатуры и феодализма. Буддизм, который стал столь сложным и ритуализованным, что был малопонятен для простых мирян, также претерпел серьезные изменения, отнюдь не обещавшие покровительства искусствам. Секта Йодо («Чистая Земля»), разновидность почитания Будды Амида, под руководством Хонэна Сёнина (1133–1212) реформировала иерархию будд и божеств и дала надежду на спасение всем, кто просто верил в Амида. Эта доктрина легко достижимого рая позже была упрощена другим монахом, Синраном (1173–1262), основателем секты Син, признававшей, что снисхождение Амиды столь велико, что нет необходимости в совершении религиозных актов, достаточно просто повторять заклинание «Наму Амида Бутсу» (первое слово означает «подчиняться»; вторые два – «Будда Амида»). Такой простой способ спасения души был крайне привлекателен, и сейчас им пользуются миллионы. Поколением позже воинствующий проповедник Нитирен (1222–1282), именем которого названа секта, отказался от этой упрощенной формы религии. Его последователи почитали Сутру Лотоса, которая не обещала мгновенного и безусловного спасения. В проповедях он нередко касался политических тем, а его убеждения и предлагаемые реформы церкви и государства пришлись по душе новому воинскому классу в Камакуре. Наконец, философия дзэн, возникшая еще в 8 в., начала играть все большую роль в буддийской мысли этого периода. Дзэн подчеркивала важность медитации и презрение к любым изображениям, которые могли помешать человеку в его стремлении соединиться с богом.

Итак, это было время, когда религиозная мысль ограничила количество произведений живописи и скульптуры, прежде необходимых для культа. Тем не менее в период Камакура были созданы одни из прекраснейших произведений японского искусства. Стимулом служила присущая японцам любовь к искусству, но ключ к разгадке – в отношении народа к новым вероучениям, а не в догматах как таковых. Действительно, сами произведения подсказывают причину своего создания, ведь многие из этих полных жизни и энергии скульптур и живописных произведений – портреты. Хотя философия дзэн могла счесть обычные предметы религиозного культа преградой на пути к просветлению, традиция почитания учителей была вполне приемлема. Портрет сам по себе не мог быть предметом поклонения. Такое отношение к портрету было свойственно не только дзэн-буддизму: многие служители секты Чистой Земли почитались почти как буддийские божества. Благодаря портрету даже появилась новая архитектурная форма – миэйдо, или портретная капелла. Бурное развитие реализма было полностью в духе времени.

Несмотря на то, что живописные портреты жрецов, очевидно, действительно являлись изображениями конкретных людей, они часто представляли собой переработки картин с изображением китайских основателей буддизма. Их рисовали проповедующими, рты открыты, руки жестикулируют; иногда изображались нищенствующие монахи, совершающие трудный путь во славу веры.

Одним из самых популярных сюжетов был райго (желанный приход), где изображался Будда Амида со своими спутниками, спускающийся на облаке, чтобы на смертном одре спасти душу верующего и перенести ее в рай. Краски таких изображений часто были усилены накладным золотом, а волнистые линии, развевающиеся накидки, клубящиеся облака придавали ощущение движения сошествию Будды.

Ункэй, работавший во второй половине 12 и начале 13 в., был автором новшества, которое облегчило резьбу по дереву, остававшемуся в период Камакура излюбленным материалом скульпторов. Прежде мастер был ограничен размерами и формой колоды или бревна, из которого вырезалась фигура. Руки и элементы одежды накладывались отдельно, но законченное произведение часто напоминало исходную цилиндрическую форму. В новой технике десятки мелких кусочков тщательно подгонялись друг к другу, образуя полую пирамиду, из которой затем подмастерья могли начерно вырезать фигуру. Скульптор получал в свое распоряжение более податливый материал и возможность создавать более сложные формы. Мускулистые храмовые стражи и божества в развевающихся накидках и одеждах казались более живыми еще и оттого, что в их глазные впадины стали вставлять хрусталь или стекло; статуи начали украшать позолоченной бронзой. Они стали более легкими и реже растрескивались по мере высыхания дерева. Упоминавшаяся деревянная статуя Куя Сёнина, работы Косё, сына Ункэя, демонстрирует высшее достижение реализма эпохи Камакура в портретной скульптуре. Действительно, скульптура в это время достигла апогея в своем развитии, и впоследствии она уже не занимала столь видного места в искусстве.

Светская живопись также отражала дух времени. Повествовательные свитки позднехэйанского периода в сдержанной колористической гамме и изящных линиях рассказывали о романтических эскападах принца Гэндзи или о развлечениях ведущих затворнический образ жизни придворных дам. Теперь яркими красками и энергичными мазками художники эпохи Камакура изображали битвы враждующих кланов, охваченные пламенем дворцы и испуганных людей, бегущих от нападающих войск. Даже когда на свитке разворачивалась религиозная история, изображение было не столько иконой, сколько историческим свидетельством о путешествиях святых людей и сотворенных ими чудесах. В оформлении этих сюжетов можно обнаружить растущую любовь к природе и восхищение родными пейзажами.

Муромати, или период Асикага

(1392–1568). В 1392, после более чем 50 лет раздоров, третий сёгун семейства Асикага, Йосимицу (1358–1408), вновь объединил страну. Местом расположения правительства снова стала номинальная столица Киото, где сёгуны Асикага в квартале Муромати построили свои дворцы. (Этот период называют то Муромати, то Асикага.) Военное время не пощадило многих храмов – хранилищ японского искусства, которые были сожжены вместе с находившимися там сокровищами. Страна была жестоко разорена, и даже мир не принес большого облегчения, так как враждующие кланы, добиваясь успеха, раздавали милости по своей прихоти. Казалось бы, ситуация была крайне неблагоприятной для развития искусства, однако в действительности сёгуны Асикага покровительствовали ему, особенно в 15–16 вв., когда процветала живопись.

Наиболее значительным явлением искусства этого времени были монохромные поэтические изображения тушью, поощрявшиеся дзэн-буддизмом и находившиеся под влиянием китайских образцов династий Сун и Юань. В период династии Мин (1368–1644) с Китаем были возобновлены контакты, и Йосимицу, коллекционер и покровитель искусств, поощрял коллекционирование и изучение китайской живописи. Она стала образцом и отправной точкой для одаренных художников, которые легкими и беглыми мазками кисти рисовали пейзажи, птиц, цветы, изображения священнослужителей и мудрецов. Японская живопись этого времени характеризуется экономностью линии; художник словно извлекает квинтэссенцию изображаемого сюжета, предоставляя взору зрителя наполнить его деталями. Переходы серой и блестящей черной туши в этих картинах очень близки философии дзэн, которая, безусловно, вдохновляла их авторов. Хотя это вероучение достигло значительного влияния еще при военной власти Камакура, оно продолжало быстро распространяться в 15–16 вв., когда возникли многочисленные дзэнские монастыри. Проповедуя в основном идею «самоспасения», оно не связывало спасение с Буддой, но более полагалась на суровую самодисциплину человека для достижения внезапного интуитивного «просветления», объединяющего его с абсолютом. Экономное, но смелое использование туши и асимметричная композиция, в которой неокрашенные части бумаги играли значительную роль в изображениях идеализированных ландшафтов, мудрецов и ученых, соответствовали этой философии.

Одним из наиболее знаменитых представителей направления суми-э, стиля монохромной живописи тушью, был Сэссю (1420–1506), дзэнский священник, чья долгая и плодотворная жизнь обеспечила ему длительное почитание. В конце жизни он стал применять манеру хабоку (быстрой туши), которая, в противоположность зрелому стилю, требовавшему четких, экономных мазков, доводила традицию монохромной живописи почти до абстракции.

На этот же период приходится деятельность семьи художников Кано и развитие их стиля. По выбору сюжетов и использованию туши он был близок к китайскому, однако по выразительным средствам оставался японским. Кано при поддержке сёгуната стал «официальной» школой или художественным стилем живописи и процветал еще и в 19 в.

Наивная традиция ямато-э продолжала жить в произведениях школы Тоса, второго важного направления японской живописи. На самом деле в это время обе школы, Кано и Тоса, были тесно связаны, их объединял интерес к современной жизни. Мотонобу Кано (1476–1559), один из выдающихся художников этого периода, не только выдал свою дочь за известного художника Тоса, но и писал в его манере.

В 15–16 вв. появилось всего несколько достойных внимания произведений скульптуры. Надо отметить, однако, что развитие драмы ноо, с ее разнообразием настроений и эмоций, открыло перед скульпторами новое поле деятельности – они вырезали маски для актеров. В классической японской драме, исполнявшейся аристократией и для аристократии, актеры (один или более) носили маски. Они передавали гамму чувств от страха, тревоги и растерянности до сдержанной радости. Некоторые маски были так великолепно вырезаны, что малейший поворот головы актера вызывал тонкие изменения выражения чувств. Замечательные образцы этих масок хранились годами в семьях, для членов которых они были изготовлены.

Период Момояма

(1568–1615). В 1593 великий военный диктатор Хидэёси построил свой замок на Момояме, «Персиковом Холме», и этим именем принято определять период в 47 лет от падения сёгуната Асикага до утверждения Токугава, или периода Эдо, в 1615. Это было время доминирования совершенно нового воинского класса, чье большое богатство способствовало процветанию искусства. Впечатляющие замки с обширными залами для аудиенций и длинными коридорами вошли в моду в конце 16 в. и требовали украшений, соответствующих их величию. Это было время суровых и мужественных людей, и новые покровители, в отличие от прежней аристократии, не особенно интересовались интеллектуальными поисками или тонкостями мастерства. К счастью, новое поколение художников вполне соответствовало своим покровителям. В этот период появились замечательные ширмы и подвижные панели яркого малинового, изумрудного, зеленого, фиолетового и синего цветов. Такие буйные цвета и декоративные формы, часто на золотом или серебряном фоне, были очень популярны в течение ста лет, а их создателей весьма справедливо называли «великими декораторами». Благодаря тонкому японскому вкусу пышный стиль не перерос в вульгарность, и даже когда сдержанность и недосказанность уступили место роскоши и декоративным излишествам, японцам удавалось сохранить элегантность.

Эйтоку Кано (1543–1590), один из первых великих художников этого периода, работал в стиле Кано и Тоса, расширив представления о рисунке первого и сочетая их с богатством красок второго. Хотя сохранилось всего несколько произведений, автором которых можно с уверенностью назвать Эйтоку, он считается одним из основателей стиля Момояма, и большинство из художников этого периода были его учениками или находились под его влиянием.

Эдо, или период Токугава

(1615–1867). Долгий период мира, наступивший для снова объединенной Японии, называется или временем Токугава, по фамилии правителя, или Эдо (современный Токио), поскольку в 1603 этот город стал новым центром власти. Два знаменитых генерала непродолжительного периода Момояма, Ода Нобунага (1534–1582) и Тойотоми Хидэёси (1536–1598), при помощи военных действий и дипломатии сумели наконец примирить могущественные кланы и воинствующее духовенство. Со смертью Хидэёси в 1598 власть перешла к Иэясу Токугава (1542–1616), который завершил начатые совместно мероприятия. Решительная битва при Сэкигахара в 1600 укрепила позиции Иэясу, падение замка Оска в 1615 сопровождалось окончательным крахом дома Хидэёси и установлением безраздельного владычества сёгуната Токугава.

Мирное правление Токугава длилось 15 поколений и завершилось лишь в 19 в. Это был в основном период политики «закрытых дверей». Декретом 1640 иностранцам был запрещен доступ в Японию, а японцы не могли выезжать за границу. Единственная коммерческая и культурная связь была с голландцами и китайцами через порт Нагасаки. Как и в другие периоды изоляции, наблюдался подъем национальных чувств и возникновение в конце 17 в. так называемой школы жанровой живописи и гравюры.

Быстро растущая столица Эдо стала центром не только политической и деловой жизни островной империи, но и центром искусств и ремесел. Требование, чтобы даймё, провинциальные феодалы, в течение определенной части каждого года находились в столице, порождало потребность в новых, в том числе дворцовых сооружениях, а значит, и в художниках для их убранства. Одновременно возникший класс богатых, но не принадлежащих к аристократии купцов оказывал новое и часто непрофессиональное покровительство художникам.

Искусство раннего периода Эдо отчасти продолжает и разрабатывает стиль Момояма, усиливая в нем тенденции к роскоши и великолепию. Продолжает развиваться унаследованное от предшествующего периода богатство причудливых образов и полихромия. Этот декоративный стиль достиг наивысшего расцвета в последней четверти 17 в. в т.н. эру Генроку периода Токугава (1688–1703). В японском декоративном искусстве он не имеет параллелей по экстравагантности и богатству цвета и декоративных мотивов в живописи, тканях, лаке, в художественных мелочах – атрибутах роскошного образа жизни.

Поскольку речь идет об относительно позднем периоде истории, неудивительно, что сохранились имена многих художников и их произведения; здесь возможно назвать лишь несколько наиболее выдающихся. Среди представителей декоративной школы, живших и работавших в периоды Момояма и Эдо, – Хоннами Коэцу (1558–1637) и Нономура Сотацу (ум. 1643). Их работы демонстрируют замечательное чувство рисунка, композиции и цвета. Коэцу, талантливый керамист и художник лаковых изделий, был известен красотой своей каллиграфии. Вместе с Сотацу они создавали модные в то время поэмы на свитках. В этом сочетании литературы, каллиграфии и живописи изображения не были простыми иллюстрациями: они создавали или предполагали настроение, соответствующее восприятию текста. Огата Корин (1658–1716) был одним из наследников декоративного стиля и вместе со своим младшим братом Огата Кэндзан (1663–1743) довел его технику до совершенства. Кэндзан, более известный как керамист, чем как художник, обжигал сосуды с нанесенными на них рисунками своего знаменитого старшего брата. Возрождение этой школы в начале 19 в. поэтом и художником Сакаи Хоицу (1761–1828) было последним всплеском декоративного стиля. Красивые свитки и ширмы Хорицу сочетали чувство рисунка Корина с интересом к природе, присущим натурализму школы Маруяма, что выразилось в богатстве цвета и декоративных мотивов, присущем более раннему периоду, которое сдерживалось великолепием и изяществом мазка.

Вместе с полихромным декоративным стилем продолжал оставаться популярным традиционный рисунок тушью школы Кано. В 1622 Кано Танъю (1602–1674) был назначен придворным художником сёгуна и вызван в Эдо. С его назначением на эту должность и созданием школы живописи Кано в Эдо, в Кобикито, наступил полувековой период художественного лидерства этой традиции, который вернул семейству Кано выдающееся положение и сделал произведения периода Эдо наиболее значительными в живописи Кано. Несмотря на популярность расписанных золотом и яркими красками ширм, создававшихся «великими декораторами» и соперниками, Танъю благодаря силе своего таланта и официальному положению смог сделать популярной среди знати живопись возрожденной школы Кано. К традиционным особенностям школы Кано Танъю добавил мощь и простоту, основанную на жесткой прерывистой линии и продуманном расположении элементов композиции на большой свободной поверхности.

Новое направление, в котором главной чертой был интерес к природе, стало преобладать в конце 18 в. Маруяма Окё (1733–1795), глава новой школы, был крестьянином, затем стал священнослужителем и наконец художником. Первые два занятия не принесли ему ни счастья, ни успеха, зато как художник он достиг больших высот и считается основателем реалистической школы Маруяма. Он учился у мастера школы Кано Исида Ютэи (ум. ок. 1785); на основе привозных голландских гравюр он постиг западную технику перспективного изображения, а иногда просто копировал эти гравюры. Он изучал также китайские стили времен династий Сун и Юань, в том числе тонкий и реалистичный стиль Чэнь Суаня (1235–1290) и Шен Нанпина; последний жил в Нагасаки в начале 18 в. Окё сделал много работ с натуры, и его научные наблюдения послужили базой для восприятия природы, на котором основывалась школа Маруяма.

Кроме интереса к натурализму в 18 в. возобновилось влияние китайской художественной традиции. Представители этого направления тяготели к живописной школе художников-ученых эпохи Мин (1368–1644) и Цин (1644–1912), хотя, вероятно, их представления о современном состоянии искусства в Китае были ограниченны. Искусство этой японской школы называлось будзинга (искусство образованных людей). Одним из наиболее влиятельных мастеров, работавших в стиле будзинга, был Икэно Тайга (1723–1776), известный художник и каллиграф. Для его зрелого стиля характерны толстые контурные линии, заполненные легкими перистыми штрихами светлых тонов и туши; он писал и широкими, свободными мазками черной туши, изображая склоненные под ветром и дождем стволы бамбука. Короткими изогнутыми линиями он достигал эффекта, напоминающего гравюры, в изображении туманных гор над окруженным лесом озером.

17 в. породил еще одно замечательное направление искусства периода Эдо. Это так называемое укиё-э (картины меняющегося мира) – жанровые сцены, создававшиеся простым народом и для него. Ранние укиё-э появились в старой столице Киото и были в основном живописными. Но центр их изготовления скоро переместился в Эдо, и внимание мастеров сосредоточилось на гравюре на дереве. Тесная связь гравюры на дереве с укиё-э привела к неверному представлению, что гравюра на дереве была открытием этого периода; на самом деле она возникла еще в 11 в. Такие ранние изображения носили вотивный характер, на них изображались основатели буддизма и божества, а в период Камакура некоторые повествовательные свитки воспроизводились с резных блоков. Однако особенно популярным искусство гравюры стало в период с середины 17 и вплоть до 19 в.

Предметами изображения гравюр укиё-э были прекрасные куртизанки веселых кварталов, любимые актеры и сцены из драм. Ранние, т.н. примитивные гравюры были исполнены в черном цвете, с сильными ритмичными волнистыми линиями, и отличались простым рисунком. Их иногда раскрашивали от руки в оранжево-красный цвет, называвшийся тан-э (ярко-красные картины), с отметками желто-горчичного и зеленого цветов. Некоторые из «примитивных» художников использовали ручную роспись, называвшуюся урусю-э (лаковая живопись), в которой темные участки усиливались и становились более яркими благодаря добавлению клея. Ранняя многоцветная гравюра, появившаяся в 1741 или 1742, называлась бэнидзури-э (малиновая гравюра) и обычно использовала три цвета – розово-красный, зеленый и иногда желтый. По-настоящему многоцветные гравюры, использовавшие всю палитру и называвшиеся нисики-э (парчовые изображения), появились в 1765.

Кроме создания отдельных оттисков многие из граверов иллюстрировали книги и зарабатывали изготовлением эротических иллюстраций в книгах и на свитках. Следует иметь в виду, что гравюра укиё-э складывалась из трех видов деятельности: это был труд рисовальщика, чье имя носил оттиск, резчика и печатника.

Родоначальником традиции создания гравюр укиё-э считается Хисикава Моронобу (ок. 1625–1694). Другие «примитивные» художники этого направления – Киёмасу (1694–1716) и группа Кайгэцудо (странное содружество художников, время существования которого остается неясным), а также Окумура Масанобу (1686–1764).

Художниками переходного периода, создавшими гравюру бэнидзури-э, были Исикава Тоёнобу (1711–1785), Тории Киёхиро (работал ок. 1751–1760) и Тории Киёмицу (1735–1785).

Произведения Судзуки Харунобу (1725–1770) открывают эпоху полихромной гравюры. Исполненные мягкими, почти нейтральными красками, населенные изящными дамами и галантными любовниками, гравюры Харунобу имели большой успех. Примерно в одно время с ним работали Кацукава Сюнсё (1726–1792), Тории Киенага (1752–1815) и Китагава Утамаро (1753–1806). Каждый из них внес свой вклад в развитие этого жанра; мастера довели гравюры с изображением изящных красавиц и знаменитых актеров до совершенства. За несколько месяцев в 1794–1795 таинственный Тосусаи Сараку создал потрясающе сильные и откровенно жестокие портреты актеров тех дней.

В первые десятилетия 19 в. этот жанр достиг зрелости и начал клониться к упадку. Кацусика Хокусай (1760–1849) и Андо Хиросигэ (1797–1858) – величайшие мастера эпохи, творчество которых соединяет закат искусства гравюры 19 в. и его новое возрождение в начале 20 в. Оба были в первую очередь пейзажистами, фиксировавшими в своих гравюрах события современной жизни. Блестящее владение техникой резчиков и печатников позволяло передавать в гравюре прихотливые линии и малейшие оттенки заходящего солнца или поднимающегося на заре тумана.

Реставрация Мэйдзи и современный период.

Часто бывает так, что древнее искусство того или иного народа бедно именами, датами и сохранившимися произведениями, поэтому какие-либо суждения можно выносить лишь с большой осторожностью и условностью. Однако судить о современном искусстве не менее трудно, поскольку мы лишены исторической перспективы, чтобы верно оценить масштаб какого-либо направления или художника и его творчества. Изучение японского искусства не представляет исключения, и самое большее, что можно сделать, это представить панораму современного искусства и сделать некоторые условные предварительные выводы.

Во второй половине 19 в. были вновь открыты для торговли японские порты, на политической сцене произошли серьезные изменения. В 1868 был упразднен сёгунат и восстановлено правление императора Мэйдзи. Официальная столица и резиденция императора были перенесены в Эдо, а сам город стал называться Токио (восточная столица).

Как это случалось и в прошлом, конец национальной изоляции вызвал большой интерес к достижениям других наций. В это время японцы совершили огромный скачок в сфере науки и техники. В художественном отношении начало эпохи Мэйдзи (1868–1912) демонстрирует приятие всего западного, включая технику. Однако это рвение продолжалось недолго, и за ним последовал период ассимиляции, возникновения новых форм, сочетающих возвращение к собственным традициям и новые западные веяния.

Среди художников приобрели известность Кано Хогай (1828–1888), Симомура Кандзан (1873–1916), Такэути Сэйхо (1864–1924) и Томиока Тэссай (1836–1942). Первые трое придерживались традиционного японского стиля и сюжетов, хотя и стремились проявить оригинальность в настроении и технике. Сэйхо, например, работал в спокойной и консервативной атмосфере Киото. Его ранние произведения созданы в натуралистической манере Маруяма, но позже он много путешествовал по Китаю и испытал глубокое влияние китайской живописи тушью. Его поездки по музеям и ведущим художественным центрам Европы также оставили след в его работах. Из всех выдающихся художников этого времени только один Томиока Тэссай близко подошел к разработке нового стиля. В его энергичных и полных силы произведениях грубые искривленные неровные линии и пятна черной туши сочетаются с тонко выписанными участками цвета. В более поздние годы некоторые молодые художники, работавшие маслом, добились успеха там, где их деды потерпели неудачу. Первые попытки работы с этим непривычным материалом напоминали парижские холсты и не отличались ни особой ценностью, ни специфически японскими чертами. Однако в настоящее время создаются работы исключительной привлекательности, в которых через абстрактные темы просвечивает характерное японское чувство цвета и уравновешенности. Другие художники, работая с более естественной и традиционной тушью и иногда используя каллиграфию как исходный мотив, создают энергичные абстрактные произведения в блестящих черных тонах с оттенками серого.

Как и в период Эдо, в 19–20 вв. скульптура не была популярной. Но и в этой области представители современного поколения, обучавшиеся в Америке и Европе, экспериментировали весьма успешно. Небольшие бронзовые скульптуры, абстрактные по форме и со странными названиями, демонстрируют свойственное японцам чувство линии и цвета, что проявляется в использовании мягкой зеленой или теплой коричневой патины; резьба по дереву свидетельствует о любви японцев к фактуре материала.

Сосаку ханга, японская «творческая печать», появилась лишь в первое десятилетие 20 в., но как особое направление искусства она затмила все другие области современного искусства. Эта современная гравюра, строго говоря, не является преемницей более старой гравюры на дереве укиё-э; они различаются по стилю, сюжетам и способам создания. Художники, многие из которых находились под сильным влиянием западной живописи, осознали важность собственного художественного наследия и нашли в дереве подходящий материал для выражения своих творческих идеалов. Мастера ханга не только рисуют, но и вырезают изображения на деревянных блоках и сами их печатают. Хотя в этом виде искусства наивысшие достижения связаны с работами на дереве, применяются все современные западные техники гравюры. Эксперименты с листьями, бечевками и «найденными предметами» в некоторых случаях позволяют создать уникальные эффекты фактуры поверхности. Вначале мастера этого направления были вынуждены добиваться признания: ведь даже лучшие достижения школы укиё-э художники-интеллектуалы связывали с неграмотной толпой и считали плебейским искусством. Такие художники, как Онти Косиро, Хирацука Унъити и Маэкава Сэмпан, много сделали для того, чтобы вернуть уважение к гравюре и утвердить это направление как достойную ветвь изящных искусств. Они привлекли много молодых художников в свою группу, и граверы сейчас исчисляются сотнями. Среди мастеров этого поколения, достигших признания в Японии и на Западе, – Адзэти Умэтаро, Мунаката Сико, Ямагучи Ген и Сайто Киёси. Это мастера, чье новаторство и бесспорный талант позволили им занять достойное положение среди ведущих художников Японии. Многие из их ровесников и других, более молодых художников ханга, тоже создали замечательные гравюры; то, что мы не упоминаем здесь их имена, не означает низкой оценки их творчества.

ДЕКОРАТИВНО-ПРИКЛАДНОЕ ИСКУССТВО, АРХИТЕКТУРА И САДЫ

В предыдущих разделах речь шла преимущественно о живописи и скульптуре, которые в большинстве стран считаются главными видами изобразительного искусства. Может быть, несправедливо относить в конец статьи декоративное искусство и народные ремесла, искусство садов и архитектуру – формы, которые составляли важную и неотъемлемую часть японского искусства. Однако, возможно, за исключением архитектуры, они требуют особого рассмотрения вне связи с общей периодизацией японского искусства и с изменениями стиля.

Керамика и фарфор.

К наиболее важным видам декоративно-прикладного искусства в Японии относятся керамика и фарфор. Керамическое искусство естественно делится на две категории. Прекрасный полихромный фарфор Имари, Набэсима и Какиэмон получил название от мест производства, и его богатая роспись на кремовой или голубовато-белой поверхности предназначалась для знати и придворных кругов. Процесс изготовления настоящего фарфора стал известен в Японии в конце 16 или начале 17 в.; тарелки и чаши с гладкой глазурью, с асимметричным или напоминающим парчу рисунком, ценятся как на родине, так и на Западе.

В отличие от фарфора в грубой посуде из глины или каменной массы невысокого качества, характерной для Сино, Орибэ и Бидзена, внимание акцентируется на материале, казалось бы небрежном, но продуманном расположении декоративных элементов. Создававшиеся под влиянием концепций дзэн-буддизма, такие сосуды были очень популярны в интеллектуальных кругах и широко использовались, особенно в чайных церемониях. Во многих чашках, чайниках и чайницах, атрибутах искусства чайной церемонии, воплотилась сама суть дзэн-буддизма: жесткая самодисциплина и строгая простота. В период расцвета японского декоративного искусства талантливые художники Корин и Кэндзан занимались декором керамических изделий. Следует вспомнить, что слава Кэндзана связана более с его талантом керамиста, а не живописца. Некоторые из наиболее простых типов и техник изготовления сосудов происходят из традиций народного ремесла. Современные мастерские, продолжая старые традиции, изготавливают прекрасные изделия, восхищающие своей элегантной простотой.

Лаковые изделия.

Уже в 7–8 вв. лак был известен в Японии. От этого времени сохранились крышки шкатулок, украшенные изображениями людей и геометрическими мотивами, нанесенными тонкими золотыми линиями. Мы уже говорили о важности техники сухого лака для скульптуры 8–9 вв.; в это же время и позднее делались декоративные предметы типа шкатулок для писем или коробочек для благовоний. В период Эдо эти изделия изготавливались в большом количестве и с наиболее пышным декором. Роскошно украшенные коробочки для завтраков, для пирожных, для благовоний и лекарств, называвшиеся инро, отражали богатство и любовь к роскоши, присущие этому времени. Поверхность предметов украшалась узорами из золотого и серебряного порошка, кусочков золотой фольги, отдельно или в комбинации с инкрустациями раковинами, перламутром, сплавом олова и свинца и т.п.; эти узоры контрастировали с лакированной красной, черной или коричневой поверхностью. Иногда рисунки для лаков делали художники, например Корин и Коэцу, однако вряд ли они лично участвовали в этих работах.

Мечи.

Японцы, как уже было сказано, в течение значительного периода своей истории были народом воинов; оружие и доспехи считались предметами первой необходимости для большой части населения. Меч был гордостью мужчины; как сам клинок, так и все остальные части меча, особенно рукоятка (цуба), украшались в различных техниках. Цуба из железа или бронзы украшали инкрустациями из золота и серебра, покрывали резьбой или отделывали и тем, и другим. На них изображали пейзажи или фигуры людей, цветы или фамильные гербы (мон). Все это дополняло работу изготовителей мечей.

Ткани.

Богатые узорчатые шелковые и другие ткани, любимые двором и духовенством во времена пышности и изобилия, а также простые ткани с почти примитивным рисунком, характерным для народного искусства, также являются выражением национального японского таланта. Достигнув высшего расцвета в богатую эпоху Генроку, искусство текстиля вновь расцвело в современной Японии. В нем идеи и искусственные волокна с Запада удачно сочетаются с традиционными расцветками и декоративными мотивами.

Сады.

В последние десятилетия интерес к японским садам и архитектуре усилился благодаря более широкому знакомству западной публики с этими формами искусства. Сады в Японии занимают особое место; они являются выражением и символом высоких религиозных и философских истин, и эти неясные, символические обертоны, сочетающиеся с очевидной красотой садов, вызывают интерес западного мира. Нельзя сказать, что религиозные или философские идеи были главной причиной создания садов, но при планировании и создании сада художник-планировщик обдумывал такие элементы, созерцание которых приведет зрителя к размышлению о различных философских истинах. Здесь созерцательный аспект дзэн-буддизма воплощается в группе необычных камней, волнах выровненного граблями песка и гравия, сочетающихся с дерном, или растениях, расположенных так, что ручеек за ними то исчезает, то вновь появляется, – все это побуждает зрителя самостоятельно завершить заложенные при сооружении сада идеи. Предпочтение неясному намеку перед доходчивым объяснением характерно для философии дзэн. Продолжением этих идей стали популярные сейчас на Западе карликовые деревья бонсай и крошечные садики в горшках.

Архитектура.

Главные архитектурные памятники Японии – это храмы, монастырские комплексы, феодальные замки и дворцы. С давних времен и по сей день дерево является главным строительным материалом и в большой степени определяет конструктивные особенности. Древнейшие религиозные постройки – святилища национальной японской религии синто; судя по текстам и рисункам, они были относительно простыми строениями с соломенной крышей, как и древние жилища. Храмовые постройки, возводившиеся после распространения буддизма и связанные с ним, по стилю и планировке основывались на китайских прототипах. Буддийская храмовая архитектура менялась в зависимости от времени, а декор и расположение построек были различными в разных сектах. Японские сооружения отличаются обширными залами с высокими крышами и сложной системой консолей, а их декор отражал вкус своего времени. Простая и величественная архитектура комплекса Хорюдзи, построенного близ Нара в начале 7 в., столь же характерна для периода Асука, как красота и элегантность пропорций Хоодо, «Зала феникса» в Удзи, отражающегося в Лотосовом озере, для эпохи Хэйан. Более сложные постройки периода Эдо приобрели дополнительные украшения в виде богато раскрашенных раздвижных дверей и ширм, изготовленных теми же «великими декораторами», которые украшали интерьеры окруженных рвами замков и дворцов феодалов.

Архитектура и сады Японии связаны настолько тесно, что могут считаться частями друг-друга. Особенно это справедливо в отношении построек и садовых домиков для чайной церемонии. Их открытость, простота и тщательно продуманная связь с ландшафтом и перспективой оказывают большое влияние на современную архитектуру Запада.

ВЛИЯНИЕ ЯПОНСКОГО ИСКУССТВА НА ЗАПАД

В течение всего одного века искусство Японии стало известно на Западе и оказало на него значительное влияние. Были и более ранние контакты (например, голландцы вели торговлю с Японией через порт Нагасаки), однако предметы, доходившие до Европы в 17 в., были в основном произведениями прикладного искусства – фарфор и лаковые изделия. Их охотно коллекционировали как диковинки и копировали различными способами, но эти предметы декоративного экспорта не отражали сути и качества японского искусства и даже породили у японцев нелестное представление о западном вкусе.

Впервые западная живопись испытала прямое влияние японского искусства в Европе в 1862 во время огромной Международной выставки в Лондоне. Представленные на Парижской выставке пятью годами позже японские гравюры на дереве вновь возбудили большой интерес. Сразу же возникло несколько частных коллекций гравюр. Дега, Мане, Моне, Гоген, Ван Гог и другие восприняли японские цветные гравюры как откровение; часто отмечается легкое, но всегда распознаваемое влияние японской гравюры на импрессионистов. Американцев Уистлера и Мэри Кассат привлекли сдержанность линии и яркие колористические пятна гравюр и живописи укиё-э.

Открытие Японии для иностранцев в 1868 породило увлечение всеми западными вещами подряд и заставило японцев отвернуться от их собственной богатой культуры и художественного наследия. В это время многие прекрасные живописные произведения и скульптуры были проданы и оказались в западных музеях и частных коллекциях. Выставки этих предметов познакомили Запад с Японией и стимулировали интерес к путешествиям на Дальний Восток. Безусловно, оккупация Японии американскими войсками в конце Второй мировой войны открыла более широкие, чем раньше, возможности для знакомства и более глубокого изучения японских храмов и их сокровищ. Этот интерес отразился и в посещаемости американских музеев. Интерес к Востоку вообще вызвал организацию выставок произведений японского искусства, отобранных из японских государственных и частных коллекций и привезенных в Америку и Европу.

Научные исследования последних десятилетий сделали много для опровержения мнения, что японское искусство является лишь отражением китайского, а многочисленные японские публикации на английском языке познакомили Запад с идеалами Востока.



Наверняка Вы много раз слышали о необъяснимых тайнах квантовой физики и квантовой механики . Её законы завораживают мистикой, и даже сами физики признаются, что до конца не понимают их. С одной стороны, любопытно понять эти законы, но с другой стороны, нет времени читать многотомные и сложные книги по физике. Я очень понимаю Вас, потому что тоже люблю познание и поиск истины, но времени на все книги катастрофически не хватает. Вы не одиноки, очень многие любознательные люди набирают в поисковой строке: «квантовая физика для чайников, квантовая механика для чайников, квантовая физика для начинающих, квантовая механика для начинающих, основы квантовой физики, основы квантовой механики, квантовая физика для детей, что такое квантовая механика». Именно для Вас эта публикация .

Вам станут понятны основные понятия и парадоксы квантовой физики. Из статьи Вы узнаете:

• Что такое квантовая физика и квантовая механика?
• Что такое интерференция?
• Что такое квантовая запутанность (или Квантовая телепортация для чайников)? (см. статью )
• Что такое мысленный эксперимент «Кот Шредингера»? (см. статью )

Квантовая механика — это часть квантовой физики.

Почему же так сложно понять эти науки? Ответ прост: квантовая физика и квантовая механика (часть квантовой физики) изучают законы микромира. И законы эти абсолютно отличаются от законов нашего макромира. Поэтому нам трудно представить то, что происходит с электронами и фотонами в микромире.

Пример отличия законов макро- и микромиров : в нашем макромире, если Вы положите шар в одну из 2-х коробок, то в одной из них будет пусто, а в другой - шар. Но в микромире (если вместо шара - атом), атом может находиться одновременно в двух коробках. Это многократно подтверждено экспериментально. Не правда ли, трудно это вместить в голове? Но с фактами не поспоришь.

Ещё один пример. Вы сфотографировали быстро мчащуюся красную спортивную машину и на фото увидели размытую горизонтальную полосу, как будто-машина в момент фото находилась с нескольких точках пространства. Несмотря на то, что Вы видите на фото, Вы всё равно уверены, что машина в ту секунду, когда Вы ёё фотографировали находилась в одном конкретном месте в пространстве . В микро же мире всё не так. Электрон, который вращается вокруг ядра атома, на самом деле не вращается, а находится одновременно во всех точках сферы вокруг ядра атома. Наподобие намотанного неплотно клубка пушистой шерсти. Это понятие в физике называется «электронным облаком» .

Небольшой экскурс в историю. Впервые о квантовом мире учёные задумались, когда в 1900 году немецкий физик Макс Планк попытался выяснить, почему при нагревании металлы меняют цвет. Именно он ввёл понятие кванта. До этого учёные думали, что свет распространяется непрерывно. Первым, кто серьёзно воспринял открытие Планка, был никому тогда неизвестный Альберт Энштейн. Он понял, что свет – это не только волна. Иногда он ведёт себя, как частица. Энштейн получил Нобелевскую премию за своё открытие, что свет излучается порциями, квантами. Квант света называется фотоном (фотон, Википедия ) .

Для того, чтобы легче было понять законы квантовой физики и механики (Википедия) , надо в некотором смысле абстрагироваться от привычных нам законов классической физики. И представить, что Вы занырнули, как Алиса, в кроличью нору, в Страну чудес.

А вот и мультик для детей и взрослых. Рассказывает о фундаментальном эксперименте квантовой механики с 2-мя щелями и наблюдателем. Длится всего 5 минут. Посмотрите его перед тем, как мы углубимся в основные вопросы и понятия квантовой физики.

Квантовая физика для чайников видео . В мультике обратите внимание на «глаз» наблюдателя. Он стал серьёзной загадкой для учёных-физиков.

Что такое интерференция?

В начале мультика было показано на примере жидкости, как ведут себя волны – на экране за пластиной со щелями появляются чередующиеся тёмные и светлые вертикальные полосы. А в случае, когда в пластину «стреляют» дискретными частицами (например, камушками), то они пролетают сквозь 2 щели и попадают на экран прямо напротив щелей. И «рисуют» на экране только 2 вертикальные полосы.

Интерференция света – это «волновое» поведение света, когда на экране отображается много чередующихся ярких и тёмных вертикальных полос. Еще эти вертикальные полосы называются интерференционной картиной .

В нашем макромире мы часто наблюдаем, что свет ведёт себя, как волна. Если поставить руку напротив свечи, то на стене будет не чёткая тень от руки, а с расплывающимися контурами.

Итак, не так уж всё и сложно! Нам сейчас вполне понятно, что свет имеет волновую природу и если 2 щели освещать светом, то на экране за ними мы увидим интерференционную картину. Теперь рассмотрим 2-й эксперимент. Это знаменитый эксперимент Штерна-Герлаха (который провели в 20-х годах прошлого века).

В установку, описанную в мультике, не светом светили, а «стреляли» электронами (как отдельными частицами). Тогда, в начале прошлого века, физики всего мира считали, что электроны – это элементарные частицы материи и должны иметь не волновую природу, а такую же, как камушки. Ведь электроны – это элементарные частицы материи, правильно? То есть, если ими «бросать» в 2 щели, как камушками, то на экране за прорезями мы должны увидеть 2 вертикальные полоски.

Но… Результат был ошеломляющий. Учёные увидели интерференционную картину – много вертикальных полосок. То есть электроны, как и свет тоже могут иметь волновую природу, могут интерферировать. А с другой стороны стало понятно, что свет не только волна, но немного и частица — фотон (из исторической справки в начале статьи мы узнали, что за это открытие Энштейн получил Нобелевскую премию).

Может помните, в школе нам рассказывали на физике про «корпускулярно-волновой дуализм» ? Он означает, что когда речь идет об очень маленьких частицах (атомах, электронах) микромира, то они одновременно и волны, и частицы

Это сегодня мы с Вами такие умные и понимаем, что 2 выше описанных эксперимента – стрельба электронами и освещение щелей светом – суть одно и тоже. Потому что мы стреляем по прорезям квантовыми частицами. Сейчас мы знаем, что и свет, и электроны имеют квантовую природу, являются и волнами, и частицами одновременно. А в начале 20-го века результаты этого эксперимента были сенсацией.

Внимание! Теперь перейдём к более тонкому вопросу.

Мы светим на наши щели потоком фотонов (электронов) – и видим за щелями на экране интерференционную картину (вертикальные полоски). Это ясно. Но нам интересно увидеть, как пролетает каждый из электронов в прорези.

Предположительно, один электрон летит в левую прорезь, другой – в правую. Но тогда должны на экране появиться 2 вертикальные полоски прямо напротив прорезей. Почему же получается интерференционная картина? Может электроны как-то взаимодействуют между собой уже на экране после пролёта через щели. И в результате получается такая волновая картина. Как нам за этим проследить?

Будем бросать электроны не пучком, а по одному. Бросим, подождём, бросим следующий. Теперь, когда электрон летит один, он уже не сможет взаимодействовать на экране с другими электронами. Будем регистрировать на экране каждый электрон после броска. Один-два конечно не «нарисуют» нам понятной картины. Но когда по одному отправим в прорези их много, то заметим…о ужас – они опять «нарисовали» интерференционную волновую картину!

Начинаем медленно сходить с ума. Ведь мы ожидали, что будет 2 вертикальные полоски напротив щелей! Получается, что когда мы бросали фотоны по одному, каждый из них проходил, как бы через 2 щели одновременно и интерферировал сам с собой. Фантастика! Вернёмся к пояснению этого феномена в следующем разделе.

Что такое спин и суперпозиция?

Мы теперь знаем, что такое интерференция. Это волновое поведение микро частиц – фотонов, электронов, других микро частиц (давайте для простоты с этого момента называть их фотонами).

В результате эксперимента, когда мы бросали в 2 щели по 1 фотону, мы поняли, что он пролетает как будто через две щели одновременно. Иначе как объяснить интерференционную картину на экране?

Но как представить картину, что фотон пролетает сквозь две щели одновременно? Есть 2 варианта.

• 1-й вариант: фотон, как волна (как вода) «проплывает» сквозь 2 щели одновременно
• 2-й вариант: фотон, как частица, летит одновременно по 2-м траекториям (даже не по двум, а по всем сразу)

В принципе, эти утверждения равносильны. Мы пришли к «интегралу по траекториям». Это формулировка квантовой механики от Ричарда Фейнмана.

Кстати, именно Ричарду Фейнману принадлежит известное выражение, что уверенно можно утверждать, что квантовую механику не понимает никто

Но это его выражение работало в начале века. Но мы то теперь умные и знаем, что фотон может вести себя и как частица, и как волна. Что он может каким-то непонятным для нас способом пролетать одновременно через 2 щели. Поэтому нам легко будет понять следующее важное утверждение квантовой механики:

Строго говоря, квантовая механика говорит нам, что такое поведение фотона – правило, а не исключение. Любая квантовая частица находится, как правило, в нескольких состояниях или в нескольких точках пространства одновременно .

Объекты макромира могут находится только в одном определенном месте и в одном определенном состоянии. Но квантовая частица существует по своим законам. И ей и дела нет до того, что мы их не понимаем. На этом — точка.

Нам остаётся просто признать, как аксиому, что «суперпозиция» квантового объекта означает то, что он может находится на 2-х или более траекториях одновременно, в 2-х или более точках одновременно

То же относится и к другому параметру фотона – спину (его собственному угловому моменту). Спин — это вектор. Квантовый объект можно представить как микроскопический магнитик. Мы привыкли, что вектор магнита (спин) либо направлен вверх, либо вниз. Но электрон или фотон опять говорят нам: «Ребята, нам плевать, к чему Вы привыкли, мы можем быть в обоих состояниях спина сразу (вектор вверх, вектор вниз), точно так же, как мы можем находиться на 2-х траекториях одновременно или в 2-х точках одновременно!».

Что такое «измерение» или «коллапс волновой функции»?

Нам осталось немного — понять ещё, что такое «измерение» и что такое «коллапс волновой функции».

Волновая функция — это описание состояния квантового объекта (нашего фотона или электрона).

Предположим, у нас есть электрон, он летит себе в неопределённом состоянии, спин его направлен и вверх, и вниз одновременно . Нам надо измерить его состояние.

Измерим при помощи магнитного поля: электроны, у которых спин был направлен по направлению поля, отклонятся в одну сторону, а электроны, у которых спин направлен против поля — в другую. Ещё фотоны можно направлять в поляризационный фильтр. Если спин (поляризация) фотона +1 – он проходит через фильтр, а если -1, то нет.

Стоп! Вот тут у Вас неизбежно возникнет вопрос: до измерения ведь у электрона не было какого-то конкретного направления спина, так? Он ведь был во всех состояниях одновременно?

В этом-то и заключается фишка и сенсация квантовой механики . Пока Вы не измеряете состояние квантового объекта, он может вращаться в любую сторону (иметь любое направление вектора собственного углового момента – спина). Но в момент, когда Вы измерили его состояние, он как будто принимает решение, какой вектор спина ему принять.

Вот такой крутой этот квантовый объект – сам принимает решение о своём состоянии. И мы не можем заранее предсказать, какое решение он примет, когда влетит в магнитное поле, в котором мы его измеряем. Вероятность того, что он решит иметь вектор спина «вверх» или «вниз» – 50 на 50%. Но как только он решил – он находится в определённом состоянии с конкретным направлением спина. Причиной его решения является наше «измерение»!

Это и называется «коллапсом волновой функции» . Волновая функция до измерения была неопределённой, т.е. вектор спина электрона находился одновременно во всех направлениях, после измерения электрон зафиксировал определённое направление вектора своего спина.

Внимание! Отличный для понимания пример-ассоциация из нашего макромира:

Раскрутите на столе монетку, как юлу. Пока монетка крутиться, у нёё нет конкретного значения — орёл или решка. Но как только Вы решите «измерить» это значение и прихлопните монету рукой, вот тут-то и получите конкретное состояние монеты – орёл или решка. А теперь представьте, что это монета принимает решение, какое значение Вам «показать» – орёл или решка. Примерно также ведёт себя и электрон.

А теперь вспомните эксперимент, показанный в конце мультика. Когда фотоны пропускали через щели, они вели себя, как волна и показывали на экране интерференционную картину. А когда учёные захотели зафиксировать (измерить) момент пролёта фотонов через щель и поставили за экраном «наблюдателя», фотоны стали вести себя, не как волны, а как частицы. И «нарисовали» на экране 2 вертикальные полосы. Т.е. в момент измерения или наблюдения квантовые объекты сами выбирают, в каком состоянии им быть.

Фантастика! Не правда ли?

Но это ещё не всё. Наконец-то мы добрались до самого интересного.

Но… мне кажется, что получится перегруз информации, поэтому 2 эти понятия мы рассмотрим в отдельных постах:

• Что такое ?
• Что такое мысленный эксперимент .

А сейчас, хотите, чтобы информация разложилась по полочкам? Посмотрите документальный фильм, подготовленный Канадским институтом теоретической физики. В нём за 20 минут очень кратко и в хронологическом порядке Вам поведают о всех открытиях квантовой физики, начиная с открытия Планка в 1900 году. А затем расскажут, какие практические разработки выполняются сейчас на базе знаний по квантовой физике: от точнейших атомных часов до суперскоростных вычислений квантового компьютера. Очень рекомендую посмотреть этот фильм.

До встречи!

Желаю всем вдохновения для всех задуманных планов и проектов!

P.S.2 Пишите Ваши вопросы и мысли в комментариях. Пишите, какие ещё вопросы по квантовой физике Вам интересны?

P.S.3 Подписывайтесь на блог - форма для подписки под статьёй.

Думаю, можно сказать, что никто не понимает квантовую механику

Физик Ричард Фейнман

Высказывание о том, что изобретение полупроводниковых приборов было революцией, не будет преувеличением. Это не только впечатляющее технологическое достижение, но оно также проложило путь для событий, которые навсегда изменяют современное общество. Полупроводниковые приборы применяются во всевозможных устройствах микроэлектроники, в том числе и в компьютерах, отдельных видах медицинского диагностического и лечебного оборудования, популярных телекоммуникационных устройствах.

Но за этой технологической революцией стоит даже больше, революция в общей науке: область квантовой теории . Без этого прыжка в понимании естественного мира, развитие полупроводниковых приборов (и более продвинутых разрабатываемых электронных устройств) никогда бы не удалось. Квантовая физика - это невероятно сложный раздел науки. В данной главе дается лишь краткий обзор. Когда ученые уровня Фейнмана говорят, что «никто не понимает [это]», вы можете быть уверены, что это действительно сложная тема. Без базового понимания квантовой физики или, по крайней мере, понимания научных открытий, которые привели к их разработке, невозможно понять, как и почему работают полупроводниковые электронные приборы. Большинство учебников по электронике пытаются объяснить полупроводники с точки зрения «классической физики», в результате делая их еще более запутанными для понимания.

Многие из нас видели диаграммы моделей атомов, которые похожи на рисунок ниже.

Атом Резерфорда: отрицательные электроны вращаются вокруг небольшого положительного ядра

Крошечные частицы материи, называемые протонами и нейтронами , составляют центр атома; электроны вращаются как планеты вокруг звезды. Ядро несет положительный электрический заряд, благодаря наличию протонов (нейтроны не имеют никакого электрического заряда), в то время как уравновешивающий отрицательный заряд атома находится в движущихся по орбите электронах. Отрицательные электроны притягиваются к положительным протонам, как планеты притягиваются силой притяжения к Солнцу, однако орбиты стабильны, благодаря движению электронов. Мы обязаны этой популярной моделью атома работе Эрнеста Резерфорда, который примерно в 1911 году экспериментально определил, что положительные заряды атомов сосредоточены в крошечном, плотном ядре, а не равномерно распределены по диаметру, как ранее предполагал исследователь Дж. Дж. Томсон.

Эксперимент Резерфорда по рассеянию заключается в бомбардировке тонкой золотой фольги положительно заряженными альфа-частицами, как показано на рисунке ниже. Молодые аспиранты Х. Гейгер и Э. Марсден получили неожиданные результаты. Траектория движения некоторых альфа-частиц была отклонена на большой угол. Некоторые альфа-частицы были рассеяны в обратном направлении, под углом почти на 180°. Большинство частиц прошло через золотую фольгу, не изменив траекторию пути, будто фольги и не было совсем. Факт того, что несколько альфа-частиц испытывали большие отклонения в траектории движения, указывает на присутствие ядер с небольшим положительным зарядом.

Рассеяние Резерфорда: пучок альфа-частиц рассеивается тонкой золотой фольгой

Хотя модель атома Резерфорда подтверждалась экспериментальными данными лучше, чем модель Томсона, она всё еще была неидеальна. Были предприняты дальнейшие попытки определения структуры атома, и эти усилия помогли проложить путь для странных открытий квантовой физики. Сегодня наше понимание атома немного сложнее. Тем не менее, несмотря на революцию квантовой физики и ее вклад в наше понимание строения атома, изображение солнечной системы Резерфорда в качестве структуры атом, прижилось в массовом сознании до такоей степени, что оно сохраняется в областях образования, даже если оно неуместно.

Рассмотрим это краткое описание электронов в атоме, взятое из популярного учебника по электронике:

Вращающиеся отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру, которое приводит нас к вопросу о том, почему электроны не летят в ядро атом. Ответ в том, что вращающиеся электроны остаются на своей стабильной орбите из-за двух равных, но противоположных сил. Центробежная сила, действующая на электроны, направлена наружу, а сила притяжения зарядов пытается притянуть электроны к ядру.

В соответствии с моделью Резерфорда, автор считает электроны твердыми кусками материи, занимающими круглые орбиты, их притяжение внутрь к противоположно заряженному ядру уравновешивается их движением. Использование термина «центробежная сила» технически неверно (даже для вращающихся на орбитах планет), но это легко простить из-за популярного принятия модели: на самом деле, не существует такого понятия, как сила, отталкивающая любое вращающееся тело от центра его орбиты. Кажется, что это так потому, что инерция тела стремиться сохранить его движение по прямой линии, а так как орбита является постоянным отклонением (ускорением) от прямолинейного движения, есть постоянное инерционное противодействие к любой силе, притягивающей тело к центру орбиты (центростремительной), будь то гравитация, электростатическое притяжения, или даже натяжение механической связи.

Тем не менее, реальная проблема с этим объяснением, в первую очередь, заключается в идее электронов, движущихся по круговым орбитам. Проверенный факт, что ускоренные электрические заряды испускают электромагнитное излучение, этот факт был известен даже во времена Резерфорда. Так как вращательное движение является формой ускорения (вращающийся объект в постоянном ускорении, уводящем объект от нормального прямолинейного движения), электроны во вращающемся состоянии должны выбрасывать излучение, как грязь от буксующего колеса. Электроны, ускоренные по круговым траекториям, в ускорителях частиц, называемых синхротронами , как известно, делают это, и результат называется синхротронное излучение . Если бы электроны теряли энергию таким способом, их орбиты, в конечном счете, нарушились бы, и в результате они столкнулись бы с положительно заряженным ядром. Тем не менее, внутри атомов этого обычно не происходит. Действительно, электронные «орбиты» удивительно устойчивы в широком диапазоне условий.

Кроме того, эксперименты с «возбужденными» атомами показали, что электромагнитная энергия излучается атомом только на определенных частотах. Атомы «возбуждаются» внешними воздействиями, такими как свет, как известно, чтобы поглотить энергию и вернуть электромагнитные волны на определенных частотах, как камертон, который не звонит на определенной частоте, пока его не ударят. Когда свет, излучаемый возбужденным атомом, делится призмой на составные частоты (цвета), обнаруживаются отдельные линии цветов в спектре, картина спектральных линий является уникальной для химического элемента. Это явление обычно используется для идентификации химических элементов, и даже для измерения пропорций каждого элемента в соединении или химической смеси. Согласно солнечной системе атомной модели Резерфорда (относительно электронов, как кусков материи, свободно вращающихся на орбите с каким-то радиусом) и законам классической физики, возбужденные атомы должны вернуть энергию в практически бесконечном диапазоне частот, а не на избранных частотах. Другими словами, если модель Резерфорда была правильной, то не было бы эффекта «камертона», и цветовой спектр, излучаемый любым атомом, выглядел бы как непрерывная полоса цветов, а не как несколько отдельных линий.

Боровская модель атома водорода (с орбитами, нарисованными в масштабе) предполагает нахождение электронов только на дискретных орбитах. Электроны, переходящие с n=3,4,5 или 6 на n=2, отображаются на серии спектральных линий Бальмера

Исследователь по имени Нильс Бор попытался улучшить модель Резерфорда, после ее изучения в лаборатории Резерфорда в течение нескольких месяцев в 1912 году. Пытаясь согласовать результаты других физиков (в частности, Макса Планка и Альберта Эйнштейна), Бор предположил, что каждый электрон обладал определенным, конкретным количеством энергии, и что их орбиты распределяются таким образом, что каждый из них может занимать определенные места вокруг ядра, как шарики, зафиксированные на круговых дорожках вокруг ядра, а не как свободно двигающиеся спутники, как предполагалось ранее (рисунок выше). В знак уважения к законам электромагнетизма и ускоряющих зарядов Бор ссылался на «орбиты», как на стационарные состояния , чтобы избежать трактования, что они были подвижны.

Хотя амбициозная попытка Бора переосмысления строения атома, которое ближе согласовывалось с экспериментальными данными, и была важной вехой в физике, но не была завершена. Его математический анализ лучше предсказывал результаты экспериментов по сравнению с анализами, производимых согласно предыдущим моделям, но еще оставались без ответов вопросы о том, почему электроны должны вести себя таким странным образом. Утверждение, что электроны существовали в стационарных квантовых состояниях вокруг ядра, соотносилось с экспериментальными данными лучше, чем модель Резерфорда, но не говорило, что заставляет электроны принимать эти особые состояния. Ответ на этот вопрос должен был прийти от другого физика Луи де Бройля спустя примерно десять лет.

Де Бройль предположил, что электроны, как фотоны (частицы света), обладают и свойствами частиц, и свойствами волн. Опираясь на это предположение, он предположил, что анализ вращающихся электронов с точки зрения волн подходит лучше, чем с точки зрения частиц, и может дать больше понимания об их квантовой природе. И действительно, в понимании был совершен еще один прорыв.

Струна, вибрирующая на резонансной частоте между двумя фиксированными точками, образует стоячую волну

Атом, согласно де Бройлю, состоял из стоячих волн, явление, хорошо известное физикам в различных формах. Как дернутая струна музыкального инструмента (рисунок выше), вибрирующая на резонансной частоте, с «узлами» и «антиузлами» в стабильных местах вдоль своей длины. Де Бройль представил электроны вокруг атомов в виде волн, изогнутых в круг (рисунок ниже).

«Вращающийся» электроны, как стоячая волна вокруг ядра, (a) два цикла в орбите, (b) три цикла в орбите

Электроны могут существовать только на определенных, конкретных «орбитах» вокруг ядра, потому что они являются единственными расстояниями, на которых концы волны совпадают. При любом другом радиусе волна будет разрушительно сталкиваться сама с собой и, таким образом, перестанет существовать.

Гипотеза де Бройля дала как математическое обеспечение, так и удобную физическую аналогию для объяснения квантовых состояний электронов внутри атома, но его модель атома была всё еще неполной. В течение нескольких лет физики Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер, работая независимо друг от друга, трудились над концепцией корпускулярно-волнового дуализма де Бройля, чтобы создать более строгие математические модели субатомных частиц.

Этому теоретическому продвижению от примитивной модели стоячей волны де Бройля к моделям матрицы Гейзенберга и дифференциального уравнения Шредингера было дано название квантовая механика, она ввела довольно шокирующую характеристику в мир субатомных частиц: признак вероятности, или неопределенности. По новой квантовой теории, было невозможно определить точное положение и точный импульс частицы в один момент. Популярное объяснение этого «принципа неопределенности» заключалось в том, что существовала погрешность измерения (то есть, пытаясь точно измерить положение электрона, вы мешаете его импульсу, и, следовательно, не можете знать, что было до начала измерения положения, и наоборот). Сенсационный вывод квантовой механики заключается в том, что частицы не имеют точных положений и импульсов, и из-за связи этих двух величин их совокупная неопределенность никогда не уменьшится ниже определенного минимального значения.

Эта форма связи «неопределенности» существует и в других областях, кроме квантовой механики. Как обсуждалось в главе «Сигналы переменного тока смешанной частоты» тома 2 этой серии книг, есть взаимоисключающие связи между уверенностью в данных временной области формы сигнала и его данными в частотной области. Проще говоря, чем больше мы знаем его составляющие частоты, тем менее точно мы знаем его амплитуду во времени, и наоборот. Цитирую себя:

Сигнал бесконечной длительности (бесконечное количество циклов) может быть проанализирован с абсолютной точностью, но чем меньше циклов доступно компьютеру для анализа, тем меньше точность анализа... Чем меньше периодов сигнала, тем меньше точность его частоты. Принимая эту концепцию до ее логической крайности, короткий импульс (даже не полный период сигнала) на самом деле не имеет определенной частоты, представляет собой бесконечный диапазон частот. Данный принцип является общим для всех волновых явлений, а не только для переменных напряжений и токов.

Чтобы точно определить амплитуду изменяющегося сигнала, мы должны измерить его в очень короткий промежуток времени. Однако выполнение этого ограничивает наши знания о частоте волны (волна в квантовой механике не должна быть подобно синусоидальной волне; такое подобие является частным случаем). С другой стороны, чтобы определить частоту волны с большой точностью, мы должны измерять его в течение большого количества периодов, а значит, мы потеряем из виду его амплитуду в любой заданный момент. Таким образом, мы не можем одновременно знать мгновенную амплитуду и все частоты любой волны с неограниченной точностью. Еще одна странность, эта неопределенность гораздо больше неточности наблюдателя; она находится в самой природе волны. Это не так, хотя можно бы, учитывая соответствующие технологии, обеспечить точные измерения и мгновенной амплитуды, и частоты одновременно. В буквальном смысле, волна не может точную мгновенную амплитуду и точную частоту одновременно.

Минимальная неопределенность положения частицы и импульса, выраженная Гейзенбергом и Шредингером, не имеет ничего общего с ограничением в измерении; скорее это внутреннее свойство природы корпускулярно-волнового дуализма частицы. Следовательно, электроны на самом деле не существуют в своих «орбитах» как точно определенные частицы материи или даже как точно определенные формы волн, а скорее как «облака» - технический термин волновой функции распределения вероятности, как если бы каждый электрон был «рассеян» или «размазан» в диапазоне положений и импульсов.

Этот радикальный взгляд на электроны, как на неопределенные облака поначалу противоречит изначальному принципу квантовых состояний электронов: электроны существуют в дискретных, определенных «орбитах» вокруг ядра атома. Этот новый взгляд, в конце концов, был открытием, которое привело к образованию и объяснению квантовой теории. Как странно кажется, что теория, созданная для объяснения дискретного поведения электронов, заканчивается, объявив, что электроны существуют как «облака», а не как отдельные кусочки материи. Тем не менее, квантовое поведение электронов зависит не от электронов, имеющих определенные значения координат и импульса, а от других свойств, называемых квантовыми числами . В сущности, квантовая механика обходится без распространенных понятий абсолютного положения и абсолютного момента, а заменяет их абсолютными понятиями таких типов, у которых нет аналогов в общей практике.

Даже если электроны, как известно, существуют в бесплотных, «облачных» формах распределенной вероятности, а не в виде отдельных частей материи, эти «облака» имеют несколько другие характеристики. Любой электрон в атоме может быть описан четырьмя числовыми мерами (упомянутыми ранее квантовыми числами), которые называются главное (радиальное) , орбитальное (азимутальное) , магнитное и спиновое числа. Ниже представлен краткий обзор значения каждого из этих чисел:

Главное (радиальное) квантовое число : обозначается буквой n , это число описывает оболочку, на которой пребывает электрон. Электронная «оболочка» представляет собой область пространства вокруг ядра атома, на которой электроны могут существовать, соответствуя моделям стабильной «стоячей волны» де Бройля и Бора. Электроны могут «прыгать» с оболочки на оболочку, но не могут существовать между ними.

Главное квантовое число должно быть положительным целым числом (большим или равным 1). Другими словами, главное квантовое число электрона не может быть 1/2 или -3. Эти целые числа были выбраны не произвольно, а через экспериментальные доказательства светового спектра: разные частоты (цвета) света, излучаемые возбужденными атомами водорода, следуют математической зависимости, зависящей от конкретных целых значений, как показано на рисунке ниже.

Каждая оболочка обладает способностью удерживать несколько электронов. В качестве аналогии для электронных оболочек можно привести концентрические ряды сидений в амфитеатре. Так же, как человек, сидящий в амфитеатре, должен выбрать ряд, чтобы сесть (он не может сесть между рядов), электроны должны «выбрать» конкретную оболочку, чтобы «сесть». Как и ряды в амфитеатре, крайние оболочки удерживают больше электронов по сравнению с оболочками ближе к центру. Также электроны стремятся найти наименьшую доступную оболочку, как люди в амфитеатре ищут место, ближайшее к центральной сцене. Чем выше номер оболочки, тем больше энергии у электронов на ней.

Максимальное количество электронов, которое какая-либо оболочка может удерживать, описывается уравнение 2n 2 , где n - главное квантовое число. Таким образом, первая оболочка (n = 1) может содержать 2 электрона; вторая оболочка (n = 2) - 8 электронов; и третья оболочка (n = 3) - 18 электронов (рисунок ниже).

Главное квантовое число n и максимальное количество электронов связаны формулой 2(n 2). Орбиты не в масштабе.

Электронные оболочки в атоме были обозначаются буквами, а не цифрами. Первая оболочка (n = 1) была обозначена K, вторая оболочка (n = 2) L, третья оболочка (n = 3) M, четвертая оболочка (n = 4) N, пятая оболочка (n = 5) O, шестая оболочка (n = 6) P, и седьмая оболочка (n = 7) B.

Орбитальное (азимутальное) квантовое число : оболочка, состоящая из подоболочек. Кому-то может быть удобнее думать о подоболочках как о простых секциях оболочек, как полосы делящие дорогу. Подоболочки гораздо более странны. Подоболочки - это области пространства, где могут существовать электронные «облака», и на самом деле различные подоболочки имеют различные формы. Первая подоболочка в форме шара (рисунок ниже (s)), который имеет смысл, когда визуализируется в виде электронного облака, окружающего ядро атома в трех измерениях.

Вторая подоболочка напоминает гантель, состоящую из двух «лепестков», соединенных в одной точке недалеко от центра атома (рисунок ниже (p)).

Третья подоболочка обычно напоминает набор из четырех «лепестков», сгруппированных вокруг ядра атома. Эти формы подоболочек напоминают графические изображения диаграмм направленности антенн с лепестками, похожими на луковицы, простирающимися от антенны в различных направлениях (рисунок ниже (d)).

Орбитали:
(s) трехкратная симметричность;
(p) Показана: p x , одна из трех возможных ориентаций (p x , p y , p z), вдоль соответствующих осей;
(d) Показана: d x 2 -y 2 похожа на d xy , d yz , d xz . Показана: d z 2 . Количество возможных d-орбиталей: пять.

Допустимыми значениями орбитального квантового числа являются положительные целые числа, как и для главного квантового числа, но также включают в себя ноль. Эти квантовые числа для электронов обозначаются буквой l. Количество подоболочек равно главному квантовому числу оболочки. Таким образом, первая оболочка (n = 1) имеет одну подоболочку с номером 0; вторая оболочка (n = 2) имеет две подоболочки с номерами 0 и 1; третья оболочка (n = 3) имеет три подоболочки с номерами 0, 1 и 2.

Старое соглашение описания подоболочек использовало буквы, а не цифры. А этом формате, первая подоболочка (l = 0) обозначалась s, вторая подоболочка (l = 1) обозначалась p, третья подоболочка (l = 2) обозначалась d, и четвертая подоболочка (l = 3) обозначалась f. Буквы пришли от слов: sharp , principal , diffuse и fundamental . Вы по-прежнему можете увидеть эти обозначения во многих периодических таблицах, используемые для обозначения электронной конфигурации внешних (валентных ) оболочек атомов.

(a) представление атома серебра по Бору,
(b) орбитальное представление Ag с разделением оболочек на подоболочки (орбитальное квантовое число l).
Данная диаграмма не подразумевает ничего о фактическом положении электронов, а представляет только энергетические уровни.

Магнитное квантовое число : Магнитное квантовое число для электрона классифицирует, ориентацию фигуры подоболочки электрона. «Лепестки» подоболочек могут быть направлены в нескольких направлениях. Эти различные ориентации называются орбиталями. Для первой подоболочки (s; l = 0), которая напоминает сферу, «направление» не указывается. Для второй (p; l = 1) подоболочки в каждой оболочке, которая напоминает гантель, указывающую в трех возможных направлениях. Представьте три гантели, пересекающиеся в начале координат, каждая направлена вдоль своей оси в трехосной системе координат.

Допустимые значения для данного квантового числа состоят из целых чисел, начиная от -l до l, а обозначается данное число как m l в атомной физике и l z в ядерной физике. Чтобы рассчитать количество орбиталей в любой подоболочке, необходимо удвоить номер подоболочки и добавить 1, (2∙l + 1). Например, первая подоболочка (l = 0) в любой оболочке содержит одну орбиталь с номером 0; вторая подоболочка (l = 1) в любой оболочке содержит три орбитали с номерами -1, 0 и 1; третья подоболочка (l = 2) содержит пять орбиталей с номерами -2, -1, 0, 1 и 2; и так далее.

Как и главное квантовое число, магнитное квантовое число возникло прямо из экспериментальных данных: эффект Зеемана, разделение спектральных линий, подвергая ионизированный газ воздействию магнитного поля, отсюда и название «магнитное» квантовое число.

Спиновое квантовое число : как и магнитное квантовое число, данное свойство электронов атома было обнаружено с помощью экспериментов. Тщательное наблюдение спектральных линий показало, что каждая линия была на самом деле парой очень близко расположенных линий, было предположение, что эта так называемая тонкая структура была результатом каждого электрона, «вращающегося» вокруг своей оси, как планета. Электроны с разным «вращением» отдавали бы немного отличающиеся частоты света при возбуждении. Концепция вращающегося электрона в настоящее время устарела, будучи более подходящей для (неправильного) взгляда на электроны, как на отдельные частицы материи, а не как на «облака», но название осталось.

Спиновые квантовые числа обозначаются как m s в атомной физике и s z в ядерной физике. На каждой орбитали на каждой подоболочке в каждой оболочке может быть два электрона, один со спином +1/2, а другой со спином -1/2.

Физик Вольфганг Паули разработал принцип, объясняющий упорядоченность электронов в атоме в соответствии с этими квантовыми числами. Его принцип, называемый принципом запрета Паули , утверждает, что два электрона в одном атоме не могут занимать одинаковые квантовые состояния. То есть, каждый электрон в атоме имеет уникальный набор квантовых чисел. Это ограничивает число электронов, которые могут занимать какую-либо орбиталь, подоболочку и оболочку.

Здесь показано расположение электронов в атоме водорода:

С одним протоном в ядре, атом принимает один электрон для своего электростатического баланса (положительный заряд протона в точности уравновешивается отрицательным зарядом электрона). Этот электрон находится на нижней оболочке (n = 1), первой подоболочке (l = 0), на единственной орбитали (пространственная ориентация) этой подоболочки (m l = 0), с значением спина 1/2. Общий метод описания этой структуры выполняется с помощью перечисления электронов в соответствии с их оболочками и подоболочками согласно соглашению, называемому спектроскопическим обозначением . В этом обозначении, номер оболочки показывается как целое число, подоболочка как буква (s,p,d,f), и общее количество электронов в подоболочке (все орбитали, все спины) как верхний индекс. Таким образом, водород с его единственным электроном, размещенным на базовом уровне, описывается как 1s 1 .

Переходя к следующему атому (по порядку атомного номера), мы получаем элемент гелий:

Атом гелия состоит из двух протонов в ядре, а это требует два электрона, чтобы сбалансировать двойной положительный электрический заряд. Так как два электрона - один со спином 1/2 и другой со спином -1/2 - находятся на одной орбитали, электронная структура гелия не требует дополнительных подоболочек или оболочек, чтобы удерживать второй электрон.

Тем не менее, атом, требующий три и более электрона, будет нуждаться в дополнительных подоболочках, чтобы удерживать все электроны, так как только два электрона могут находиться на нижней оболочке (n = 1). Рассмотрим следующий атом в последовательности увеличивающихся атомных номеров, литий:

Атом лития использует часть емкости L оболочки (n = 2). Эта оболочка на самом деле имеет общую емкость величиной восемь электронов (максимальная емкость оболочки = 2n 2 электронов). Если мы рассмотрим структуру атома с полностью заполненной L оболочкой, мы увидим, как все комбинации подоболочек, орбиталей и спинов заняты электронами:

Часто, при назначении атому спектроскопического обозначения, любые полностью заполненные оболочки пропускаются, а не заполненные оболочки и заполненные оболочки высшего уровня обозначаются. Например, элемент неон (показан на рисунке выше), который имеет две полностью заполненных оболочки, может быть спектрально описан просто как 2p 6 , а не как 1s 22 s 22 p 6 . Литий с его полностью заполненной K-оболочкой и единственным электроном на L-оболочке, может быть описан просто как 2s 1 , а не 1s 22 s 1 .

Пропуск полностью заполненных оболочек нижнего уровня выполняется не только для удобства записи. Он также иллюстрирует основной принцип химии: химическое поведение элемента в первую очередь определяется его незаполненными оболочками. И водород, и литий обладают на своих внешних оболочках одним электроном (as 1 и 2s 1 соответственно), то есть, оба элемента обладают схожими свойствами. Оба обладают высокой реакционной способностью, и вступают в реакции почти одинаковыми способами (связывание с аналогичными элементами в аналогичных условиях). Не имеет большого значения, что литий имеет полностью заполненную K-оболочку под почти свободной L-оболочкой: незаполненная L-оболочка - это та оболочка, которая и определяет его химическое поведение.

Элементы, имеющие полностью заполненные внешние оболочки, классифицируются как благородные и отличаются почти полным отсутствием реакции с другими элементами. Эти элементы классифицировались как инертные, когда считалось, что они совсем не вступают в реакции, но, как известно, они образуют соединения с другими элементами при определенных условиях.

Так как элементы с одинаковыми конфигурациями электронов в своих внешних оболочках имеют сходные химические свойства, Дмитрий Менделеев соответственных образом организовал химические элементы в таблице. Данная таблица известна как , и современные таблицы следуют этому общему виду, показанному на рисунке ниже.

Периодическая таблица химических элементов

Дмитрий Менделеев, русский химик, был первым, кто разработал периодическую таблицу элементов. Несмотря на то, что Менделеев организовал свою таблицу в соответствии с атомной массой, а не атомным номером, и создал таблицу, которая была, не столь полезна, как современные периодические таблицы, его разработка выступает в качестве отличного примера научного доказательства. Увидев закономерности периодичности (аналогичные химические свойства в соответствии с атомной массой), Менделеев выдвинул гипотезу, что все элементы должны вписываться в эту упорядоченную схему. Когда он обнаружил «пустые» места в таблице, он следовал логике существующего порядка и предположил существование еще неизвестных элементов. Последующее открытие этех элементов подтвердило научную правильность гипотезы Менделеева, дальнейшие открытия привели к тому виду периодической таблицы, которую мы используем сейчас.

Вот так должна работать наука: гипотезы ведут к логическими заключениями и принимаются, изменяются или отклоняются в зависимости от согласованности экспериментальных данных с их выводами. Любой дурак может сформулировать гипотезу постфактум, чтобы объяснить имеющиеся экспериментальные данные, и многие так и делают. Что отличается научную гипотезу от спекуляции постфактум, так это предсказание будущих экспериментальных данных, которые пока не собраны, и, возможно, опровержение в результате этих данных. Смело ведите гипотезу к ее логическому заключению(-ям) и попытка предсказать результаты будущих экспериментов это не догматический прыжок веры, а скорее публичная проверка этой гипотезы, открытый вызов противникам гипотезы. Другими словами, научные гипотезы всегда «рискованны» из-за попытки предсказать результаты еще не проведенных экспериментов, и поэтому могут быть опровергнуты, если эксперименты пройдут не так, как ожидалось. Таким образом, если гипотеза правильно предсказывает результаты повторных экспериментов, ее ложность опровергнута.

Квантовая механика, сначала как гипотезы, а затем в качестве теории, оказалась чрезвычайно успешной в прогнозировании результатов экспериментов, следовательно, получила высокую степень научного доверия. У многих ученых есть основания полагать, что это неполная теория, так как ее прогнозы больше правдивы на микрофизических масштабах, а не в макроскопических размерах, но, тем не менее, это чрезвычайно полезная теория для объяснения и прогнозирования взаимодействия частиц и атомов.

Как вы уже увидели в этой главе, квантовая физика имеет важное значение при описании и прогнозировании множества различных явлений. В следующем разделе мы увидим, ее значение в электрической проводимости твердых веществ, в том числе и полупроводников. Проще говоря, ничего в химии или в физике твердого тела не имеет смысла в популярной теоретической структуре электронов, существующих как отдельные частицы материи, кружащиеся вокруг ядра атом, как миниатюрные спутники. Когда электроны рассматриваются как «волновые функции», существующие в определенных, дискретных состояниях, которые регулярны и периодичны, тогда поведение вещества может быть объяснено.

Подведем итоги

Электроны в атомах существуют в «облаках» распределенной вероятности, а не как дискретные частицы материи, вращающиеся вокруг ядра, как миниатюрные спутники, как показывают распространенные примеры.

Отдельные электроны вокруг ядра атом стремятся к уникальным «состояниям», описываемым четырьмя квантовыми числами: главное (радиальное) квантовое число , известное как оболочка ; орбитальное (азимутальное) квантовое число , известное как подоболочка ; магнитное квантовое число , описывающее орбиталь (ориентацию подоболочки); и спиновое квантовое число , или просто спин . Эти состояния квантовые, то есть «между ними» нет условий для существования электрона, кроме состояний, которые вписываются в схему квантовой нумерации.

Гланое (радиальное) квантовое число (n) описывает базовый уровень или оболочку, на которой находится электрон. Чем больше это число, тем больше радиус электронного облака от ядра атома, и тем больше энергия электрона. Главные квантовые числа являются целыми числами (положительными целыми)

Орбитальное (азимутальное) квантовое число (l) описывает форму электронного облака в конкретной оболочке или уровне и часто известно, как «подоболочка». В любой оболочке столько подоболочек (форм электронного облака), каково главное квантовое число оболочки. Азимутальные квантовые числа - целые положительные числа, начинающиеся с нуля и заканчивающиеся числом, меньшим главного квантового числа на единицу (n - 1).

Магнитное квантовое число (m l) описывает, какую ориентацию имеет подоболочка (фигура электронного облака). Подоболочки могут допускать столько различных ориентаций, чему равен удвоенный номер подоболочки (l) плюс 1, (2l+1) (то есть, для l=1, m l = -1, 0, 1), и каждая уникальная ориентация называется орбиталью. Эти числа - целые числа, начинающиеся от отрицательного значения номера подоболочки (l) через 0 и заканчивающиеся положительным значением номера подоболочки.

Спиновое квантовое число (m s) описывает другое свойство электрона и может принимать значения +1/2 и -1/2.

Принцип запрета Паули говорит, что два электрона в атоме не могут разделять один и тот же набор квантовых чисел. Следовательно, может быть не более двух электронов на каждой орбитали (спин=1/2 и спин=-1/2), 2l+1 орбиталей в каждой подоболочке, и n подоболочек в каждой оболочке, и не более.

Спектроскопическое обозначение - это соглашение для обозначения электронной структуры атома. Оболочки показываются как целые числа, за ними следуют буквы подоболочек (s, p, d, f) с числами в верхнем индексе, обозначающими общее количество электронов, находящихся в каждой соответствующей подоболочке.

Химическое поведение атома определяется исключительно электронами в незаполненных оболочках. Оболочки низкого уровня, которые полностью заполнены мало или совсем не влияют на химические характеристики связывания элементов.

Элементы с полностью заполненными электронными оболочками почти полностью инертны, и называются благородными элементами (ранее были известны как инертные).

Теория элементарных частиц материи

1. ВСЕЛЕННАЯ, ЭТО ФОРМА СУЩЕСТВОВАНИЯ МАТЕРИИ, ЭТО БЕСКОНЕЧНОЕ ПРОСТРАНСТВО ВО ВСЕХ ИЗМЕРЕНИЯХ, С МАТЕРИЕЙ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕЙ В НЁМ СВОЁ БЫТИЕ.

2. МАТЕРИЯ ЭТО ВСЁ ТО, ЧТО ИМЕЕТ СВОЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ОБОЛОЧКУ.

3. ЭНЕРГИЯ ЭТО ХАРАКТЕРИСТИКА И МЕРА ДЕЙСТВИЯ МАТЕРИИ ИЛИ СПОСОБНОСТИ СОВЕРШИТЬ ДЕЙСТВИЕ.

4 .МАТЕРИАЛЬНОЕ ТЕЛО СОСТОИТ ИЗ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ МАТЕРИИ, ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ МАТЕРИИ СОСТОЯТ ИЗ ЧЕТЫРЁХ ВИДОВ КВАНТОВ МАТЕРИИ. ФОТОН ЭТО ДВИЖУЩИЙСЯ ВНЕ МАТЕРИАЛЬНОГО ТЕЛА КВАНТ МАТЕРИИ.

5 . КВАНТ МАТЕРИИ СОСТОИТ ИЗ ЯДРА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ.

6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА КВАНТА МАТЕРИИ СОСТОИТ ИЗ ЧЕТЫРЁХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ; КВАНТОВОГО (МЕХАНИЧЕСКОГО) (М), ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО (C), МАГНИТНОГО (B) И ГРАВИТАЦИОННОГО (U).

7. ОСНОВУ КВАНТА МАТЕРИИ СОСТАВЛЯЕТ ЯДРО. ЯДРО ЭТО ТВЁРДАЯ НЕИЗМЕНЯЕМАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЧАСТИЦЫ. ЯДРО ИМЕЕТ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ИЛИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД, СЕВЕРНЫЙ ИЛИ ЮЖНЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС. ЯДРО ПОКРЫВАЕТ ПЛАСТИЧНАЯ ОБОЛОЧКА (КВАНТОВОЕ ПОЛЕ).

8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ КВАНТА, ЭТО ПРОСТРАНСТВО ВОКРУГ ЯДРА, В КОТОРОМ ПРОЯВЛЯЮТСЯ СИЛЫ ЭТОГО ПОЛЯ.

9. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ КВАНТА МАТЕРИИ ЯВЛЯЮТСЯ ПРИНАДЛЕЖНОСТЬЮ КВАНТА МАТЕРИИ, ЕГО СОСТАВНОЙ ЧАСТЬЮ

10. КВАНТЫ МАТЕРИИ, РАЗНЯТСЯ; ЗНАКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА И ЗНКОМ СВОЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

11. ЗОНА ДЕЙСТВИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАЧИНАЕТСЯ СРАЗУ ОТ ЯДРА.

12 КВАНТ МАТЕРИИ ОБЛАДАЕТ ВНУТРЕННЕЙ (МЕХАНИЧЕСКОЙ) ЭНЕРГИЕЙ (М). СИЛЫ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ КВАНТА ПОЯВЛЯЕТСЯ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ (СЖАТИИ) ОБОЛОЧКИ ЕЁ ЯДРА М = k ΔV. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЧАСТИЦЫ МАТЕРИИ, ЭТО ПОТЕНЦИАЛ ЕЁ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

13. ОБОЛОЧКА ЯДРА КВАНТА МАТЕРИИ, ЕГО КВАНТОВОЕ ПОЛЕ. ОПРЕДЕЛЯЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЧАСТИЦЫ МАТЕРИИ. ЭТО ЩИТ ЯДРА КВАНТА МАТЕРИИ. ПРИ ДЕФОРМАЦИИ (СЖАТИИ ОБОЛОЧКИ) У НЕЁ ПРОЯВЛЯЮТСЯ ДИГРАВИТАЦИОННЫЕ, ДИМАГНИТНЫЕ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. ОБЪЕДИНЯЯСЬ МЕЖДУ СОБОЙ ГРАВИТАЦИОННЫМИ, МАГНИТНЫМИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ, КВАНТЫ МАТЕРИИ ОСТАЮТСЯ ИНДИВИДУУМАМИ. ПРИ СБЛИЖЕНИИ КВАНТОВ МАТЕРИИ, ОБОЛОЧКА ЯДРА ВСТАЁТ ПРЕГРАДОЙ НА ПУТИ ИХ СОЕДИНЕНИЯ И, ТЕМ САМЫМ, СПАСАЕТ КВАНТ ОТ УНИЧТОЖЕНИЯ. ЧЕМ БОЛЬШЕ ЯДРА ПРИБЛИЖАЮТСЯ ДРУГ К ДРУГУ, ТЕМ НАПРЯЖЁННЕЕ ОБОЛОЧКА, ТЕМ БОЛЕЕ УСИЛИВАЮТСЯ ЕЁ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ДИГРАВИТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА. ПРИ МАКСИМАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ (СЖАТИИ) ОБОЛОЧКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ДИГРАВИТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА НАСТОЛЬКО ВОЗРАСТАЮТ, ЧТО СИЛОВЫЕ ЛИНИИ, НИ МАГНИТНОГО, НИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО, НИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ, НЕ ПРОХОДЯТ СКВОЗЬ ОБОЛОЧКУ ЯДРА. КВАНТ МАТЕРИИ В ТАКОМ СОСТОЯНИИ НЕ ПРОЯВЛЯЕТ НИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, НИ МАГНИТНЫХ, НИ ГРАВИТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ, ОН ПРЕВРАЩАЕТСЯ В КВАНТИНО. ПРИ ИЗЛУЧЕНИИ ИЗ МАТЕРИАЛЬНОГО ТЕЛА, КВАНТИНО ПРЕВРАЩАЮТСЯ В ФОТОНЫ. С ТЕЧЕНИЕМ ВРЕМЕНИ, БЛАГОДАРЯ ИЗМЕНЕНИЮ СОСТОЯНИЯ ОБОЛОЧКИ ЯДРА, В КВАНТАХ ВОЗРОЖДАЮТСЯ ВСЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ.

14. СРАЗУ ЖЕ ЗА ЯДРОМ, В ЕГО ОБОЛОЧКЕ И ДАЛЬШЕ, РАСПОЛАГАЕТСЯ ЗОНА ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ЗА ЯДРОМ ЖЕ НАЧИНАЕТ СВОЁ ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОЕ И ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ПРОХОДЯТ СКВОЗЬ ОБОЛОЧКУ, СКВОЗЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ПРОСТИРАЮТСЯ ДАЛЬШЕ.

15. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ЭТО КОРОТКОДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОЛЯ, ИХ ДЕЙСТВИЕ ПРОЯВЛЯЕТСЯ В СЛУЧАЯХ ТЕСНОГО СБЛИЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И СОЕДИНЕНИИ ИХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ. СИЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИТЯГИВАЮТ РАЗНООИМЁННЫЕ ЗАРЯДЫ И ОТТАЛКИВАЮТ ОДНОНОИМЁННЫЕ…. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ЭТО ПОЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА.

16. ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ САМОЕ СИЛЬНОЕ И САМОЕ ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩЕЕ. ЭТО ПОЛЕ ОБЪЕДИНЕНИЯ МАТЕРИИ. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ НАПРАВЛЕНЫ К ЯДРУ КВАНТА.

17. ПОЛНАЯ ЭНЕРГИЯ КВАТА МАТЕРИИ (ФОТОНА) ВЫЧИСЛЯЕТСЯ ПО ФОРМУЛЕ Е кв =fU о + fC о + fB о +К+М; Е кв =fU о + fC о +fB о +К+ķΔV. Здесь f- коэффициент сжатия кванта равный V/V 0. V 0 это объём кванта в свободном состоянии, V объём кванта в сжатом состоянии, k- коэффициент упругости оболочки кванта, ΔV разность свободного и сжатого объёмов, К – энергия массы (кинетическая энергия, энергия инерции.)М- механическая энергия.

18. ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ ВЕЩЕСТВЕННОЙ МАТЕРИИ ЯВЛЯЮТСЯ ЭЛЕКТРОНЫ И ПОЗИТРОНЫ. ЭЛЕКТРОНЫ И ПОЗИТРОНЫ СОСТОЯТ ИЗ ОДНОГО ВИДА КВАНТОВ. (е + )=8,3х10 21 ɣ + , (е - )=8,3х10 21 ɣ- . ПРОТОН СОСТОИТ УЖЕ ИЗ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ. ЭЛЕКТРОНЫ И ПОЗИТРОНЫ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВОЙ АТОМОВ, АТОМЫ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВОЙ ВЕЩЕСТВА.

19. МАТЕРИАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ В ПРОСТРАНСТВЕ РАСПОЛАГАЮТСЯ ПО СВОЕМУ ЗАКОНУ q= (1 – R/R 0 ) δМn/4π 2 R 3 ТАК, ЧТО ЛЮБОЕ МАТЕРИАЛЬНОЕ ТЕЛО ИМЕЕТ СВОИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ (ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ОБОЛОЧКУ). ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА МАТЕРИАЛЬНОГО ТЕЛА ЭТО ЕЁ НЕОТЪЕМЛЕМАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ, ЭТО САМА МАТЕРИЯ, НО В ДРУГОМ СОСТОЯНИИ. ЕСЛИ В МАТЕРИАЛЬНОМ ТЕЛЕ КВАНТЫ МАТЕРИИ НАХОДЯТСЯ В СОСТАВЕ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ, ТЕСНО СВЯЗАННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ И ГРАВИТАЦИОННЫМИ СВЯЗЯМИ С ДРУГИМИ ТАКИМИ ЖЕ КВАНТАМИ, ТО В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ПОЛЕ МАТЕРИАЛЬНОГО ТЕЛА ЭТИ ЧАСТИЦЫ В БОЛЕЕ СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ – СОТОЯНИИ КВАНТА ПОЛЯ, ПРИ КОТОРОМ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ СВЯЗАНЫ ТОЛЬКО ГРАВИТАЦИОННО.

20. МАТЕРИЯ ОБЛАДАЕТ ВСЕМИ ВИДАМИ ЭНЕРГИИ; ЭНЕРГИИ БЕЗ МАТЕРИИ НЕТ. ЭНЕРГИЯ – НЕОТЪЕМЛЕМОЕ СВОЙСТВО ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ. КАЖДАЯ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА, КАЖДЫЙ КВАНТ МАТЕРИИ ОБЛАДАЕТ ВСЕМИ ВИДАМИ ЭНЕРГИИ. Е кв = М+C+В+U+К

21. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ МАТЕРИИ СОЗДАЮТ НЕОБХОДИМЫЕ УСИЛИЯ ДЛЯ ДЕЙСТВИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИИ.

22. МАССА ТЕЛА ЭТО КОЛИЧЕСТВО МАТЕРИИ В НЁМ СОДЕРЖАЩЕЙСЯ, НО ЭТО И МЕРА ЕГО ЭНЕРГИИ.

23. ВОЛНА ИЗЛУЧЕНИЯ ЭТО ОБЪЕДИНЁННЫЕ СВОИМИ ПОЛЯМИ, СОЗДАВШИЕ ОБЩЕЕ ПОЛЕ, ФОТОНЫ.

24. ИЗНАЧАЛЬНО КАЖДОЙ ЧАСТОТЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СООТВЕТСТВУЕТ СВОЯ ЭНЕРГИЯ ФОТОНОВ. УДЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ФОТОНОВ В ВОЛНЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ЧАСТОТЕ ИЗЛУЧЕНИЯ. ЧАСТОТА ИЗЛУЧЕНИЯ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ПЛОТНОСТИ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ МАТЕРИИ. СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ФОТОНОВ МЕНЯЕТСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОЛИЧЕСТВА В НИХ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ.

25. ДЛИНА ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ТЕМПУ УСКОРЕНИЯ ФОТОНОВ.

26. КВАНТЫ МАТЕРИИ ЖИВУТ ВСЕГДА (ВРЕМЯ ЖИЗНИ НЕ ИМЕЕТ ГРАНИЦ).

27. ВХОДЯ В РАЗЛИЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДРУГ С ДРУГОМ, ИЗМЕНЯЯСЬ, ПРОХОДЯ ПО КРУГУ ЧЕРЕЗ РАЗНЫЕ СТАДИИ; ГРАВИТОН → КВАНТ ПОЛЯ → КВАНТ МАТЕРИИ → ФОТОН → КВАНТ → КВАНТИНО → ФОТОН→ ГРАВИТОН… СОХРАНЯЯ ПРИ ЭТОМ СВОЮ ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬ, ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ МАТЕРИИ ОБРАЗУЮТ РАЗЛИЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛА. РАЗЛИЧНЫЕ СОЧЕТАНИЯ ЭТИХ ЧАСТИЦ ДАЮТ БЕСКОНЕЧНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ, ВЕЛИКОЛЕПИЕ И МНОГОГРАННОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ.

28. ЦАРСТВУЕТ ВО ВСЕЛЕННОЙ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАТЕРИИ. ОТКРЫТЫЙ МИХАИЛОМ ВАСИЛЬЕВИЧЕМ ЛОМОНОСОВЫМ… «МАТЕРИЯ НЕ ИСЧЕЗАЕТ И НЕ ПОЯВЛЯЕТСЯ ИЗ НИЧЕГО; КОЛИЧЕСТВО МАТЕРИИ ВО ВСЕЛЕННОЙ ЯВЛЯЕТСЯ ВЕЛИЧИНОЙ БЕСКОНЕЧНОЙ И ПОСТОЯННОЙ»

29. ГРАВИТАЦИЯ – ОСНОВНАЯ СИЛА, ДВИЖУЩАЯ МАТЕРИЕЙ. ОНА СОБИРАЕТ МАТЕРИЮ В КОСМИЧЕСКИЕ ТЕЛА, И ОНА ЖЕ РАЗБРАСЫВАЕТ МАТЕРИЮ ПО ВСЕЛЕННОЙ. Гравитационную энергию можно назвать «космической»

30. ВСЕЛЕННАЯ СУЩЕСТВУЕТ ВСЕГДА. ВСЕЛЕННАЯ НЕ РАСШИРЯЕТСЯ, НЕ СУЖАЕТСЯ, ОНА ПОСТОЯННО ИЗМЕНЯЕТСЯ. МАТЕРИЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ ПРОХОДИТ ПО КРУГУ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ, ПРЕВРАЩАЯСЬ, ВМЕСТЕ СО СВОЕЙ ЭНЕРГИЕЙ, ИЗ ОДНОГО ВИДА ОБРАЗОВАНИЙ В ДРУГОЙ; ТАКИМ ОБРАЗОМ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ КРУГОВОРОТ МАТЕРИИ И ЕЁ ЭНЕРГИИ ВО ВСЕЛЕННОЙ.

доказательства

Элементарные частицы материи

Общие сведения

Элементарные частицы в точном значении этого термина – первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. В понятии элементарные частицы в современной физике находит выражение идея о первообразных сущностях, определяющих все известные свойства материального мир а идея, зародившаяся на ранних этапах становления естествознания и всегда игравшая важную роль в его развитии. Со временем люди поняли, что открытые «элементарные частицы» вовсе не элементарные, но, не зная какие из всего этого скопа частиц являются элементарными, по-прежнему все частицы называли элементарными. Существование элементарных частиц физики обнаружили при изучении ядерных процессов, поэтому вплоть до середины XX века физика элементарных частиц была разделом ядерной физики. В настоящее время физика элементарных частиц и ядерная физика являются близкими, но самостоятельными разделами физики, объединенными общностью многих рассматриваемых проблем и применяемыми методами исследования. Главная задача физики элементарных частиц – это исследование природы, свойств и взаимных превращений элементарных частиц. Открытие элементарных частиц явилось закономерным результатом общих успехов в изучении строения вещества, достигнутых физикой в конце 19 в. Оно было подготовлено всесторонними исследованиями оптических спектров атомов, изучением электрических явлений в жидкостях и газах, открытием фотоэлектричества, рентгеновских лучей, естественной радиоактивности, свидетельствовавших о существовании сложной структуры материи. В 60-70-е годы физики были совершенно сбиты с толку многочисленностью, разнообразием и необычностью вновь открытых субатомных частиц. Казалось, им не будет конца. Совершенно непонятно, для чего столько частиц. Являются ли эти элементарные частицы хаотическими и случайными осколками материи? Или, возможно, они таят в себе ключ к познанию структуры Вселенной? Развитие физики в последующие десятилетия показало, что в существовании такой структуры нет никаких сомнений. Понятие “Элементарные частицы" сформировалось в тесной связи с установлением дискретного характера строения вещества на микроскопическом уровне. Обнаружение на рубеже 19–20 вв. мельчайших носителей свойств вещества – молекул и атомов – и установление того факта, что молекулы построены из атомов, впервые позволило описать все известные вещества как комбинации конечного, хотя и большого, числа структурных составляющих – атомов. Выявление в дальнейшем наличия составных слагающих атомов – электронов и ядер, установление сложной природы ядер, оказавшихся построенными всего из двух типов частиц (протонов и нейтронов), существенно уменьшило количество дискретных элементов, формирующих свойства вещества, и дало основание предполагать, что цепочка составных частей материи завершается дискретными бесструктурными образованиями – элементарными частицами

История открытия «элементарных частиц»

Представление о том, что мир состоит из фундаментальных частиц, имеет долгую историю. Впервые мысль о существовании мельчайших невидимых частиц, из которых состоят все окружающие предметы, была высказана за 400 лет до нашей эры греческим философом Демокритом. Он назвал эти частицы атомами, то есть неделимыми частицами. Наука начала использовать представление об атомах только в начале XIX века, когда на этой основе удалось объяснить целый ряд химических явлений. В 30-е годы XIX века в теории электролиза, развитой М. Фарадеем, появилось понятие иона и было выполнено измерение элементарного заряда. Конец XIX века ознаменовался открытием явления радиоактивности (А. Беккерель, 1896 г), а также открытиями электронов (Дж. Томсон, 1897 г) и б-частиц (Э. Резерфорд, 1899 г). В 1905 году в физике возникло представление о квантах электромагнитного поля – фотонах (М. Планк А. Эйнштейн). В 1911 году было открыто атомное ядро (Э. Резерфорд) и окончательно было доказано, что атомы имеют сложное строение. В 1919 году Резерфорд в продуктах расщепления ядер атомов ряда элементов обнаружил протоны . В 1932 году Дж. Чедвик открыл нейтрон . Стало ясно, что ядра атомов, как и сами атомы, имеют сложное строение. Возникла протон-нейтронная теория строения ядер (Д. Иваненко и В. Гейзенберг). В том же 1932 году в космических лучах был открыт позитрон (К. Андерсон). Позитрон – положительно заряженная частица, имеющая ту же массу и тот же (по модулю) заряд, что и электрон. Существование позитрона было предсказано П. Дираком в 1928 году. В эти годы были обнаружены и исследованы взаимные превращения протонов и нейтронов и стало ясно, что эти частицы также не являются неизменными элементарными "кирпичиками" природы. В 1937 году в космических лучах были обнаружены частицы с массой в 207 электронных масс, названные мюонами (м-мезонами). Затем в 1947–1950 годах были открыты пионы (то есть р-мезоны), которые, по современным представлениям, осуществляют взаимодействие между нуклонами в ядре. В последующие годы число вновь открываемых частиц стало быстро расти. Этому способствовали исследования космических лучей, развитие ускорительной техники и изучение ядерных реакций. В настоящее время известно около 400 субъядерных частиц, которые принято называть элементарными. Подавляющее большинство этих частиц являются нестабильными. Исключение составляют лишь фотон, электрон, (позитрон), протон и нейтрино. Все остальные частицы через определенные промежутки времени испытывают самопроизвольные превращения в другие частицы. Нестабильные элементарные частицы сильно отличаются друг от друга по временам жизни. Наиболее долгоживущей частицей является нейтрон. Время жизни нейтрона порядка 15 мин. Другие частицы "живут" гораздо меньшее время. Например, среднее время жизни м-мезона равно 2,2·10 -6 с, нейтрального р-мезона – 0,87·10 -16 с. Многие массивные частицы – гипероны имеют среднее время жизни порядка 10 -10 с. Существует несколько десятков частиц со временем жизни, превосходящим 10 -17 с. По масштабам микромира это значительное время. Такие частицы называют относительно стабильными. Большинство короткоживущих элементарных частиц имеют времена жизни порядка 10 -22 -10 -23 с. Способность к взаимным превращениям – это наиболее важное свойство всех элементарных частиц. Элементарные частицы способны рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться). Это относится также и к стабильным частицам с той только разницей, что превращения стабильных частиц происходят не самопроизвольно, а при взаимодействии с другими частицами. Примером может служить аннигиляция (то есть исчезновение) электрона и позитрона, сопровождающаяся рождением фотонов большой энергии. Может протекать и обратный процесс – рождение электронно-позитронной пары, например, при столкновении фотонов достаточно большой энергией с ядром атома, с протоном или с другим, солидным для фотона препятствием. Такой опасный двойник, каким для электрона является позитрон, есть и у протона. Он называется антипротоном. Электрический заряд антипротона отрицателен. В настоящее время античастицы найдены у всех частиц. Античастицы противопоставляются частицам потому, что при встрече любой частицы со своей античастицей происходит их аннигиляция, то есть, обе частицы исчезают, превращаясь в кванты излучения . Я замечу, что это происходит не всегда. Для аннигиляции необходимо создать определённые условия. Ведь не аннигилируют в протоне электроны и позитроны?! Не аннигилируют. Они прекрасно совмещаются, создав при этом самую устойчивую крупную частицу – протон. Античастица обнаружена даже у нейтрона. Нейтрон и антинейтрон отличаются только знаками магнитного момента и так называемого барионного заряда.

Открытие странных частиц

Конец 40-х – начало 50-х гг. ХХвека ознаменовались открытием большой группы частиц с необычными свойствами, получивших название “странных". Первые частицы этой группы К+ – и К- мезоны, L-, S+ -, S-, X- гипероны были открыты в космических лучах, последующие открытия странных частиц были сделаны на ускорителях – установках, создающих интенсивные потоки быстрых протонов и электронов. При столкновении с веществом ускоренные протоны и электроны рождают новые элементарные частицы, которые и становятся предметом изучения.

В 1947 г. Батлер и Рочестер в камере Вильсона наблюдали две частицы, названные V-частицами. Наблюдалось два трека, как бы образующие латинскую букву V. Образование двух треков свидетельствовало о том, что частицы нестабильны и распадаются на другие, более лёгкие. Одна из V-частиц была нейтральной и распадалась на две заряженные частицы с противоположными зарядами. (Позже она была отождествлена с нейтральным К-мезоном, который распадается на положительный и отрицательный пионы). Другая была заряженной и распадалась на заряженную частицу с меньшей массой и нейтральную частицу. (Позже она была отождествлена с заряженным К+-мезоном, который распадается на заряженный и нейтральный пионы). V-частицы допускают, на первый взгляд, и другую интерпретацию: их появление можно было бы истолковать не как распад частиц, а как процесс рассеяния. Действительно, процессы рассеяния заряженной частицы на ядре с образованием в конечном состоянии одной заряженной частицы, а также неупругого рассеяния нейтральной частицы на ядре с образованием двух заряженных частиц будут выглядеть в камере Вильсона так же, как и распад V-частиц. Но такая возможность легко исключалась на том основании, что процессы рассеивания более вероятны в более плотных средах. А V-события наблюдались не в свинце, который присутствовал в камере Вильсона, а непосредственно в самой камере, которая заполнена газом с меньшей плотностью (по сравнению с плотностью свинца). Заметим, что если экспериментальное открытие р-мезона было в каком-то смысле "ожидаемым" в связи с необходимостью объяснить природу нуклонных взаимодействий, то открытие V-частиц, как и открытие мюона, оказалось полной неожиданностью. Открытие V-частиц и определение их самых "элементарных" характеристик растянулось более чем на десятилетие. После первого наблюдения этих частиц в 1947 г. Рочестер и Батлер продолжали свои опыты ещё два года, но им не удалось наблюдать ни одной частицы. И только после того как аппаратуру подняли высоко в горы, были снова обнаружены V-частицы, а также и открыты новые частицы. Как выяснилось позднее, все эти наблюдения оказались наблюдениями различных распадов одной и той же частицы – К-мезона (заряженного или нейтрального). "Поведение" V-частиц при рождении и последующем распаде привело к тому, что их стали называть странными. Странные частицы в лаборатории впервые получены в 1954 г. Фаулером, Шаттом, Торндайком и Вайтмором, которые, используя пучок ионов от Брукхейвенского космотрона с начальной энергией 1,5 ГэВ, наблюдали реакции ассоциативного образования странных частиц. С начала 50-х гг. ускорители превратились в основной инструмент для исследования элементарных частиц. В 70-х гг. энергии частиц, разогнанных на ускорителях, составили десятки и сотни млрд. электрон-вольт (ГэВ). Стремление к увеличению энергий частиц обусловлено тем, что высокие энергии открывают возможность изучения строения материи на тем меньших расстояниях, чем выше энергия сталкивающихся частиц. Ускорители существенно увеличили темп получения новых данных и в короткий срок расширили и обогатили наше знание свойств микромира. Применение ускорителей для изучения странных частиц позволило более детально изучить их свойства, в частности особенности их распада, и вскоре привело к важному открытию: выяснению возможности изменения характеристик некоторых микропроцессов при операции зеркального отражения – т. н. нарушению пространств, чётности (1956). Ввод в строй протонных ускорителей с энергиями в миллиарды электрон-вольт позволил открыть тяжёлые античастицы: антипротон (1955), антинейтрон (1956), антисигма-гипероны (1960). В 1964 был открыт самый тяжёлый гиперон W- (с массой около двух масс протона).

Резонансы

В 1960-х гг. на ускорителях было открыто большое число крайне неустойчивых (по сравнению с др. нестабильными элементарными частицами) частиц, получивших название “резонансов". Массы большинства резонансов превышают массу протона. Первый из них D1 (1232) был известен с 1953 г. Оказалось, что резонансы составляют основная часть элементарных частиц. Сильное взаимодействие р-мезона и нуклона в состоянии с полным изотопическим спином 3/2 и моментом 3/2 приводит к появлению у нуклона возбуждённого состояния. Это состояние в течение очень короткого времени (порядка 10 -23 с) распадается на нуклон и р-мезон. Поскольку это состояние имеет вполне определённые квантовые числа, как и стабильные элементарные частицы, естественно было назвать его частицей. Чтобы подчеркнуть очень малое время жизни этого состояния, его и подобные короткоживущие состояния стали называть резонансными. Нуклонный резонанс, открытый Ферми в 1952 г., позже стали называть Д 3/2 3/2 – изобарой (чтобы выделить тот факт, что спин и изотопический спин Д-изобары равны 3/2). Так как время жизни резонансов незначительна, их нельзя наблюдать непосредственно, аналогично тому, как наблюдают "обычные" протон, р-мезоны и мюоны (по их следам в трековых приборах). Резонансы обнаруживают по характерному поведению сечений рассеивания частиц, а также изучая свойства продуктов их распада. Большинство известных элементарных частиц относится именно к группе резонансов. Открытие Д-резонанса имело важнейшее значение для физики элементарных частиц. Заметим, что возбуждённые состояния или резонансы не являются абсолютно новыми объектами физики. Ранее они были известны в атомной и ядерной физике, где их существование связано с составной природой атома (образованного из ядра и электронов) и ядра (образованного из протонов и нейтронов). Что касается свойств атомных состояний, то они определяются только электромагнитным взаимодействием. Малые вероятности их распада связаны с малостью константы электромагнитного взаимодействия. Возбуждённые состояния существуют не только у нуклона (в этом случае говорят о его изобарных состояниях), но и у р-мезона (в этом случае говорят о мезонных резонансах). "Причина появления резонансов в сильных взаимодействиях непонятна – пишет Фейнман, – сначала теоретики и не предполагали, что в теории поля с большой константой взаимодействия существуют резонансы. Позднее они осознали, что если константа взаимодействия достаточно велика, то возникают изобарные состояния. Однако истинное значение факта существования резонансов для фундаментальной теории остаётся неясной".

Квантовая физика радикально изменила наши представления о мире. Согласно квантовой физике мы можем влиять своим сознанием на процесс омоложения!

Почему это возможно? С точки зрения квантовой физики, наша действительность – источник чистых потенциальных возможностей, источник сырья, из которого состоит наше тело, наш разум и вся Вселенная.Универсальное энергетическое и информационное поле никогда не перестает изменяться и преобразовываться, каждую секунду превращаясь во что-то новое.

В 20 веке, во время физических экспериментов с субатомарными частицами и фотонами, было обнаружено, что факт наблюдения за течением эксперимента изменяет его результаты. То, на что мы фокусируем наше внимание - может реагировать.

Этот факт подтверждает классический эксперимент, который каждый раз удивляет ученых. Он повторялся во многих лабораториях и всегда получались одни и те же результаты.

Для этого опыта приготовили источник света и экран с двумя щелями. В качестве источника света использовалось устройство, которое «выстреливало» фотонами в виде однократных импульсов.

За ходом эксперимента велось наблюдение. После окончания опыта, на фотобумаге, которая находилась за щелями были видны две вертикальные полоски. Это следы фотонов, которые проходили сквозь щели и засвечивали фотобумагу.

Когда этот эксперимент повторяли в автоматическом режиме, без участия человека, то картина на фотобумаге изменялась:

Если исследователь включал прибор и уходил, и через 20 минут фотобумага проявлялась, то на ней обнаруживалось не две, а множество вертикальных полосок. Это были следы излучения. Но рисунок был другим.

Структура следа на фотобумаге напоминала след от волны, которая проходила сквозь щели.Свет может проявлять свойства волны или частицы.

В результате простого факта наблюдения волна исчезает и превращается в частицы. Если не вести наблюдение, то на фотобумаге проявляется след волны. Этот физический феномен получил название «Эффект Наблюдателя».

Эти же результаты были получены и с другими частицами. Эксперименты повторялись многократно, но каждый раз они удивляли ученых. Так было обнаружено, чтона квантовом уровне материя реагирует на внимание человека. Это было новым в физике.

По представлениям современной физики все материализуется из пустоты. Эта пустота получила названия «квантовое поле», «нулевое поле» или «матрица». Пустота содержит энергию, которая может превращаться в материю.

Материя состоит из сконцентрированной энергии - это фундаментальное открытие физики 20 века.

В атоме нет твердых частей. Предметы состоят из атомов. Но почему предметы твердые? Палец приложенный к кирпичной стене не проходит сквозь нее. Почему? Это связано с различиями частотных характеристик атомов и электрическими зарядами. У каждого типа атомов своя частота вибраций. Этим определяются различия физических свойств предметов. Если бы было можно менять частоту вибраций атомов, из которых состоит тело, то человек смог бы пройти сквозь стены. Но вибрационные частоты атомов руки и атомов стены близки. Поэтому палец упирается в стену.

Для любых видов взаимодействий необходим частотный резонанс.

Это легко понять на простом примере. Если осветить каменную стену светом карманного фонаря, то свет будет задержан стеной. Однако излучение мобильного телефона легко пройдет сквозь эту стену. Все дело в различиях частот между излучением фонаря и мобильного телефона. Пока вы читаете этот текст, сквозь ваше тело проходят потоки самого различного излучения. Это космическое излучение, радиосигналы, сигналы миллионов мобильных телефонов, излучение, идущее из земли, солнечная радиация, излучение, которое создают бытовые приборы и т.п.

Вы это не ощущаете, поскольку можете видеть только свет, а слышать только звук. Даже если вы сидите в тишине с закрытыми глазами, сквозь вашу голову проходят миллионы телефонных разговоров, картины телевизионных новостей и сообщений по радио. Вы это не воспринимаете, поскольку нет резонанса частот между атомами из которых состоит ваше тело и излучением. Но если резонанс есть, - то вы немедленно реагируете. Например, когда вы вспоминаете о близком человеке, который только что подумал о вас. Все во вселенной подчиняется законам резонанса.

Мир состоит из энергии и информации. Эйнштейн, после долгих размышлений об устройства мира сказал: »Единственная существующая во вселенной реальность - это поле». Подобно тому, как волны являются творением моря, все проявления материи: организмы, планеты, звезды, галактики - это творения поля.

Возникает вопрос, как из поля создается материя? Какая сила управляет движением материи?

Исследования ученых привели их к неожиданному ответу. Создатель квантовой физики Макс Планк во время своей речи при получении Нобелевской премии произнес следующее:

«Все во Вселенной создается и существует благодаря силе. Мы должны предполагать, что за этой силой стоит сознательный разум, который является матрицей всякой материи«.

МАТЕРИЯ УПРАВЛЯЕТСЯ СОЗНАНИЕМ

На рубеже 20 и 21 века в теоретической физике появились новые идеи, которые позволяют объяснить странные свойства элементарных частиц. Частицы могут возникать из пустоты и внезапно исчезать. Ученые допускают возможность существования параллельных вселенных. Возможно частицы переходят из одного слоя вселенной в другой. В развитии этих идей участвуют такие знаменитости, как Stephen Hawking, Edward Witten, Juan Maldacena, Leonard Susskind.

Согласно представлениям теоретической физики - Вселенная напоминает матрешку, которая состоит из множества матрешек - слоев. Это варианты вселенных - параллельные миры. Те, что расположены рядом - очень похожи. Но чем дальше слои друг от друга слои - тем меньше между ними сходства. Теоретически, для того, что бы переходить из одной вселенной в другую, не требуются космические корабли. Все возможные варианты расположены один в другом. Впервые эти идеи были высказаны учеными в середине 20 века. На рубеже 20 и 21 века они получили математическое подтверждение. Сегодня подобная информация легко принимаются публикой. Однако пару сотен лет назад, за такие высказывания могли сжечь на костре или объявить сумасшедшим.

Все возникает из пустоты. Все находится в движении. Предметы - иллюзия. Материя состоит из энергии. Все создается мыслью. Эти открытия квантовой физики не содержат ничего нового. Все это было известно древним мудрецам. Во многих мистических учениях, которые считались секретными и были доступны только посвященным, говорилось, что нет никакого различия между мыслями и предметами. Все в мире наполнено энергией. Вселенная реагирует на мысль. Энергия следует за вниманием.

То, на чем ты фокусируешь свое внимание, начинает изменяться. Эти мысли в различных формулировках даются в Библии, древних гностических текстах, в мистических учениях, которые возникли в Индии и Южной Америке. Об этом догадывались строители древних пирамид. Эти знания являются ключом к новым технологиям, которые сегодня используются для управления реальностью.

Наше тело – это поле энергии, информации и разума, находящееся в состоянии постоянного динамического обмена с окружающей средой. Импульсы разума постоянно, каждую секунду придают телу новые формы для приспособления к меняющимся требованиям жизни.

С точки зрения квантовой физики, наше физическое тело под воздействием нашего разума способно совершить квантовый скачок из одного биологического возраста в другой, не проходя через все промежуточные возрасты. опубликовано

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet