ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I ВОЛНЫ: Переход квантового состояния

Удивительные волны

Даже простейшая волна — регулярная последовательность пульсаций — носит периодический характер. Подумайте о том, что происходит, когда вы щиплете струну гитары. Ее тон зависит от ее частоты — то есть, количества колебаний в минуту. Вода, свет и звук представляют собой примеры периодических волн.

Можно создавать волновое движение в слабо натянутой струне, «раскачивая» ее, либо с помощью толчка или серии рывков. Толчок или импульс может быть большим или малым, даже совсем крохотным. Ваше тело представляет собой пульсирующую среду. Если вы очень чувствительны к своему телу, то можете ощущать свой «пульс», или сердцебиение.

Каково происхождение этого пульса или жизненной силы? В главе 7 я делал предположение, что квантовые волны (и струны) просто есть во вселенной — они представляют собой сущность, силу молчания большего Бытия, частью которого мы являемся. Как индивиды, мы можем создавать колебания и новые волны, как мы это делаем в музыке; возможно, вся вселенная создает небольшие «вибрации» или флуктуации в поле нулевой энергии,¹⁶⁴ посредством которых она пробуждает все сущее к жизни.

¹⁶⁴ Нулевая энергия — это энергия, сохраняющаяся (в веществе) при абсолютном нуле температуры. Эта энергия продолжает существовать так как, согласно квантовой теории, частица, претерпевающая простое гармоническое колебание, не имеет стационарного состояния нулевой кинетической энергии. Принцип неопределенности не позволяет такой частице находиться в покое точно в средней точке ее колебаний. Поэтому даже в абсолютной пустоте всегда существует (нулевая) энергия.

Остановимся ненадолго на колебаниях, которые описывает математическая физика. Колебание — это общее название движения, создающего любую волну — реальную или мнимую. (См. приводимые ниже рисунки).

(Надписи на первом рисунке: вверху — Колебание, дающее начало периодической волне; внизу — Простая периодическая волна)

На нижнем рисунке можно видеть, как колебание распространяется по натянутой гибкой струне, прикрепленной к стене. Это простой вид волнового движения.

(Надписи на втором рисунке, сверху вниз: Колебания создают волновое движение. Этот рисунок показывает, как колебание создает волну во времени. Часы показаны кружочком; Колебание, созданное слева вверху, становится волной, которая движется направо. В последовательные моменты времени t', t', t', и так далее волна находится в разных местах.)

Если колебания исходят не только от одного, а от обоих концов струны (скажем, потому, что волна «отскакивает», или отражается от стены), то мы замечаем нечто очень типичное для всех волн. Волны, приходящие с противоположных сторон взаимно складываются или вычитаются. Они могут складываться в большую волну, либо погашать друг друга. Ученые называют это явление «суперпозицией» или наложением волн.