Реферат: Банкротство современной физической методологии

Даётся сравнительный анализ современного и классического подходов к созданию физических теорий и делается вывод о целесообразности возврата к классическим физическим традициям. Выявляются исторические причины возникновения трудностей построения и объединения в единое целое основных разделов современной теоретической физики. Предлагается неоклассическая концепция современной физики, все разделы которой строятся на одном-единственном уравнении — обобщённом уравнении Лоренца.

1. Виртуальная революция 1905 года в физике

100 лет назад остановилась в своём развитии классическая школа физики, основанная великим И. Ньютоном (1643 – 1727). Начало этому затянувшемуся и пагубному процессу положила широко известная статья А. Эйнштейна, заложившая основы теории относительности (ТО).

Как никто другой, Ньютон оказал огромное влияние на развитие методологии научных физических исследований. До него в естествознании господствовало стремление объяснить физические явления с помощью не проверенных опытом гипотез, догадок и даже откровенных спекуляций. Такой метод следует признать дилетантским, поскольку может быть уподоблен стрельбе по мишени с завязанными глазами при бесконечно малой вероятности когда-либо поразить цель. И Ньютон справедливо полагал, что на подобной методологической основе построить истинную физическую теорию реального мира практически невозможно. В своих “Началах” и “Оптике” он противопоставил методу гипотез или “проб и ошибок” действительно профессиональный “метод принципов”, суть которого состоит в следующем.

На основе наблюдений и измерений путём индукции формулируются наиболее общие явления или физические свойства материи в виде аксиом, постулатов или принципов — всего того, что допускает опытную проверку и многократное воспроизведение результатов. Из них далее дедуктивным путём в качестве следствий выводятся законы и положения, составляющие физическую теорию. А полученные законы и положения, в свою очередь, также должны быть проверены на опыте. Согласие следствий с опытом и служит гарантией справедливости основных положений профессиональной теории.

В частности, в “Началах” Ньютона в связи с этим читаем: “Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Всё же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезой: гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии” [1].

А вот как трансформируется методология Ньютона в главном (первом) постулате одной из героинь нашего повествования — теории относительности Эйнштейна: “Общие законы природы должны быть выражены через уравнения, справедливые во всех координатных системах, т. е. эти уравнения должны быть ковариантными (неизменными или инвариантными по форме – прим. автора) относительно любых подстановок (общековариантными)” [2].

Как видим, в этом “общем принципе относительности” не фигурирует ни одного реального физического явления, материального объекта или понятия. Ибо ни уравнений, ни координатных систем, ни инвариантов, ни самих общих законов физики природа нам не обозначила: всё это наши собственные изобретения или математические построения, но не реальные физические свойства материи. И трудно предположить, что Эйнштейн не отдавал себе в этом отчёта и, в частности, не был готов к последовавшим за публикацией многочисленным и, как мы убедимся далее, вполне справедливым упрёкам в возможности математической мистификации физических явлений. Он отступал от методологии Ньютона сознательно, о чём прямо пишет в своей автобиографии: “Простите меня, Ньютон. Созданные Вами концепции даже сегодня влияют на научные исследования в физике, но их придётся заменить другими, более далёкими от сферы непосредственного опыта”.

Таким образом, эпохальным результатом обсуждаемой “научной” революции начала ХХ века стало открытие нового, математического или виртуального мира. В сравнении с реальным трёхмерным миром классической физики он представился и более интересным, поскольку, как оказалось, вправе игнорировать даже здравый смысл; и более разнообразным, так как допускает практически любую пространственную размерность такого мира; и более доступным для теоретиков вследствие фактической легализации в науке старого метода гипотез. Это “богатство” виртуального мира на фоне “бродивших по Европе призраков” социальных революций и обеспечило ему закономерную в тех условиях революционную победу.

К тому же, открытие виртуального мира оказалось как нельзя кстати: ожидаемый к тому моменту в научных кругах “конец” классической физики сменился бурным развитием физики математической, приведшим к скорому созданию в промышленно развитых странах виртуальных лабораторий. Так математика, сыгравшая огромную позитивную роль в развитии классической физики в качестве её языка, осуществила “революционный переворот” и взяла на себя роль фундамента или основания “новой физики”.

Парадоксально, но факт: последствия социальных потрясений сегодня в большинстве стран практически изжиты; пагубные же последствия виртуальной революции научным сообществом даже не осознаны. Несмотря на никем не оспариваемый факт: наблюдаемый сегодня научно-технический прогресс практически полностью обусловлен успехами классической школы физики. Результаты же “новой физики” ни в инженерной практике, ни в научной до сих пор себя не проявили. Не считать же таковыми нескончаемую погоню физиков за элементарными частицами с единственной целью “удовлетворить личное любопытство за государственный счёт” (Л. Арцимович); или полувековую эпопею строительства и доводки термоядерных реакторов, результаты которой, по-видимому, уже пришло время списать на ходовой ныне афоризм “отрицательный результат — тоже результат”.

Тем не менее, победа виртуальной революции в физике есть 100-летнего возраста свершившийся факт, а виртуальный мир в бытовом смысле этого слова — наше настоящее и легко прогнозируемое будущее, правда, связанное в большей мере с экспериментальной физикой и инженерной практикой, нежели с успехами теоретической физики. А редкие теперь призывы в защиту классических традиций в физике, в необходимости их возрождения, бережного сохранения и преумножения остаются “гласом вопиющего в пустыне”. И это не делает чести, в первую очередь, самому мировому научному сообществу: оно оказалось не способным к самокритической оценке и самоочищению от одних и тех же, постоянно повторяемых ошибок и заблуждений.

2. Вульгарная религия…?

Физический научный метод — историческое детище религии. В основе последней лежит абсолютизированный миф и многовековой нравственный опыт человечества, позволяющие нарисовать вполне законченную картину идеализированного божественного мира, призванного пополнить и укрепить внутренний, духовно-нравственный мир каждого конкретного человека. Познание же мира материального принципиально возможно исключительно на основе длительного и трудоемкого изучения и физического осмысления экспериментальных свойств материи. И имея столь разные объекты исследования, наука и религия могли бы и должны гармонично дополнять друг друга, а не противопоставлять себя или, тем более, конкурировать между собой.

Кардинального осмысления свойств материи к ХХ веку в физике не произошло. А виртуальная революция поставила жирный крест на реальном физическом мире, подменив его миром гипотетическим и тем самым уничтожив в принципе всякую возможность познания материального мира, а следовательно и угрозу возможного “конца” математической физики. Последнее обусловлено практически неисчерпаемым многообразием виртуального мира, которое на практике обеспечивается простым выбором подходящей для данной ситуации гипотезы — такое название получили мифы в физике.

Наиболее показательной и “продуктивной” в этом отношении оказалась гипотеза мирового эфира, обновленная в ХХ веке под видом гипотезы физического вакуума. Она возродилась в кругах теоретиков на основе опытов Лэмба и Резерфорда в результате вынужденного и, скорее всего, превратного объяснения физической природы сдвига энергетических уровней в спектре атома водорода: в условиях статистического толкования законов микромира, отрицающего траектории электронов в атоме, такое объяснение оказалось фактически единственно возможным и весьма “перспективным”. Физический вакуум определяется как низшее энергетическое состояние материи или нулевые колебания квантованных полей, характеризующиеся отсутствием каких-либо реальных частиц. Свойства физического вакуума определяют свойства всех остальных состояний материи, так как любое из них, включая самые экзотические или “безумные” (Н. Бор), может быть получено из вакуумного действием оператора рождения соответствующих частиц.

Тем самым указанная гипотеза фактически санкционировала творческий произвол в теоретической физике, допускающий ни много, ни мало как смелые утверждения в возможности лабораторного сотворения вселенных. Это обстоятельство, в свою очередь, вновь открыло широкие возможности для научных спекуляций на базе многочисленных альтернативных моделей физического вакуума, породивших страстный призыв В. Гинзбурга к научной общественности: “Не проходите мимо!” [3]. Результатом стало создание “Комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований”, положившей начало “охоты на ведьм”, исповедующих многочисленные альтернативные модели физического вакуума.

Рано или поздно это противостояние должно закончиться либо победой очередной “революции” в физике, либо глубокой “контрреволюцией”, в большей мере отвечающей духу времени. В последнем случае неизбежно упразднение “яблока раздора”, высокомерно посягающего на тайну Творца и тем самым фактически подменяющего науку вульгарной религией. В работе [4] по этому поводу читаем: “Можно уверенно сказать, что у Вселенной в целом, благодаря сложнейшей структуре физического вакуума, есть ряд признаков системы, способной к самопознанию. Не исключено, что Вселенная как система не только самоорганизована, но жива, и даже разумна вследствие наличия в ней активного элемента (вакуума), способного функционировать в режиме, свойственном Разуму. Такая философская концепция вполне совместима с результатами современной фундаментальной физики и космологии”. И далее следует откровенное признание: “то, что происходит в фундаментальной науке, есть часть общечеловеческой программы поиска Бога”.

3. … или лженаука?

Проблемы движения, пространства-времени и тяготения в виртуальной физике составляют предмет исследований специальной (СТО) и общей (ОТО) теорий относительности Эйнштейна. ОТО описывает движение материальных тел или частиц в гравитационных полях, вблизи массивных космических объектов; СТО — в отсутствие таких полей, на достаточном удалении от их источников. Тем самым утверждается, что эти два вида движения существенно различны по физическому характеру.

Движение материальной частицы m вблизи гравитационной массы M (ОТО), схема которого представлена на рис. 1, является связанным посредством силы тяготения F и осуществляется по инерции вдоль геодезических, простейшим случаем которых является окружность. Такое движение обусловлено неевклидовой геометрией (кривизной) пространства вблизи гравитационной массы M. Как в классической, так и в виртуальной физике указанное движение признаётся абсолютным, т. е. допускающим в принципе возможность измерения истинной скорости частицы в пространстве [2].

Движение той же частицы m вдали от гравитационной массы M (СТО) определяется как свободное, также осуществляемое по инерции равномерно и прямолинейно согласно первому закону динамики Ньютона. Такое движение признаётся относительным в том смысле, что скорость его может быть измерена только по отношению к скорости другого свободного тела, принимаемого в качестве инерциальной системы отсчёта.

Проведём простой мысленный эксперимент с планетной системой, представленной на упомянутом рисунке. Будем непрерывно уменьшать силу F, полагая, что тело M излучает энергию-массу в окружающее пространство, заставляя частицу медленно удаляться от центра вращения и уменьшать скорость вращения согласно закону сохранения момента импульса частицы. Очевидно наступит момент, при котором указанная сила практически исчезнет, а частица, став свободной, продолжит, тем не менее, самовращение по удалённой, но той же круговой траектории в силу наличия у неё первоначального сохраняемого момента импульса. Иными словами, характер движения связанной и свободной частицы оказывается одним и тем же — вращательным, изменяются лишь радиус круговой траектории и скорость вращения частицы.

Чтобы снять возможные сомнения на этот счёт, напомним, что момент импульса — это свойство вращения по определению. Если мы говорим о вращении, то оно может быть охарактеризовано величиной момента импульса конечной величины, если мы определяем движение тела как прямолинейное, момент импульса его равен нулю. Другого не может быть. Ибо прямолинейное движение есть вращение тела по траектории бесконечного радиуса r, и не равный нулю момент импульса такого тела означает математическую неопределённость (бесконечности в числителе и знаменателе дроби) величины импульса p такого тела при конечной скорости u движения: p = mur/r.

Таким образом, приходим к следующей простой мысли: вращение является не результатом воздействия на материальную частицу центральной, в частности, гравитационной силы другого тела, а природным свойством её, обусловленным не установленными пока причинами. В рамках виртуальной физики такой причиной может быть упругое (без энергопотребления) взаимодействие свободной частицы с материальной окружающей средой (пространством-временем, мировым эфиром, физическим вакуумом и др.), в рамках классической физики — упругое взаимодействие материальной частицы с собственным физическим или силовым полем, например, согласно следующему обобщённому уравнению динамики Лоренца:

(1) [u/c, K] + mdu/dt = 0.

Здесь второе слагаемое характеризует силу инерции частицы при центростремительном ускорении du/dt, в то время как первое задаёт “упругие” свойства её собственного силового поля: K — модуль упругости или жёсткость поля, u/c — относительная деформация его, u — скорость частицы, c — скорость деформирования силового поля или скорость света.

Сказанное подтверждается наблюдениями: в природе существует один вид движения — абсолютное вращение. В качестве исключения из этого правила иногда приводят движение светового луча в пустоте, однако и оно, как мы знаем, являет собой эталон абсолютного движения. И оказывается, что относительное движение отсутствует в природе как таковое и для СТО в этом мире не существует реальной области применения.

Геометрическое представление физических задач в теории относительности Эйнштейна имеет своим следствием также одно неразрешимое внутреннее противоречие, обусловленное чуждостью для неё (геометрии) базовых физических понятий — силы, массы и энергии. Оказывается, если описывать свойства реального мира геометрией Евклида (СТО), то приходим к понятиям однородного и изотропного пространства-времени, в котором выполняются основные законы реального мира — законы сохранения. При этом, однако, приходится оперировать инерциальными системами отсчёта, которым в реальном мире, как мы видели, нет места. Напротив, неевклидова геометрия искривлённого пространства-времени (ОТО) позволяет оперировать “реальными” неинерциальными системами отсчёта, однако приводит к нарушению законов сохранения импульса и момента импульса в таком мире вследствие неоднородности и неизотропности пространства и к нарушению закона сохранения энергии вследствие неоднородности времени [5].

4. О чём свидетельствует поперечный эффект Доплера?

Упорно культивируется миф о том, что СТО нашла строгое практическое воплощение в описании процессов, происходящих в ускорителях заряженных частиц (рис. 2). И в подтверждение его, как правило, приводят пример хорошо известного и действительно безупречного с позиций опыта эксплуатации ускорителей выражения:

(2) W = W0(1 – u2/c2) – 1/2.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--