Реферат: Банкротство современной физической методологии
W = mc2 или W0 = m0c2.
Оно устанавливает эквивалентность излучения и вещества при взаимных превращениях, в частности, в процессах аннигиляции и рождения пары электрон-позитрон. Другим фактором в пользу СТО представляется так называемый эффект Доплера для электромагнитного излучения.
Напомним, что СТО Эйнштейна даёт следующие точное и приближённое выражения для подсчёта эффекта Доплера в случае движения в ускорителе излучающего заряда:
v/v0 = (1– u2/c2)1/2[1– (u/c)Cosф] – 1 @ [1– (u/c)Cosф] – 1;
здесь v и v0 — частота излучения движущегося и покоящегося источника излучения соответственно, ф — угол между вектором скорости излучателя и направлением на наблюдателя (см. рис. 2).
Если источник излучения движется на наблюдателя (измерительный прибор 1), угол ф между вектором его скорости и направлением наблюдаемого излучения равен нулю и согласно приближённой формуле прибором фиксируется повышенная частота излучаемого света v > v0. Если источник излучения удаляется от наблюдателя (измерительный прибор 3), то угол ф =1800 и прибор фиксирует пониженную частоту света. При ф = 900 (измерительный прибор 2), и малых (дорелятивистских) скоростях движения заряда наблюдатель фиксирует частоту колебаний, практически совпадающую с частотой колебаний покоящегося источника излучения v = v0.
При релятивистских скоростях движения заряда проявляется и так называемый поперечный эффект Доплера, обусловленный наличием в формуле первого сомножителя. При ф = 900 имеем следующее выражение для оценки этого эффекта:
v = v0 (1– u2/c2)1/2.
Оно прогнозирует снижение регистрируемой частоты излучения при увеличении скорости движения излучателя.
Умножая левую и правую части этого соотношения на постоянную Планка h, получаем:
(3) E = E0 (1– u2/c2)1/2.
Теперь соотношение утверждает, что энергия излучения E = hv, регистрируемая наблюдателем за движущимся источником, оказывается тем меньше энергии E0 = hv0, излучаемой покоящимся источником, чем больше скорость движения источника излучения. Однако такая — обратная — связь между энергией движущегося электрона (2) и энергией его излучения (3) на практике никогда не наблюдается. Более того, — она грубо противоречит характеру и духу физических законов.
5. Кто виноват?
Похожая описанной выше ситуация наблюдается и в других разделах виртуальной физики. Чтобы не утомлять читателя примерами, сошлёмся на авторитетное мнение Р. Фейнмана на этот счёт: “Если вы поглубже вгрызётесь почти в любую из наших физических теорий, то обнаружите, что в конце концов попадаете в какую-нибудь неприятную историю” [6].
Корни этих неприятностей, естественно, уходят в историю развития теоретической физики и, прежде всего, в революционные преобразования начала ХХ столетия. Если говорить об атомной физике, то эти неприятности, на наш взгляд, обусловлены ложностью исходного тезиса, сознательно или в силу недоразумения взятого на вооружение физиками-революционерами и до сих пор кочующего из одного учебника по физике в другой под видом следствия из классической электродинамики Максвелла.
Приводим типичную формулировку злополучного тезиса: “Благодаря наличию центростремительного ускорения у движущихся вокруг ядра электронов они должны непрерывно излучать электромагнитные волны. В результате потери энергии на излучение радиус орбиты электронов должен непрерывно уменьшаться и в конце концов электроны должны упасть на ядро, т. е. с точки зрения классической физики атом в виде планетарной модели вообще существовать не может” [7].
Ложность тезиса следует уже из того, что классическая электродинамика была создана Максвеллом (1831 – 1879) задолго до появления планетарной модели атома, предложенной Резерфордом в 1912 г. И если, следуя классической методологии Ньютона, придерживаться только фактов и логики, то имеем совершенно иную картину. Электрон в атоме вращается, о чём свидетельствует наличие у него соответствующих свойств — механического и магнитного моментов; и, естественно, находиться под постоянным воздействием центростремительного ускорения. При этом, вопреки приведённому выше тезису, атом остаётся стабильным, то есть не излучает. Вывод очевиден: не всякое ускорение заряда приводит к излучению электромагнитных волн.
Теория Максвелла только предсказала существование электромагнитных волн излучения, открытых затем Герцем (1888). А механизм излучения электрона в атоме был исследован Дж. Дж. Томсоном (1903) в рамках предложенной им же первой, чисто гипотетической модели атома с размазанным по объёму зарядом ядра и покоящимися в середине электроном (модель упруго связанного электрона). Томсон показал, что при возбуждении такого атома электрон испытывает возвратно-поступательные затухающие колебания, при которых вектор его ускорения периодически меняет знак на противоположный, благодаря чему атом излучает свет. И в вибраторе Герца, и в современных антеннах излучение электромагнитных волн происходит по аналогичной схеме: к свободным электронам подводится энергия извне, обеспечивающая циклическое изменение направления их вектора ускорения движения, при котором электроны частично освобождаются от своих полей. Если прекратить подвод энергии, то прекратится и излучение антенны.
Планетарная модель невозбуждённого атома Резерфорда аналогична представленной на первом рисунке планетной системе. Вечное движение электрона в такой модели есть непрерывное одностороннее вращение вокруг ядра, осуществляемое при неизменном направлении вектора ускорения и в условиях отсутствия энергообмена с окружающей средой. Из этого следует, что такое движение осуществляется само собой, по инерции. Подведите к электрону энергию извне в виде достаточно энергичного фотона и получите ответную реакцию атома — излучение электромагнитной волны.
Таким образом, мы снова пришли к необходимости расширить определение движения тел по инерции, признав за таковым фактически всякое движение, осуществляемое без обмена энергией с окружающей средой. И здесь мы возвращаемся, пожалуй, к главному ложному тезису как источнику всех “неприятностей”, с которыми постоянно сталкивается физика.
Речь идёт о принципе инерции Галилея или первом законе динамики Ньютона, современная формулировка которого такова: “тело, достаточно удалённое от других тел, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения” [8]. Такая формулировка уже у школьника порождает недоумённый вопрос: “А как быть с вращением предварительно раскрученного маховика или велосипедного колеса, разве они не относятся к такому же виду движения — движению по инерции?” Причём, реальных примеров прямолинейного движения по инерции в учебниках физики, как правило, не приводится. Либо в качестве такового рассматривается условно прямолинейное движение вагона, “запущенного” по рельсам, уложенным вдоль горизонтального участка железнодорожного пути, без учёта сил сопротивления такому движению.
Между тем, сам-то Галилей разделял взгляды Аристотеля на этот счёт, согласно которым тело, не испытывающее действие силы, должно двигаться по окружности как идеальной траектории. А современную формулировку закона инерции дали уже позднее Балиани и Декарт [2]. И чтобы убедиться в правоте Аристотеля и Галилея, достаточно представить себе упомянутые рельсы уложенными вдоль земного экватора: окажется, что движение вагона по инерции является вращением вокруг Земли. Теперь остаётся один шаг до рассмотренной нами ранее планетной системы (см. рис. 1): для этого необходимо “запустить” вагон по рельсам с первоначальной скоростью, превышающей первую космическую, и он продолжит движение по инерции вдоль геодезической уже на орбите искусственного спутника Земли.
В свете изложенного становится очевидным, что извращение принципа инерции Галилея в трудах последующих исследователей напрямую способствовало появлению специальной теории относительности с её не существующими инерциальными системами отсчёта. Ибо наблюдаемое в природе глобальное вращение материальных тел такой теории не допускает в принципе: оно (вращение) было и есть движение абсолютное. А не дополнив ложными следствиями электродинамику Максвелла и тем самым не покончив с классической школой физики, нельзя было приступать к строительству революционной теории атома — квантовой механики (КМ).
“Квантовой механики никто не понимает”, — горько признал Р. Фейнман [9]. И это один из верных признаков явного неблагополучия в современной квантовой теории атома. Ибо, по авторитетному мнению главного архитектора атомной модели — Э. Резерфорда, “если теория представляет хоть какую-либо ценность, её можно объяснить буфетчице” [10]. Другим таким признаком является установленное в рамках современной КМ жёсткое разграничение законов макро- и микромира, которое не согласуется с нашей глубокой верой в единство и гармонию Природы.
6. Что делать?
В условиях рыночной экономики качество и цену продукта определяет исключительно покупатель или потребитель этого продукта. Физика — это фундамент инженерных разработок, в силу чего за ней и закрепился статус фундаментальной науки. Следовательно, истинную оценку достижений этой науки способен и должен обеспечить не учёный, тем более не автор предлагаемого продукта (в этом случае мы имеем дело с обычной рекламой), а грамотный инженер как основной потребитель этого продукта. Отсюда следует вывод: инженерно-прикладная, она же фундаментальная физическая наука должна развиваться исключительно на основе договорных отношений в рамках конкретных инженерных проектов. И только такая наука может быть экономически эффективной, и только её, а не “научное богоискательство” готов сегодня финансировать отечественный предприниматель и налогоплательщик.
А что предлагает инженеру и изобретателю в качестве фундамента современная или виртуальная физика: чёрные дыры, которые принципиально не могут быть напрямую идентифицированы? гравитационные волны, которые до сих пор не зарегистрированы и, по-видимому, неслучайно? кварки, которые также по принципиальным соображениям не могут быть выделены в свободном состоянии? физический вакуум, из которого учёные подобно фокусникам могут извлекать что угодно, прикрываясь квантовыми флуктуациями и не считаясь с законами сохранения? пяти- или одиннадцатимерный скрученный, растянутый или пеноподобный мир с виртуальными объектами, странными частицами и суперструнами? Какое отношение этот набор имеет к реальному миру, в котором призваны творить инженер и изобретатель?
И что конкретно можно построить на таком “фундаменте”? — Согласно СТО время относительно, что означает ни много, ни мало как принципиальную возможность создания “машин времени” для путешествий на них из настоящего в прошлое или будущее и обратно. В рамках ОТО получили, наконец, статус принципиально реализуемых источников даровой энергии пресловутые “вечные двигатели”. А квантовая механика пришла к необходимости наделения микрочастицы сознанием, признания особых нефизических взаимодействий, которые осуществляются сигналами с бесконечной скоростью распространения, и открыла явление телепортации, в идеале обещающего возможность мгновенного перемещения объекта из одной галактики в другую.
Перечисленное — это практически всё, что получило общество от виртуальной физики за 100 лет её победоносного развития. А что общество потеряло в результате полного забвения физических классических традиций? На этот счёт сегодня можно делать только предположения. Весьма вероятно, в частности, что уже была бы решена энергетическая проблема, и мы прекратили бы, наконец, разорительную практику “топить печь ассигнациями” (Д. Менделеев) в виде газо- и нефтедолларов. Ибо для целенаправленного решения проблемы того же ядерного синтеза нужна, как минимум, адекватная физическая теория атома, а не современный её математический суррогат. А таковая, как показывает опыт прошедшего столетия, может зародиться и развиваться только в рамках классических представлений физики.
“Гипотез не измышляю”, — повторим как заклинание мудрый совет великого Ньютона учёным мужам, как видим, совершенно справедливо полагавшего, что их использование — это путь в никуда. Между тем, именно гипотезы составляют базис не только современной “официальной” или академической физики, но и многочисленных альтернативных физических теорий. В таких условиях надёжно “отделить зёрна от плевел” — физическую науку от “лженауки” или вульгарной религии — практически не представляется возможным. Ибо “пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности, и не завершаются в наглядном опыте” (Леонардо да Винчи [1]).
Осознание этой, по-видимому, не для всех очевидной истины в своё время и побудило автора данных строк исследовать возможности “контрреволюционного” пути дальнейшего развития современной физики, возвращающего нас к классическим традициям и учитывающего достижения современной экспериментальной физики и наблюдательной астрономии. Результаты исследования изложены в брошюре: Агафонов К. П. “Физика реального мира (неоклассическая концепция)”. – М., 2003, 100 стр. (распространяется издательством УРСС: http://www.urss.ru); в сокращённом изложении они представлены также в электронной статье “Единство физической картины мира, или Очерки неоклассической физики”, представленной в Интернете на нашем сайте по адресу: http://www.neophysics.narod.ru. Мы говорим здесь и далее об этом для того только, чтобы избежать упрёков читателей в нездоровой или не конструктивной критике, когда за ней нет конкретных предложений по исправлению ситуации.