Э. Серга - Физика без камней в голове

• Название: Физика без камней в голове
• Автор: Э. Серга
• Жанр: Русское современное

Устаревшие представления об устройстве окружающего мира, сомнительные гипотезы, ошибочно истолкованные данные наблюдений – вот те самые камни в головах, мешающие развитию физической мысли. Природа устроена разумно и просто. Поэтому теории, описывающие законы природы, также должны быть достаточно просты и доступны для понимания. На основе обобщения опыта выдающихся учёных излагаются некоторые общие принципы и подходы к решению научных проблем. Книга рассчитана на независимых исследователей.

---

С использованием математических построений можно обнаружить новые свойства физических объектов, то есть математика обладает предсказательной силой. В работе [9] был сформулирован принцип соответствия, суть которого состоит в следующем. Между реальным физическим объектом и его математической моделью должно быть взаимно однозначное соответствие. Если математическая модель наряду с наблюдаемыми свойствами физического объекта предсказывает его новые свойства, то эти свойства должны быть присущи этому объекту и, соответственно, подтверждены опытом. Если это условие не выполняется, то модель следует считать приближённой и, по возможности, подлежащей замене на более точную модель. Принцип представляется настолько правомерным, что, по мнению автора, не должен вызывать возражений. Многими исследователями он используется как негласное правило. Но, тем не менее, иногда нарушается.

Применение этого принципа позволило автору обосновать концепцию связанных пар как квантово-механических систем, состоящих из различных комбинаций элементарных частиц и античастиц. К ним относятся: вакуумные пары (электрон-позитрон и протон-антипротон), спаренные протоны (ядерные пары), спаренные электроны (куперовские пары), известные в теории сверхпроводимости. К связанным парам относятся также пары из частиц с различной массой, например, нейтрон.

Физика и философия

Любая солидная физическая теория должна отвечать общим философским критериям. Если математика избавляет теорию от внутренних противоречий, то философия должна обеспечить её внешнее оправдание, непротиворечивость опытным данным и надёжно проверенным положениям. При этом философия выступает как общая теория познания, не зависящая от воззрений представителей той или иной научной школы, научных авторитетов, и не связанная с политикой и идеологией.

В силу ряда причин физика в ХХ веке фактически отмежевалась от философии. Основными методами построения новых теорий стали математические модели и экспериментальные исследования. По этому вопросу имеется достаточно литературы. Рассмотрим два примера физических теорий, неудовлетворительных с философской точки зрения. Первый пример относится к теории расширяющейся Вселенной (ТРВ). Не нужно быть профессионалом в этой области, чтобы понять несостоятельность этой теории в свете современных знаний. В любой теории, претендующей на правильное описание физической реальности, не должно быть более одной гипотезы. А здесь одна гипотеза дополняет другую. Если каждую из гипотез (допущений) считать правдоподобной с какой-то приемлемой вероятностью, то в целом вероятность того, что ТРВ является правильной теорией, будет близка к нулю.

Второй пример относится к проблеме получения энергии путём термоядерного синтеза. Согласно представлениям современной ядерной физики, в ядерных реакциях деления и синтеза происходит выделение энергии, величина которой определяется соотношением Эйнштейна E = mc2. Но деление и синтез – это противоположно направленные процессы. Если реакции деления ядер сопровождаются выделением энергии, то, с философской точки зрения, реакции синтеза должны сопровождаться поглощением энергии. В результате реакции слияния ядер дейтерия и трития, осуществляемой в термоядерном реакторе, должно образоваться ядро гелия и нейтрон. При этом энергия, необходимая для столкновения ядер дейтерия и трития, будет затрачена на образование ядра гелия. Уже более 6 десятилетий физики продолжают безуспешные попытки экспериментально подтвердить возможность получения энергии способом, сама идея которого с философских позиций является несостоятельной. Более подробно этот вопрос изложен в главе 5. В заключение приведём высказывание Энгельса:

«Философия мстит за себя задним числом естествознанию за то, что последнее покинуло её» [25].

Физическая теория и опыт

Одна из причин кризисных явлений в физике – ошибочное толкование опытных данных. Примером является уже упоминавшийся принцип эквивалентности массы и энергии, определяемый соотношением Е = mc2. Согласно толкованию этого соотношения, во всех ядерных реакциях происходит превращение ядерного вещества в энергию, фактически, в энергию излучения, так как со скоростью света движутся только фотоны. Но в реакции деления ядра урана образовавшиеся осколки разлетаются со скоростью порядка 1/30 от скорости света. В ядерных реакциях количество нуклонов и их массы остаются неизменными. Это означает, что ядерная материи не превращается в энергию, а изменение массы продуктов реакции имеет другую причину. Как показано автором, оно происходит за счёт изменения полевой компоненты массы ядер, которая выпала из поля зрения теоретиков. Таким образом, опытные данные опровергают положение о превращении ядерного вещества в энергию, как это формально следует из формулы Эйнштейна.

Другой пример – объяснение красных смещений в спектрах галактик как эффекта Доплера, т.е. скоростью удаления галактик. Это объяснение можно было рассматривать как правдоподобную гипотезу тогда, когда космический вакуум считали пустотой. Но в свете современных знаний представление о космическом вакууме как пустоте является устаревшим. Согласно физике конденсированных сред космический (он же физический) вакуум это материальная среда. Как материальная среда он должен взаимодействовать с движущимися телами и излучением.

Влияние физического вакуума (эфира) также не учитывалось Эйнштейном при объяснении аномального смещения перигелия Меркурия. Несмотря на то, что в ОТО он вернул эфир, который отбросил в своей более ранней теории. Предсказание теории Эйнштейна для Марса противоречит данным наблюдений: теоретическое значение в 6 раз меньше наблюдаемого [10]. Тем не менее, большинство специалистов считает, что ОТО более точная теория, чем теория Ньютона. Однако, как показано в главе 3, этот эффект не имеет отношения к гравитации. Он обусловлен космическим ветром, возмущающей силой, образованной совместным влиянием возбуждённой компоненты космического вакуума как материальной среды и движением Солнца (вместе с планетами) в космическом пространстве.

Как показывает исторический опыт, в толковании опытных данных часто присутствует субъективный фактор, а именно, желание согласовать опытные данные с теорией, которую заранее считают правильной.

Физика и формальная логика

В этом разделе были использованы основные понятия и процедуры логических умозаключений, приведенные в книге Фрейденталя (Freudenthal) «Язык логики» [12]. Формальная логика необходима для обоснования основных положений создаваемой теории, а также поиска противоречий в существующих теориях. Логические построения должны предшествовать математическому описанию изучаемого объекта или явления.

В статье «О методе теоретической физики» [11] Эйнштейн говорил о вечном противоречии между двумя нераздельными компонентами человеческого познания – опытом и мышлением. Он считал древнюю Грецию колыбелью западной науки. Там впервые было создано чудо мысли—логическая система, теоремы которой вытекали друг из друга с такой точностью, что каждое из доказанных ею предложений было абсолютно несомненным. Как считает Эйнштейн, геометрия Эвклида это замечательный триумф мышления, который придал человечеству уверенность в себе, необходимую для последующей деятельности.

В формальной логике используется процедура исчисления высказываний. Под высказыванием понимают то, что выражается посредством осмысленного утвердительного предложения. Пусть p и q – простые высказывания. Для соединения предложения в более сложное предложение, используют связки. Их всего четыре:

конъюнкция – означает связку «и» (p и q),

дизъюнкция – означает связку «или» (p или q),

импликация – означает связку «если, то» (если p, то q),

эквиваленция – означает связку «тогда и только тогда»

(p тогда и только тогда, когда q).

Для того чтобы установить, является ли истинным сложное высказывание «p и q», нам нужно лишь знать, истинны ли обе его компоненты p и q. Если это так, то «p и q» истинно. Нам незачем для этого знать что-либо о содержании высказывания p или высказывания q.

Точно также мы можем сделать заключение об истинности высказывания «p или q», если мы знаем, что, по крайней мере, одно из высказываний истинно, причём смысловое содержание высказываний p и q не играет здесь никакой роли. Заметим, что «p и q» является истинным и тогда, когда p и q оба истинны. Высказывание «если p, то q» не является истинным только в том случае, когда p истинно, а q, тем не менее, не истинно. В дополнение к ранее указанным связкам, посредством которых из двух высказываний получается одно новое высказывание, используется связка «не», которая указана в третьем столбце ниже приведенной таблицы и читается как «не». Она обращает высказывание p в высказывание «не p».