Сергей Струговец - Естественная механика природы

• Название: Естественная механика природы
• Автор: Сергей Струговец
• Жанр: Физика

По мнению автора, природа нашей Вселенной в своём фундаментальном устройстве проста и наглядно представима, а результаты наблюдений и экспериментов, включая те, которые сегодня объясняются с помощью теории относительности и квантовой механики, вполне могут быть согласованы с единой механистической теорией, построенной на базе классической физики. В книге излагаются основы такой теории, а также анализируются причины вытеснения из науки здравого смысла сверхсложной математической мистикой.

---

Итак, даже если теория не до конца (или даже неправильно) разобралась с фундаментальной природной сущностью наблюдаемых явлений, мы вполне можем использовать полученные экспериментальным путем знания на практике, сегодня тем более, так как способны математически описать эти знания приближёнными эмпирическими (заведомо не отражающими теоретический смысл) функциональными зависимостями, например, степенными полиномами или сплайн-функциями, а современные компьютеры позволяют нам методом последовательных приближений решать системы уравнений практически любой сложности. Мы можем с помощью компьютера моделировать не только всё то, что наблюдаем, но и свои фантазии. В виртуальном компьютерном мире мы легко можем искривлять пространство и поворачивать время вспять. Здесь вообще нет ограничений… СТОП!… КОМПЬЮТЕР?!

Я думаю, что в жизни большинства людей, читающих эти строки, компьютер уже стал неотъемлемым атрибутом. А давайте вспомним, как устроена эта великолепная машина. В основе работы компьютера лежит позиционная двоичная система. Огромное количество одинаковых ячеек имеют возможность находиться всего лишь в двух состояниях: «0» или «1» («Да» или «Нет»). Эти ячейки (биты), в свою очередь, объединены в систему (структуру), состояние которой в целом зависит от того, в каком из двух возможных состояний находится каждая ячейка и где она расположена (позиционирована) в системе. Таким образом, простейшая по своему принципу действия, основанная на обычной классической логике машина позволяет нам моделировать Мир, сложность которого, как мы сейчас считаем, такова, что практически не поддаётся нашему разуму.

А теперь, глядя на стоящий перед вами компьютер, спросите у себя:

– Неужели эта созданная нами машина совершенством своим на порядки превосходит природу?

– А если это не так, если признать, что природа, как мы уже не раз убеждались, простотой и функциональностью почти всегда превосходит творения разума и рук человеческих, то неужели фундаментальные основы нашего Мира настолько сложны, как это мы сейчас считаем?

Давайте поразмышляем над этими вопросами. Для начала попробуем проанализировать сложившиеся в физике явные противоречия и загадки. Может быть, это поможет нам отыскать причины, лежащие в их общей основе, и, устранив их, снова встать на путь достижения понимания единых законов природы, а не только коллекционирования разрозненных знаний о ней?

Примечание. Пора ещё раз уточнить терминологию. Давайте будем считать синонимами термины «наша Вселенная», «наш Мир» и «Метагалактика», то есть то, что априори содержит знакомую нам материю (включая излучение), которую мы только и можем постоянно наблюдать и, тем самым, ограничивает наблюдаемое нами пространство. То же бесконечное и вечное, где расположена эта материя, будем называть просто «Вселенная», «Мир», «внешний Мир» или «Природа». Только в этом случае термины «мироздание», «мировоззрение» и «миропонимание» приобретают ясный и конкретный общий смысл. С помощью такой терминологии можно выразить словами представления о том, что в Мире, кроме нашей Вселенной, может существовать и иная материя, никак не связанная с материей нашего Мира, или, например, взаимодействующая с ней лишь временно, а потому и наблюдаемая тоже временно, что Вселенная есть «весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве…» [2] (статья «Вселенная»), что не такая, а только «наша Вселенная» сформировалась, как нечто единое, в результате Большого взрыва. Ведь представления о Большом взрыве (которые я в целом поддерживаю) есть следствие осознания наших наблюдений, и распространить их на бесконечность невозможно, так как нельзя же считать себя центром бесконечного пространства-времени.

Основная часть. Мир и его механика

Ясность должна быть достигнута в любом случае и любой ценой. Даже разочарование, если оно обосновано и окончательно, означает шаг вперед, а жертвы, связанные с отказом от принятого, с избытком искупаются сокровищами нового знания… работа исследователя состоит в том, чтобы всё больше приближать его картину мира к реальному миру.

М. Планк

Конечной целью всех естественных наук является разыскание движений, лежащих в основе всех изменений, и причин, производящих эти движения, то есть слияние этих наук с механикой.

Г. Гельмгольц

Глава 1. Мир, каким он не может быть. Относительно гравитации и не только

Современная теоретическая физика может произвести впечатление старого, почтенного, но уже обветшавшего здания, в котором одна часть за другой начинает рушиться и даже самый фундамент начинает шататься.

М. Планк

Примечание. Интересно, что Планк написал это про ситуацию, сложившуюся уже после того, как им же самим основанная квантовая теория стала практически общепризнанна.

Примечание. Эти два китайских иероглифа вместе переводятся, как кризис, а по отдельности, первый как опасность, а второй как пусковой механизм, важный момент, возможность. Не я первый обращаю на это внимание. Разумеется, самым первым был тот, кто, изобразив рядом два эти иероглифа, придал им такое смысловое значение.

Вернемся к начальному толчку, открывшему новую эру усложнения наших представлений о мироздании, к теории относительности (ТО) Альберта Эйнштейна. Прошло более ста лет с момента создания специальной теории относительности (СТО), но сомнения в правильности этой теории не исчезают. Разум части представителей каждого молодого поколения, которым доводится изучать СТО и общую теорию относительности (ОТО), неуклонно восстаёт против этих теорий. Всегда находятся те, кто, подобно ребёнку из сказки Андерсена, изумлённо восклицают вслух: «А король-то голый!». Им объясняют, что теория относительности «означает глубокое изменение обычных… представлений, основанных на повседневном опыте» [1] (статья «Относительности теория»), что, только окончательно отказавшись от любых попыток объяснить природу иначе, чем математически, потратив долгие годы на изучение сложнейших правил математики и развив в себе «математическое мышление», человек способен постичь таинства природы. Их убеждают, что правота Эйнштейна доказана огромным количеством экспериментальных данных. Их предупреждают, что ТО является общепризнанной основой теоретической физики и научного мировоззрения в целом, что отрицание правильности этой теории навсегда закроет для них путь в большую науку. Всё равно соглашаются не все. И даже некоторые из тех, кто в молодости избежал сомнений в правильности теории относительности, по мере приобретения опыта, теряют веру в эту теорию. Они, сформировавшиеся уже в науке, как профессионалы, берутся за привычные сложнейшие математические расчеты, но с неизбежностью попадают при этом в патовую ситуацию – избавиться полностью от сомнений в правильности ТО невозможно, предложить что-либо взамен тоже. Почему же этот спор, в который вовлечены самые пытливые и смелые умы человечества, так и не может закончиться? Почему сторонники ТО за целый век так и не сформулировали аргументы, безупречная логика которых позволила бы рассеять любые сомнения (как это произошло с гелиоцентрической системой Коперника), а противники теории так и не создали ей достойную альтернативу? Интуиция и логика подсказывают, что это возможно в случае, если в основе позиций обеих сторон лежат неучтённые ими противоречия и заблуждения в физике, появившиеся задолго до теории Эйнштейна и нашедшие отражение в ключевых положениях ещё классической механики, а, соответственно, общее, хоть и отличающееся в деталях, мировоззрение, которое, дойдя до предела своей применимости, уже неспособно обеспечить понимание новых знаний о мироздании, накапливающихся в результате наблюдений и экспериментов.

Тогда почему же научные споры сконцентрировались, в основном, вокруг ТО? Пожалуй, и это можно объяснить. Именно теория Эйнштейна вместе с квантовой механикой и физикой элементарных частиц, несмотря на сохраняющиеся между ними нестыковки, очень чётко сформулировали основы сегодняшнего официального научного мировоззрения.

Примечание. Термином «мировоззрение» давайте договоримся обозначать наши глобальные представления об устройстве мира, в рамках которых создаются, доказываются и применяются все наши научные теории. Пожалуй, правильнее было бы назвать это даже не мировоззрением, а миропониманием.

Так как дальше разговор пойдёт о различных типах мировоззрения, то, для удобства, назовем наше сегодняшнее официальное научное мировоззрение корпускулярно-квантовым, а модель мироздания на его основе корпускулярно-квантовой моделью. Оба этих термина взаимосвязаны и, по сути, означают одно и то же, поэтому введем для их обозначения общее сокращение – ККМ. Корпускулярно-квантовое мировоззрение сформировалось в результате модернизации предыдущего корпускулярно-полевого мировоззрения (КПМ), но в целом осталось с ним, а также с предыдущими типами научного мировоззрения на платформе существования пространства, как отличной от абсолютной пустоты физической сущности, взаимосвязанной с материей. Правда, теория относительности установила количественную взаимосвязь между материей и пространством-временем, которая раньше (начиная уже с древнегреческой философии [17]) в научном мировоззрении воспринималась лишь качественно. Но принципиально ничего не изменилось. Например, ещё Аристотель отрицал существование пустоты и воспринимал пространство, как некую неразрывную, влияющую на расположенную в нём материю сущность, то есть, практически так же, как и современная теоретическая физика трактует континуум пространства-времени. Корпускулярно-квантовое мировоззрение неимоверно сложно для понимания, так как сформулировано оно на особом математическом языке, которым владеет лишь крохотная часть населения Земли, а более или менее точный и полный перевод положений этого мировоззрения на общедоступные языки считается принципиально невозможным. Однако приблизительно выделить то, что лежит в смысловой основе ККМ, всё же можно.