скачать книгу бесплатно
дж ? сек) – «элементарный квант действия», с размерностью энергия умноженной на время [34, с. 695].
В теорию вводят понятие кванта энергии. Планк подвел под формулу теоретическую основу. Согласно представлению немецкого ученого, испускание и поглощение излучения с частотой ? происходит при переходе осциллятора в соседнее состояние, расположенное соответственно либо ниже, либо выше исходной частоты. Задумавшись, что получится, если не производить предельный переход (? ? 0), Планк вышел на закономерность, которая привела к серьезным изменениям в физике. В первых работах Планк обещал не нарушать философские принципы. Достаточно быстро изменил классической механике и электродинамике. Ученый решил, что соблюдать закон непрерывности не рационально и отказался в пользу «квантовых скачков». Фундаментальный принцип Планк счел формальным, поскольку «Маховский принцип непрерывности не дает ничего взамен, так как непрерывность не есть постоянство» [81].
Выступая в 1911 г. с докладом на I Сольвеевском конгрессе по физике в Брюсселе, Планк признал недостатки теории: теоретическое убывание температуры до абсолютного нуля, не приближает энергию осциллятора к нулю, она остается равной h?/2. Явления, связанные с квантом действия, и те, что по законам классической динамики протекают непрерывно – принципиально противоположны. Не отрицая электродинамики, ученый апеллировал к направленности квантовой теории: гипотеза «не об энергии, а о действии». Предположил компромисс: молекулы и свободные электроны движутся по законам классической динамики, а атомы и электроны внутри молекул следуют квантовой теории; физические силы, (гравитационные, электрические и магнитные) «действуют непрерывно, а химические силы – квантами. Во время дискуссии В. Вин высказал замечание о гипотезе Планка: «Планковскому осциллятору недостает одного важного свойства реальных молекул, а именно способности менять длину волны излучения; без этого свойства было бы невозможно равновесие излучения. Наоборот, связанные резонаторы различной частоты могут произвести нужное изменение длины волны излучения» [82]. Подобные резонаторы в вычислениях Планка не учитываются. Вин сомневается, что между излучением и плотностью энергии получилось бы фундаментальное соотношение, если их ввести. Пуанкаре указал на ограниченность гипотезы зависимостью всего одной степенью свободы. Планк согласился: «Для нескольких степеней свободы квантовая гипотеза еще не сформулирована». Чтобы избежать однозначного выбора между квантовыми явлениями и электромагнитной теорией Максвелла, Планк отказывается от своего прежнего мнения относительно поглощения и испускания. Он предложил компромиссную гипотезу: поглощение происходит непрерывно, а испускание – дискретно. Пуанкаре не лестно отзывается о теории Планка: «Некая гипотеза возникла впервые у Планка, но она оказалась столь странной, что стремилась найти любые способы, чтобы от нее избавиться. Эти способы пока ничего не дали» [83]. Неприятие теории учеными вызвано тем, что энергия излучателей изменялась резкими скачками; физические явления не подчинялись законам, которые можно было выразить с помощью дифференциальных уравнений.
В толковании излучения с большим числом резонаторов [84] Пуанкаре усмотрел в рассуждениях Планка ошибку. Каждый из таких резонаторов имеет собственный единственный период и излучает строго монохроматический свет. Вследствие обмена энергией, между этими резонаторами устанавливается распределение энергии в спектре излученной энергии. Гипотеза Планка предполагает, что такие обмены энергией возможны, хотя каждый резонатор может поглощать или излучать только свет данного цвета. Теория квантов не допускает, что имеется прямое воздействие одного резонатора на другой. Один из резонаторов может получать энергию только кратным какому-то кванту. Пуанкаре считал вероятным, что между резонаторами должны двигаться материальные атомы, которые, сталкиваясь с резонаторами, могут передать им, или забирать у них, часть энергии. Обмен при этом должен осуществляться через вещество, но гипотеза Планка не допускает возможность движения резонаторов и механического обмена энергии через вещество.
В 1914 г. в теории Планка обозначился дрейф к позициям классической физики. Он развивает новую гипотезу, согласно которой испускание, так же как поглощение излучения осциллятором, есть процесс непрерывный. Квантовая прерывность, согласно этой теории, имеет место только при обмене энергии при столкновении осциллятора со свободными частицами вещества. Расчеты показали [85], что картина стационарных состояний твердого электрического диполя, ведет к противоречию с экспериментом, полученным согласно классической электродинамике. Планк вынужден был отказаться от этой теории в 1915 году.
Теория относительности А. Эйнштейна, квантовая механика, созданная М. Планком, М. Борном, В. Гейзенбергом, Э. Шредингером ознаменовали не просто этап в развитии физики, но и смену научной парадигмы. В докладе, прочитанном 18 февраля 1929 года в Физическом институте Лейденского университета, Планк рассказал слушателям о назревших противоречиях между новой и классической теорией. По его мнению, не имеет никакого смысла говорить об энергии в определенной точке в духе классической теории, т. к. «в значении энергии всегда содержится некоторый произвол». Он обращает внимание на частоту (локальную величину), которая имеет определенный смысл для отдельной точки, вне зависимости от того, идет ли речь о механическом колебании, или электрическом, либо магнитном. Планк принимает энергию эквивалентной частоте (Е = h?). В некотором смысле произвольная энергия «всегда должна равняться локальной частоте!» [86], хотя энергия – величина аддитивная. Понимая, что эти понятия несовместимы, Планк нашел выход из создавшейся ситуации: «… необходимо сделать фундаментальный шаг, означающий фактический разрыв с представлениями, которые классическая физика всегда рассматривала как сами собой разумеющиеся и которыми она пользовалась». Объявлена новая парадигма: энергия пропорциональна локальной частоте.
Не прошло и года, от кажущихся достижений наступило разочарование. На публичном собрании общества содействия немецкой науке в Дрездене 2 декабря 1929 года Планк признал наличие трудностей в современной физике. Наука, которая, казалось, находится на пути к объяснению всех физических явлений, не приблизилась к пониманию строения атома и происходящих в нем процессов на основе механики и электродинамики. Не оправдалась мысль, что остававшиеся различия, удастся каким-то образом позже объяснить. Ничего нельзя было сказать о взаимодействии электронов, которые должны были сильно отталкиваться; о периоде их обращения вокруг ядра; о месте, в котором они находятся в разные моменты времени. Ни одну из названных величин нельзя было измерить ни прямо, ни косвенно. Ученый озабочен тем, что теория в этом направлении не продвинулись ни на шаг. Свое выступление Планк закончил заявлением: «Отдельные отрывки из новой физики, которые я сегодня смог изложить, должны были показать вам, с какими глубокими проблемами сегодня встречается эта наука» [5].
Исследования свидетельствовали о необходимости адекватного представления природы электрона. За объективной оценкой развития физической науки не последовало реальных действий, устраняющих первопричину затруднений. Планк предполагает, что посредством квантового постулата динамика оказывается связанной с кинематикой; постулат дополняет и обогащает классическую теорию. Теоретик горделиво заявляет, что выдающиеся физики, склонны под влиянием обстоятельств пожертвовать принципом причинности, а он – «категорически против». Планк когда-то был убежден, если подобный шаг действительно необходимо совершить, тогда физическое исследование значительно затруднится. Все-таки развитие теория пошло в направлении, не отвечающем воззрениям классической физики. На пороге драмы, нависшей над фундаментальной наукой, немецкий физик восклицает: «Именно экспериментальные факты расшатали классическую теорию и привели ее к падению» [86]. Детерминизм для ученого потерял актуальность. Приходится сомневаться в научной принципиальности и философской последовательности Планка. Привычка оценивать результаты опытов, через призму умозрительных закономерностей, похоронит в ученом способность объективно оценивать физические процессы. Ему не суждено было понять, что природа континуума охватывает линейку от бесконечно малых до бесконечно больших величин. Ученые, вставшие на путь развития лженауки, надсмеялись над классической физикой и отлучили ее от участия в развитии теории элементарных частиц.
Планк затратил немало сил на создание метода, который имеет мало прав называться законным. Необычная идея выделяется своей новизной, иногда кажется, что ее автор гениален. Гегель говорил: «… выдумка считается тем оригинальнее и замечательнее, чем более она безвкусна и безумна, потому что именно этим она в большинстве случаев доказывает своеобразие и отличие от мыслей других людей» [87]. Несмотря на достижения, в научной концепции гипотезы квантов от рождения присутствует порок. Прежние теории опирались на некую непрерывную среду. Планк от нее отказался, предположив, что дискретность не связана с каким-то особым механизмом взаимодействия излучения с веществом, а присуща самому электромагнитному излучению. Это заблуждение оказалось привлекательным из-за неспособности отличить природу электромагнитных колебаний от природы света.
Изучение элементарных частиц и их взаимодействий привело к парадоксальному выводу: почти все частицы, даже не имеющие электрического заряда, например, нейтроны, – обладают внутренним магнитным моментом (спином). В 1921 г. американский физик А. Комптон выдвинул гипотезу о наличии спина у электронов. Он высказал мысль, что электрон вращается «подобно миниатюрному гироскопу». Идея вначале не получила поддержки ученых. Требовалось согласование теории с новым представлением о природе электрона. В 1925 году С. Гаудсмит и Д. Уленбек опубликовали гипотезу о том, что электрон имеет спин. Для решения проблемы спина, была придумана очередная «закономерность». Молодые ученые предположили, что отдельный электрон является носителем магнитного момента (m) и соответствующего механического момента импульса (S). Момент количества движения и магнитный момент электрона, связанны с перемещением этой частицы по орбите. Особенность гипотезы состоит в том, что электрон вращается вокруг своей оси и имеет внутренний механический момент количества движения. Посчитали, что спин связан с вращательным движением электрона вокруг своей оси. В дальнейшем установили: предположение о таком движении частицы не соответствует действительности, т. к. электроны обладают внутренним угловым моментом (спином), не связанным с движением электрона по орбите [88, с. 212]. Описывая методику проведения экспериментов с целью определения g—фактора электрона, в статье [89] признают: «… не могли даже представить себе, что семнадцатью годами позже мы все еще будем продолжать эти эксперименты». Теоретики еще не придумали какой-либо модели и образа движения, рождающего спин. Автор статьи X. Р. Крейн, как и другие ученые, не знает, что вызывает изменение ориентация электрона относительно траектории орбитального движения. Уленбек и Гаудсмит создали виртуальную реальность. После чего В. Гейзенберг и П. Иордан анализируют ее как гипотезу, и находят в ней подтверждение квантовой механике. Ученые удивительно беспечно изменили в конструкции атома еще одно свойство – заставили электрон вращаться вокруг своей оси. Обязательность электромагнитного излучения при вращении электронов обсуждению не подлежала.
Используя модель атома, ученые провели вычисление возмущений и анализ квантово-механических свойств. Проведенные расчеты показали, что гипотеза Уленбека—Гоудсмита позволяет качественно описывать эффект Зеемана и пропорции интервалов в согласии с экспериментом. Расщепления магнитных дублетов согласуются с формулой тонкой структуры Зоммерфельда. В работе [90] авторы утверждают, что по законам квантовой механики в атомных системах, состоящих из точечных зарядов, всегда наблюдается аномальный эффект Зеемана. На вопрос, насколько новая теория свободна от произвола, отвечают: «… мы еще не можем дать ответа, все же результаты проведенных нами вычислений можно рассматривать как важное подтверждение с одной стороны гипотезы Комптона—Уленбека—Гаудсмита, а с другой стороны – квантовой механики». Подтверждение опытом – требование, необходимое для обоснования теории, перестало действовать в квантовой механике. Защищая свою позицию, Гейзенберг обронил мысль, что они применяли в квантовой теории такие понятия, которые не могут быть логически оправданы и в известной степени не имеют смысла, поскольку «Абсолютное выполнение требования строгой логической ясности, вероятно, не имеет места ни в одной науке» [61]. Гейзенберг признает: противоречия, возникшие в квантовой теории, становятся вопиющими; если проблему строения атома не решить, то никакой прогресс невозможен. В критической ситуации, он вспомнил слова Эйнштейна: физическая теория должна содержать те величины, которые поддаются непосредственному наблюдению. Интересен дальнейший ход мысли немецкого ученого. С точки зрения современной физики слова, имеющие смысл «координата» и «скорость» электрона, не являются таковыми на основании соотношения неопределенностей. Они имеют смысл в отношении механики Ньютона, но не в отношении к природе. Исходя из этого принципа, Гейзенберг вооружился идеей, что нельзя пользоваться не наблюдаемыми величинами (такими, как частоты и размеры электронных орбит).
Понятие траектории не должно зависеть от величины пространства, в котором происходит движение электронов. В беседе с Эйнштейном Гейзенбергу был поставлен вопрос о философии обоснования квантовой механики. Путь электрона наблюдается в камере Вильсона, но в математическом описании Гейзенберга нет траектории электрона внутри атома. Оправдание Гейзенбергом ввода в теорию только наблюдаемых величин, Эйнштейн возразил: любая теория обязательно содержит и ненаблюдаемые величины. Гейзенберг парировал: он применил его философию, положенную в основу специальной теории относительности. Ответ не заставил ждать: «Может быть, раньше я использовал и даже формулировал такую философию, но все равно она бессмысленна» [62].
Раздумывая о «гейзенберговском» формализме, М. Борн, обнаружил, что он идентичен матричному исчислению, хорошо известному математикам. Заменив дифференциальные операции конечно-разностными, содержащими постоянную Планка, П. Иордан и М. Борн получили обнадеживающие результаты, относящиеся к радиационной формуле и по другим вопросам. Гейзенбергом, Борном, Йорданом была развернута квантовая теория, которая, по их мнению, выглядела «столь убедительно, что, собственно, в ее правильности уже нельзя сомневаться» [67]. Реформаторы физики опубликовали вариант квантовой теории, получивший название матричной механики, которая описывала квантовые явления с помощью таблиц наблюдаемых величин. Эти таблицы представляют собой упорядоченные определенным образом математические множества, называемые матрицами, над которыми по известным правилам можно производить различные математические операции. О финале этой истории М. Борн напишет: «В сотрудничестве с П. Иорданом нами были установлены простейшие свойства „матричной механики“; затем мы втроем систематически развили эту теорию» [91].
Нобелевский лауреат Ю. Швингер разочарован математической и чрезмерно умозрительной теорией S—матриц, с ее математической непоследовательностью и слишком опосредованной связью с физикой. По мнению Шредингера, одним из важных вопросов устройства атома является вопрос о связи между динамическими явлениями в атоме и электромагнитным полем. Теоретик утверждает, что матричное представление атомной динамики приводит к предположению, что возможна математическая формулировка упомянутой выше связи. Электромагнитное поле должно быть представлено иначе, чем обычно, а именно с помощью матриц. Волновая же механика показывает, что эта связь всегда может быть установлена без какого бы то ни было насилия [92]. Теория Гейзенберга связывает решение задачи квантовой механики с решением системы бесконечного числа алгебраических уравнений, в которых неизвестные – бесконечные матрицы. Они соответствуют классическим координатам и импульсам механических систем и функциям от них, подчиняясь специфическим вычислительным правилам: одной координате, одному импульсу, одной функции соответствует по одной бесконечной матрице. Матричная механика позволила достичь согласия с экспериментальными данными, но в отличие от волновой механики не содержала никаких конкретных ссылок на пространственные координаты или время. Сосредоточившись на экспериментах с элементарными частицами, теоретики надеялась получить ответы на сложные научные вопросы, но ожидаемый эффект достигнут не был. Причину беспомощности естествознания Э. Шредингер находит в сложностях квантовой теории. Он назвал ее злой крестной матерью и требовал изгнать ее из науки [93]. По мнению австрийского ученого, атомизм долгое время противостоял и служил мощной преградой проникновению лженауки. Этим он объясняет успешность и долговечность теории атома. Гейзенберг настаивал на отказе от каких-либо простых наглядных представлений или моделей в пользу только таких свойств, которые могли быть определены из эксперимента. Новая научная парадигма родилась тогда, когда знание подошло к точке бифуркации. Отвечая на статистические вопросы, квантовая механика ничего не может сказать о ходе индивидуальных процессов.
Планк и его последователи воспользовались трудностями в описании устройства микромира и внедрили чуждые классической физике представления. Мотив незамысловатый: если гипотезу кванта сочтут полезной, то она автоматически признается ценной для науки, независимо от ее достоверности. Для обоснования своей модели Планк подменяет понятия: значение научной идеи коренится не в истинности ее содержания, а в ее ценности [6]. Формулировка содержит два момента – пренебрежение философией и меркантильный интерес. Обман целенаправленно насаждается в сознание общества. Создание привлекательного образа не точной теории, обязано в значительной мере математическим ухищрениям. Усердное проталкивание Планком критерия минимального уровня значения энергии, пропорционального частоте излучения, в будущем направит развитие естествознания по ложному пути.
Привлекая под свое крыло молодых и талантливых ученых, искавших славы, но мало искушенных в философии, датский физик создал фабрику по разработке и внедрению псевдонаучных идей. Тщеславие побуждало Бора и сподвижников, примкнувших к нему, подминать истину и создавать ложные гипотезы. Ученые, связанные с Бором, могли расширить границы познания, но соблазнились временным успехом. Честолюбивые люди искажали истину, использовали ситуацию и двигались к незаслуженному успеху. Они растратили свое дарование на подгонку доказательств теории средствами квантовой механики. Имена вчерашних идеологов квантовой теории, формировавших ложных достижения, забудут быстро.
Профессор Колумбийского университета Брайан Грин констатирует, что общая теория относительности, по-видимому, на фундаментальном уровне несовместима с другой чрезвычайно тщательно проверенной теорией – квантовой механикой [94]. Критикуя методологию теоретической физики, В. А. Ацюковский указывает на действие в ней двух течений: одна часть специалистов считает, что задача теоретической физики состоит в том, чтобы вернуться к наглядному описанию, другая часть – что надо отказаться от каких-либо аналогий с макро реальностью, отказаться от наглядности и интуитивно понятных моделей. Ученый видит кризис, возникший в физической науке, причина которого находилась в философской установке: допустимость произвола в выборе исходных физических инвариантов. При создании теорий постулируются исходные положения, признают первичность математического описания по отношению к физическому содержанию [95, с. 38]. По мнению авторов работы [96], такая методология завела физику в тупик.
Индетерминизм в физике – концепция, согласно которой фундаментальные законы природы имеют вероятностный характер, а случай является более закономерной сущностью природы по отношению к необходимости. Одно из направлений квантовой теории было связано с «принципом соответствия». Устанавливая аналогию между классической и квантовой теорией, «находчивость» проявили Н. Бор, Г. Крамерс и Дж. Слеттер. Используя принцип соответствия и понятие волны вероятности, они попытались устранить противоречия, имеющиеся в квантовой теории. Хитрость идеи заключалась в истолковании электромагнитных волн не как реальных, а как волн вероятности, интенсивность которых в каждой точке определяет, с какой вероятностью в данном месте может излучаться и поглощаться атомом квант света [97]. Постулат допускал, что законы сохранения энергии и динамических переменных в каждом отдельном случае могут выполняться, подчиняясь законам статистики и вероятности. В работе подчеркивали «виртуальный» характер поля излучения, которое при современном состоянии науки является «необходимым» для адекватного описания атомных явлений. «Необходимость» – стандартная формулировка теоретиков, утверждающих «новые» истины.
Классическая электродинамика рассматривает непрерывное электромагнитное поле. В квантовой электродинамике взаимодействие заряженных частиц с электромагнитным излучением рассматривается как поглощение и испускание частицами фотонов. В основе лежит представление, что свойства электромагнитного поля прерывные (дискретные). Для внедрения ложных идей в массы требуются выполнить обязательную работу: во-первых, доказать их состоятельность; во-вторых, добиться признания того, что они утверждают. Когда Бор обратил внимание на квантовую теорию, он первым делом пригласил к себе в ассистенты В. Паули и В. Гейзенберга. Студенту четвертого семестра В. Гейзенбергу летом 1922 года Зоммерфельд помог с поездкой в Геттинген, чтобы тот послушать цикл лекций Бора. На одной из лекций Гейзенберг обратил на себя внимание лектора замечанием о воздействии излучения на атом. В частных беседах с Бором, последовавших затем, Гейзенберг пытался осмыслить роль атомной физики и понять задачи, которые решает наука. Во время прогулок с датским физиком у Гейзенберга сформировалось мировоззрение: в науке всегда можно решить, что правильно и что ложно, поскольку она имеет дело не с верой, мировоззрением или гипотезой, а правильными или неправильными утверждениями [97]. Причем, вопрос о том, что правильно и что неправильно, решает природа (Бог), но не люди. Мало значат мнения других ученых.
Защитив ученую степень доктора наук в Мюнхене, Гейзенберг по рекомендации Бора в 1924 г. стал стипендиатом Фонда Рокфеллера и переехал в институт Копенгагена на Блегдамсвее. В Дании он познакомился с молодыми людьми самых различных национальностей (англичане, американцы, шведы, норвежцы, датчане, японцы) работавшими над одной и той же проблемой – атомной теорией Бора. Центры физиков-атомщиков в Геттингене, Копенгагене и Кембридже работали под руководством Д. Франка, М. Борна, В. Паули. Летом 1925 г. Гейзенберг приехал в Кембридж, в лабораторию физика П. Л. Капицы, и там сделал сообщение о своей работе небольшому кругу теоретиков. Среди присутствующих находился молодой студент двадцати трех лет – это был Дирак, который взялся за проблему и в течение нескольких месяцев разработал законченную квантовую теорию атомной оболочки. Известно, что обычно скорость принятия решения и качество находятся в обратно пропорциональной зависимости. Физики используют перенормировку, когда в теории появляются выражения, не имеющие определенного математического смысла. Всякий владеющий этим техническим приемом, понятным для узкого круга специалистов, может нам показаться непререкаемым авторитетом. Квантовая теория продемонстрировала иллюзорность представлений, положенных Гейзенбергом в основу микромира. Метод, как бы научный, производит впечатление видимостью эрудиции, но представляет собой не что иное, как систематическую подмену физических явлений математическими функциями.
Один из создателей современного варианта квантовой теории Р. Фейнман находит, что квантовая электродинамика совершенно абсурдно описывает Природу. По мнению Р. Фейнмана «Уловка, при помощи которой физики находили n и j, имеет специальное название – «перенормировка», он называет ее приемом, рассчитанным на глупцов. Необходимость прибегнуть к такому методу не позволила доказать ученым математическую самосогласованность квантовой электродинамики. Американский ученый подозревает, что перенормировка математически незаконна. Процедуру устранения расходимости в классе теорий, называемых «перенормируемыми», и как проводить конкретные расчеты Фейнман, Швингер и Томонага придумали независимо друг от друга. За это они получили Нобелевскую премию. Фейнман утверждает, что у физиков нет хорошего математического аппарата для описания квантовой электродинамики [68, с. 114].
В области квантовых процессов предполагается прерывность изменения состояний, что вызывает затруднения с причинно-следственной связью. Н. Бор признается, что принцип причинности был отброшен под давлением обстоятельств. Теоретик столкнулся с закономерностями, не поддающимися детерминистскому анализу, относительно атомных частиц [98]. Чтобы обойти несоответствие фундаментальному философскому принципу «непрерывности», отцы-основатели квантовой теории решили вообще им пренебречь. Отражать картину внутреннего мира атома возложили на математические множества и операторы. Происходящее становится абстрактным, в физике теряется наглядность. Использование вероятности для исследования процессов микромира, лишило смысл понятия «что есть в данный момент физическое тело».
В последние годы жизни Эйнштейна его отношение к гипотезе Планка было отрицательным. Он считал неудовлетворительным интерпретацию «пси-функции» этой теории и заявил: «Во всяком случае, в основе моего понимания лежит положение, решительно отвергаемое наиболее крупными современными теоретиками. Существует нечто вроде „реального состояния“ физической системы, существующей объективно, независимо от какого бы то ни было наблюдения или измерения, которое в принципе можно описать с помощью имеющихся в физике средств» [9]. После работ Гейзенберга стало проблематичным понятие «физической реальности». Возник вопрос: что же собственно пытается описывать теоретическая физика (с помощью квантовой механики) и к чему относятся открываемые ею закономерности? В квантовой механике, претендующей на описание реального движения макроскопических тел, Эйнштейну не нравилось ограничение точности, которую давала классическая механика. Чтобы найти ответ, ученый решил посмотреть, что говорит квантовая механика о таких объектах, которые можно «воспринимать непосредственно». Макросистемы и законы, управляющие ими, описываются классической физикой с большой точностью. Единственной приемлемой интерпретацией уравнения Шредингера, по мнению Эйнштейна, является статистическая интерпретация, данная Борном. Но и она не описывает реального состояния отдельной системы, а только позволяет делать статистические высказывания об ансамблях систем [99]. Эйнштейн утверждает: физика должна стремиться к объективному описанию реального состояния отдельной системы.
Обладатели аналитического ума, выдающиеся теоретики – Р. Ч. Фейнман и Э. Шредингер стоят особняком в ряду создателей квантовой механики. Интересы последнего простираются далеко за пределы физической теории. Он точно следует выбранной им философской позиции. Достижения квантовой механики его больше удивляют, чем впечатляют. Он не навязчиво раскрывает ущербность гипотезы Гейзенберга—Борна—Иордана, описывающей физические явления: «Луч или траектория частицы отвечает продольной связи процесса распространения (т. е. в направлении распространения), волновая же поверхность соответствует поперечной связи, т. е. перпендикулярно к направлению. Оба способа связи, без сомнения, являются реальными: один доказывается фотографиями Вильсона, другой – интерференционными опытами» [100]. Теория Бора, отмеченная успехами, имела существенный дефект. Решения, применяемые в квантовой теории, используют сложный и недоступный восприятию способ изложения. Претендуя на точное описание стационарных состояний, теория хранит полнейшее молчание о переходных процессах, т. е. о самих «квантовых скачках». Э. Шредингер не согласен с утверждением, что измерения, которыми оперирует квантово-механический формализм, действительно могут быть. Их невозможно выполнить: «Это было сделанное на уровне абстрактного мышления открытие разрывности там, где она меньше всего ожидалась, а именно – в процессе обмена энергией между элементарными материальными системами (атомами или молекулами), с одной стороны, и световым или тепловым излучением – с другой» [8]. Шредингер критически оценивал квантовую механику, чьи представители внушали друг другу идеи на языке понятном лишь малой группе. Он считает, что новая наука самонадеянно присвоила себе право третировать философское воззрение. По мнению австрийского ученого, поддерживая стиль в пределах избранных групп специалистов, теория обречена на бессилие, паралич и не имеет дальнейшей перспективы. Ее будущее – непременный отрыв от остальной человеческой культуры.
Вслед за открытием спина, принципа запрета Паули, волн де Бройля последовали объединение волновой механики Шредингера с матричной механикой Борна и Гейзенберга, открытие «перестановочных» отношений, Дирак изложил волновое уравнение электрона, движущегося в пространстве. Французско-американский физик, основатель современной физики твердого тела Л. Н. Бриллюэн скептически отзывался о бурном развитии квантовой физики. В теориях, следующих одна за другой, он наблюдает одну закономерность: «Вслед за открытием новых экспериментальных фактов следует перестройка теории; при этом наблюдаемые сохраняются, но в сочетании с некоторыми ненаблюдаемыми они ведут к новым предсказаниям, за которыми следуют новые эксперименты и т. д.» [101, с. 25]. В симбиозе теорий с экспериментами ученый находит причину, ведущую к безграничному росту гипотез.
Критическое отношение к теории Планка высказал американский физик-теоретик Ли Смолин: «Я на стороне Эйнштейна и других, кто верил, что квантовая механика является неполным описанием реальности» [102]. Научную позицию он объясняет тем, что в квантовой теории содержатся концептуальные парадоксы, которые в течение десятков лет остаются неразрешенными. Например, непонятно почему электрон проявляется как волна и как частица. Так же ведет себя и свет. Теория дает только статистические предсказания субатомного поведения. Те, кто сформировал теорию, не были реалистами. Они не верили, что человек способен понять устройство мира, независимого от наших действий и наблюдений. Сторонники квантовой механики действуют обычно под знаменем реализма и предлагают ее как прорывную теорию. Кризис в физике частиц, по мнению Ли Смолина, вытекает из теорий, которые предлагались учеными. Они распадаются на две категории: «Некоторые были фальсифицируемы, и они были опровергнуты. Остаток теорий проверке не подвергался – или потому, что они не делают чистых предсказаний, или потому, что сделанные ими предсказания не проверяемы на сегодняшнем уровне технологии».
7.2. Двусмысленность теории света
Гюйгенс, Максвелл и Лоренц не рассматривали прерывистых волновых колебаний. Распространение света ранее описывались в рамках волновой теории. В 1905 г. Эйнштейн нашел решение фотоэффекту, предположив, что излучение, распространение и поглощение света – дискретны. Он же ввел в физику понятие о кванте электромагнитного поля и придал ему значение распределенной в вакууме самостоятельной субстанции, обладающей собственной массой и импульсом. Эти порции (кванты) получили название фотонов. Ввод понятия «кванта энергии» излучения и вычисление численного значения, подвело под формулу как бы теоретическую основу. Формула Планка была найдена эмпирическим путем. Так начался новый период развития теоретической физики. Идеи существования квантов постепенно овладевала учеными. Вопросы, поставленные перед новой теорией, находили решения. Потребовалось немного времени, чтобы основные положения квантовой гипотезы превратились в догму. Заданный в ложном направлении вектор развития науки, привел к постепенному упадку всего естествознания. Попытаемся проследить этапы этого неблагоприятного развития.
Гипотеза дискретности энергии волн, играющая центральную роль в решении, не была обоснована и рассматривалась Планком как «удачно угаданный закон» [103]. Проверка теории опытом показала, что достигается совпадение теоретических и экспериментальных данных. Уравнение, которое верно отражало опытные данные, было справедливым при допущении, что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно, а лишь в известных неделимых порциях – в «квантах». Рационального объяснения, почему должно быть именно так, у Планка и его сторонников не было. Современников Планка волновал смысл «кванта энергии». В естествознание внедрили представление об энергии, противоречащее непрерывности нарастания изменений. Физическая наука отступила от вековых философских традиций. Многие ученые противились и не желали соглашаться с тем, что излучаемая и поглощаемая осцилляторами энергия всегда кратна h. Относительно квантовой теории лорд Рэлей в письме к Нернсту писал: «Конечно, мне нечего сказать против выводов, вытекающих из квантовой гипотезы, которая в руках способных людей привела к некоторым интересным результатам. Но мне трудно представить, что такая картина в действительности имеет место» [104].
В газах и жидкостях звуковые волны – продольны, частицы колеблются вдоль распространения волны. В твердых телах могут существовать поперечные и продольные волны. Возможность существования электромагнитного поля в форме электромагнитных волн, как самостоятельного вида материи, при отсутствии зарядов и токов, – следствие из уравнений Максвелла [3, с. 245]. Главную роль в опровержении механистической концепции световых волн, как колебаний эфирной среды, заполняющей все пространство, сыграла плоскость колебаний световых волн. Электромагнитные волны поперечны. Колебания векторов Е и В происходят перпендикулярно волновому вектору распространения волны. Электромагнитная волна обладает поляризацией. В 1845 г. М. Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации световых колебаний при прохождении света через вещество, находящееся в магнитном поле [105]. В каждой точке пространства в фиксированный момент времени свойства электромагнитной волны различны в разных направлениях плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, что было воспринято как связь между светом и электричеством. Магнитное поле действует на движущиеся заряды; магнитное поле создают движущиеся заряды [20, с. 209].
В качестве первичного принципа в основе квантовой механики и квантовой теории поля лежит квантово-волновой дуализм. Согласно квантовому постулату, каждому атомному процессу свойственна прерывность (Бор называет «индивидуальность»). Чуждый классической теории постулат заключает в себе отказ от причинности и непрерывности процессов в микромире. Создалась своеобразная ситуация, т. к. интерпретация эмпирического материала основывалась на применении классических понятий. Во время празднования юбилея Алессандро Вольты в Италии, 16 сентября 1927 г. выступил Бор в г. Комо с лекцией о состоянии теории квантов. К общим принципам, лежащим в основе описания атомных явлений, физик предложил поправки. В статье 1928 г. «Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории» Бор снова их продублировал, позже они получили название принципа «дополнительности».
По мнению Бора, весь способ описания, характерный для классической физики, остается применимым лишь до тех пор, пока все входящие в описание величины размерности действия велики по сравнению с квантом действия Планка. Если это условие не выполняется, как в атомной физике, то вступают в силу закономерности, которые не могут быть включены в рамки причинного описания. Фактически это означает возникновение совершенно новой ситуации в физике в отношении анализа опытных данных. Она заставляет нас заменить классический идеал причинности более общим принципом, называемым обычно «дополнительностью» [72].
В соответствии с квантовой теорией, непрерывность и требование классической теории о соблюдении причинности, при описании содержания опыта, должны считаться дополнительными условиями. По мнению Бора, эти черты символизируют идеализацию возможностей наблюдения. Теоретик обосновывает тезисы тем, что законы распространения света на основе квантового постулата ограничены статистическим рассмотрением. Выполнение требования причинности для процессов, характеризуемых квантом действия, вынуждает теоретика отказаться от пространственно-временного описания. Привлекая на свою сторону молодых и талантливых ученых, Бор, не доказывает, а формулирует ложные постулаты. Его не смущает, что в основе гипотезы устройства атома лежат свойства положительных и отрицательных частиц, которые противоречат законам электродинамики. Чтобы избежать парадокса и согласовать с теорией полученные результаты, физик-теоретик вводит постулаты и дополнения. Смысл принципа дополнительности заключается в том, что теория квантов признает ограниченность классических физических понятий применительно к атомным и субатомным явлениям.
Автор статьи [106] восхищается «эвристическим» принципом Бора, «указавшего наиболее перспективное направление в философии и методологии современной науки». Лицо, позиционирующее себя философом, восторгается теорией, которая отказывается от фундаментальных основ. Ученый находит связь принципа, предложенного Бором, с физическим смыслом «соотношения неопределенностей» В. Гейзенберга. Критиков, которые считают противоречивым и парадоксальным обладание микрообъектом одновременно волновых и корпускулярных свойств, в статье называют не дальновидными. Принцип, сформулированный Н. Бором, как инструмент физики, не содержит в себе потенциала для познания мира. Исследователи теряются, когда опыт не стыкуется с теорией. Когда ученые, не могут объяснить неизвестные явления, они используют этот принцип. Он создает иллюзию успешного решения существующих проблем. Его «протащили» в теорию, и он вошел в обиход, стал применяться не только в физике, но и в других разделах науки.
В рамках квантовой механики, теоретики не нашли научного объяснения дуализму в природе света. Интерференция и дифракция света доказывают, что свет ведет себя как волны. Каждый фотон в отдельности ведет себя как частица (корпускула) и как волна одновременно. Классические представления о движении неприменимы к световым корпускулам. Логическая несовместимость формально в науке не допустима. Надо было решить, как рассматривать этот «дуализм волн и частиц». Был высказан постулат, что световые фотоны обладают корпускулярными и волновыми свойствами. Поэтому полная теория света должна быть не корпускулярной и не волновой, а корпускулярно-волновой. Для описания взаимодействия света и вещества «необходимы корпускулярные представления» [20, с. 32]. Этот дуализм волн и частиц предлагают рассматривать как экспериментальный факт. Слово «необходимо» среди теоретиков вошло в моду и употребляется вместо аргументов и доказательства.
Что такое волновая природа частиц? Построению квантовой волновой механики Шредингера предшествовали работы Луи де Бройля. Готовясь к защите диссертации, в небольшой статье он сформулировал, что электрон может быть волной. Ученым Франции эта идея показалась абсурдной. Де Бройль принадлежал к королевскому роду, его диссертацию не рискнули отвергнуть. Обратились за заключением к Альберту Эйнштейну, которому идея понравилась и показалась справедливой [107, с. 18]. Осенью 1923 года статью де Бройля напечатали в докладах Парижской академии наук. В следующем году де Бройль защитил докторскую диссертацию, а в 1925 г. ее опубликовали. «Революционное» представление о корпускулярно-волновом дуализме Луи де Бройль ввел не только для излучения, но и для вещества. Он утверждал, что взаимодействие электронов с излучением легче всего понять, если считать, что электроны ведут себя и как частицы, и как волны. Движению частицы соответствует некоторый волновой процесс, который характеризуется частотой колебаний. Распространение колебаний происходит с известной скоростью. Она соответствует энергии частицы – корпускулярной величине. Поведение частицы подчиняется волновому уравнению и может иметь только определенные значения энергии, отличающиеся одно от другого конечным приращением. Получается дискретный ряд значений энергии. Гипотезу Луи де Бройля о волновых свойствах частиц вещества ученые признали как установленный факт. Такое решение позволило ответить на нерешенный в то время вопрос: почему электрон, обращаясь в атоме вокруг ядра, могут обладать дискретными уровнями энергии. Принцу Луи-Виктору Пьеру Раймонду де Бройлю в 1929 года была присуждена Нобелевская премия по физике с формулировкой «за открытие волновой природы электронов» [108].
Представление о двойственной, корпускулярно-волновой природе электромагнитного излучения частицы вещества дает формула де Бройля [34, с. 715]:
? = h/mv = h/р, (5.7)
где ? – длина волны, связанная с движущейся частицей вещества; h – постоянная Планка; m – масса движущейся частицы; v – ее скорость.
В 1923 году А. Комптон обнаружил, что частота рассеянных рентгеновских лучей отличается от частоты падающих лучей. Предположили, что рассеяние и изменение частоты происходят из-за столкновения кванта света с электроном. Энергии кванта света равняется произведению частоты колебаний на постоянную Планка (Е = h?). От удара энергия светового кванта изменяется, следовательно, должна меняться частота. В таком случае, как объяснить усиление или ослабление световых волн при интерференции? Создавшуюся ситуацию описывает Гейзенберг: «Оба эксперимента – один по интерференции рассеянного света, другой по изменению частоты рассеянного света – настолько противоречат друг другу, что, по-видимому, выход найти невозможно» [61]. Многие ученые были убеждены в том, что эти противоречия связаны с внутренней природой атомной физики.
По теории световые кванты обладают двойственной природой. Энергетически они ведут себя как дискретные частицы, а в электромагнитных явлениях они проявляют свойства непрерывно меняющегося поля, в полном соответствии с законами волновой теории света Максвелла. Поскольку связь между энергией и периодом колебаний определяется только квантом действия (так думает Планк), то принято решение, что эту связь «следует считать фундаментальной, а каждому виду энергии, в том числе энергии движущихся электронов и даже движущихся атомов, следует сопоставить определенную периодическую волну, так называемую волну материи» [79]. Мировоззрение внешне представляется научным и похожим на глубокую философию. Своеобразный синтез создает впечатление, что противоречие удалось обойти, свет обладает свойством и частицы и волны. На самом деле псевдонаука демонстрирует пренебрежение философией. Предубеждение мешает движению в сторону адекватной теории, соответствующей наблюдаемым в природе процессам. Основную квантово-механическую концепцию критикует физик-теоретик Альфред Ланде. В публикуемых книгах и статьях он пытается дать новое обоснование квантовой теории, базирующейся на принципах статистики. По его мнению, в интерпретациях квантовой механики живут разногласия. Немецкий физик спрашивает: ведут ли себя частицы иногда как волны; можно ли волны рассматривать как частицы? По утверждению Ланде, дуализм для современных физиков является своего рода привычкой, которая помогает им одновременно пользоваться такими, явно противоречащими друг другу «теориями», какими являются теории волн и частиц, для объяснения явлений микрокосмоса. Он думает, что материю можно и нужно трактовать исключительно с помощью теории, основывающейся на представлении о частицах («теория частиц»), а свет, напротив, должен рассматриваться только с позиций волновой теории. В этом заключается то, что Ланде называет «единством в квантовой физике». Его кредо: световые волны являются реальными, а волны материи – искусственные построения. Дуализм волна—частица, Ланде называет последним изобретением Н. Бора и В. Гейзенберга, которые так интерпретировали квантовую механику. Воспитатель сторонников квантовой механики М. Борн бесцеремонно атакует ученого, имеющего иную точку зрения: «Нам кажется, что Ланде не отдает себе отчета в исторических корнях возникновения дуалистической интерпретации и не корректно описывает ее физическую сущность. Более того, его борьба против „дуализма“ в современной квантовой теории представляется сражением с ветряными мельницами» [109]. Ланде предложил Борну различать эффекты, связанные с материальными частицами и электромагнитными волнами. Он убежден, что частицы не характеризуются «волноподобной» неопределенностью, вытекающей из дуализма, а эйнштейновские кванты света противоположны световым волнам. Дуализм стали серьезно рассматривать, как считает Ланде, только после экспериментов по дифракции электронов. Ученые не могли иначе объяснить огибание препятствий электромагнитными волнами. Выверенное и точное утверждение Ланде: нужно трактовать материю с помощью теории, основывающейся на представлении о частицах. Он вскрыл ключевую ошибку корпускулярно-волновой теории, но его слова осталась «гласом вопиющего в пустыне». На фокусы теории обратил внимание Шредингер [110]: «Оба фундаментальных понятия – частицы и их взаимодействие – при объединении оказали влияние друг на друга; если, с одной стороны, произошла атомизация взаимодействия, то, с другой стороны, частица стала полеподобным образованием».
Электромагнитные колебания в вакууме подтверждают электродинамику Максвелла. Быстрые колебания электромагнитного поля признали тождественным колебаниям светового излучения в оптическом диапазоне. Для объяснения взаимодействия света с веществом в теорию притянули частицы (корпускулы). Синергетический эффект от слияния направлен не на объективность знания. Частицы (фотоны) и поле, сущности разной природы, без импровизации и всякой взаимосвязи втиснули в одну теорию, чтобы обе участвовали в электромагнитных колебаниях. Умозаключение продиктовано желанием теоретиков объяснить сопряженные процессы с помощью одной гипотезы, Явления, происходящие в независимых структурах, свели к одной закономерности на том основании, что кому-то из физиков это показалось целесообразным. Задача простая – обрести некоторую достаточность, чтобы избежать от претензий в ущербности гипотезы о природе света. Требование объединить подчиняется такой манере поведения, которая философствует временно и взамен чего-то другого.
Дуальная теория – показательный пример изощренности ученых, желающих методом фальсификации убедить публику не замечать, что «Король-то – голый!». Данный факт относится к подлогу, т. к. истину заменяют фальшивой теорией. Неспособность ученых создать работоспособную гипотезу проистекает из ложного мировоззрения на устройство материи, узаконенного официальной наукой. Мнимый эффект, от создания корпускулярно-волновой теории, достигнут искусственным слиянием двух самостоятельных передачи действий в одной теории. Полного описания экспериментов добиваются по формальному признаку. Возможность их объединения научно не оправдана. Описываемые процессы, не стыкуются со свойствами субстанции и материи. В насильно скрепленных движениях выступают отчетливые противоречия. Согласно корпускулярной теории, скорость света в воде должна быть больше, чем в вакууме, а по волновой теории – меньше [20, с. 29]. Дуальная теория света основана на фундаментальных заблуждениях. К их числу относятся: использование в качестве носителей света гипотетических частиц (фотонов); признание тождества между излучением света и электромагнитными колебаниями среды, создаваемые токовыми частицами. Ученые не знают, какие роли исполняют участники природного явления. При описании закона распространения света, превалировало желание не показать обществу свою беспомощность.
Аналогичный прием был апробирован в решении задачи релятивистской динамики. Тогда придумали частицу фотон, с нулевой массой покоя. Утверждение выглядит наивным, так как масса либо есть, либо ее нет. При переходе фотона из одной физической среды в другую скорость света может либо уменьшаться, либо увеличиваться. Теория не дает описания тому, как в данном случае ведет себя фотон. Допустим, что темноту представляет падение скорости света до нуля. Если импульс силы, действующий на фотон, станет равным нулю, тогда он должен остановиться. По теории, в этот миг его масса исчезает, что равнозначно аннигиляции, которая, очевидно, должна сопровождаться испусканием фотона, т. е. светом. Корпускулярно-волновая гипотеза света содержит в себе противоречия. У отцов-теоретиков квантовой механики не сформировалось представление, позволяющее размежевать поле, материю и субстанцию. Объективное знание, как некоторая сумма истин, в той или иной мере присутствует в научных исследованиях. Его не трудно подминать и проводить через него насилием свое «особенное» понятие. Конъюнктура, сложившаяся в данной области физической науки в данный период времени, неминуемо потерпит поражение. Гегель оценил бы ситуацию так: «… как могло бы ограниченное расшириться до целого, не взорвав тем самым само себя изнутри?» [111]. Любому ложному построению, которое действует разрушительно, со временем находится опровержение.
7.3. Правомерность термина о материальности электромагнитного поля
В отношении электромагнитного поля взгляды физиков менялись. В волновой теории, развитой Гюйгенсом, Френелем, Юнгом и другими, энергия считается частично потенциальной и частично кинетической. Рассматривая среду упругой, при деформации элементарных объемов можно предположить накопление потенциальной энергии. Кинетическая энергия обусловлена колебательным движением, поэтому среда должна иметь и некоторую плотность. Согласно волновой теории существует материальная среда, заполняющая пространство между двумя телами. Благодаря взаимодействию прилегающих друг к другу частей этой среды, энергия переходит от одной ее части к другой, пока не достигнет освещаемого тела. Свойства тел допускают количественное измерение. Численное значение некоторого свойства среды мы получаем на примере скорости распространения возмущений в ней. В случае света ее вычисляли на основании экспериментов и непосредственных измерений. Скорость распространения электромагнитных возмущений в опытах совпадала со скоростью света, не только в воздухе, но и в других прозрачных средах. Появились веские основания считать, что свет является электромагнитным явлением. Если наэлектризованное тело поместить в какой-либо части электрического поля, то оно вызовет заметное возмущение в электризации других тел. Когда тело очень маленькое и заряд его очень мал, то возмущение и электризация других тел незначительна. При этом сила, действующая на тело, будет пропорциональна величине его заряду. Сила – векторная величина, имеет направление. Обращение вектора на противоположный изменяет у силы знак. С изменением знака у заряда, меняется знак модуля и направление действия силы. В окрестности наэлектризованных тел наблюдают электрические явления. Это результат действия электрического поля в пространстве, которое может быть занято воздухом или другими телами. Вакуум, из которого удалено вещество, поддается этому воздействию. Максвелл предполагает, что электрическая поляризация элементарного диэлектрика – это вынужденное состояние, в которое среда переходит под воздействием электродвижущей силы, исчезающая при устранении этой силы. Он называет элементарную частичку поляризованной, если она приобретает равные, но противоположные свойства с противоположных концов [112, с. 79].
Максвелл руководствуется моделью упругих напряжений в гипотетической среде (эфире). Он предположил, что в каждой точке синусоидальной волны внутренняя энергия среды является наполовину электростатической и наполовину электрокинетической [113, с. 341]. Концепцию Фарадея о создании напряженности в электромагнитном поле рассматривает «как метод объяснения действия на расстоянии посредством непрерывной передачи сил» мельчайшей средой [114]. В гипотезе электромагнетизма постулируется существование двух видов энергий – электростатической и электрокинетической. Английский ученый считает свою теорию согласованной с волновой теорией в допущении существования среды, в которой действуют два вида энергии. Энергия локализована не только в наэлектризованных или намагниченных телах, но и присутствует в каждой части окружающего пространства, где действуют электрические или магнитные силы. По мнению А. Пуанкаре, основная идея Максвелла состояла в том, чтобы доказать возможность механического объяснения электрических явлений, упуская само объяснение. Он критикует работу «Трактат об электричестве и магнетизме» и утверждает, что читателю, предлагается пустая форма, почти лишенная содержания [115]. Теория не дает объяснения механизму образования электромагнитного поля, т. к. автор воздерживается от выбора передающей среды. Пуанкаре находит в теории Максвелла отсутствие точности в электростатике. Он думает, что причина всех неясностей – расплывчатость в определении электрического смещения. Один французский ученый, изучивший труд Максвелла, однажды сказал: «Я понимаю все в его книге за исключением того, что такое наэлектризованный шар». Кинетическая энергия предполагала колебательные движения частей среды. Эту среду можно рассматривать как материю, имеющую конечную плотность. Пуанкаре показал пример более простого решения того же вопроса. Для этого достаточно было знать выражения двух функций Т и U, представляющих собой две части общей энергии. С помощью этих двух функций можно составить уравнения Лагранжа и затем сравнить эти уравнения с экспериментальными законами. Французский теоретик, наделив частицы массой и координатами, записал решение в виде уравнения, выражающее сохранение энергии [115]:
U + T = const, (6.7)
где U и T – потенциальная и кинетическая энергия системы. Таким образом, если функции U и Т существуют, то можно найти бесконечное множество механических объяснений данного явления. Число частиц может быть выбрано произвольно большим, следовательно, этому условию всегда можно удовлетворить и притом бесконечным числом способов.
Что требуется для того, чтобы дать механическое истолкование электромагнетизма? Объяснение этому явлению ищут либо в движении материи, либо в движении гипотетических флюидов. Флюиды состоят из чрезвычайно большого числа отдельных частиц. Пуанкаре отказался воспринимать среду поля на уровне бесконечно малой величины материи (флюида) и рассматривал ее, как материю, имеющую конечную плотность. Как считает М. Лауэ, перенос силы электромагнитным полем Максвелл свел к напряжениям, аналогичным упругим напряжениям. Вызванные исключительно полем, они отличаются тем, что не связаны с деформацией материи. Напряжения могут иметь место даже в пустоте, в отсутствии всякой материи. В соответствии с этим в чисто электрическом или чисто магнитном поле имеется натяжение вдоль каждой силовой линии, а перпендикулярно к ней – давление той же интенсивности [27, с. 64]. Немецкий физик высказывает известную, но произвольную мысль о наличии поля «в пустоте». Ученый утверждает: электромагнитное поле способно существовать при отсутствии электрических зарядов и токов. Из уравнений Максвелла сделан вывод, что в электрическом поле электрических зарядов может и не быть, но когда туда внесен «пробный» электрический заряд, он сразу оказывается под действием электрической силы, вызванной в данной точке поля зарядами, которые расположены в других частях поля. Поля такого рода назвали электромагнитными волнами. В учебной литературе по физики утверждают [3, с. 115], что переменные электромагнитные поля могут существовать самостоятельно, независимо от возбудивших их электрических зарядов. Странная концепция, когда заряд может передавать волновое возмущение через пустоту в удаленные точки пространства.
Вне квантовой области электромагнитное поле не сводится ни к частицам, ни к колебаниям какой-либо среды [116, с. 9]. В формулировке заложена неопределенность, т. к. колебаться может только среда. Теория, описывающая не связанные с квантами электромагнитные явления, называется классической электродинамикой. Термин «поле» без прилагательного «электромагнитное» относят к физической величине полевого типа. Современная теория считает «поле» особым видом материи, отличающимся от вещества [117, с. 12]. Вещество – это совокупность дискретных образований, обладающих массой покоя. Общепринятая точка зрения исходит из того, что заряженные частицы непосредственно не действует на другие. Взаимодействие между электрически заряженными частицами передается с помощью особого материального посредника, называемого «электромагнитным полем» [3, с. 9]. Поле является лишь некоторым способом описания физического явления взаимодействия частиц. Под термином «поле» подразумевают специфический вид материи, характеризующейся непрерывностью и имеющей нулевую массу покоя. Понимая, что поле – это какой-то тип материи, теоретикам следовало бы определить его сущность и взаимосвязи с другими структурами, участвующими в колебаниях.
В учебной литературе [118, с. 15] утверждают, что неподвижные электрические заряды создают электростатическое поле – частный случай электромагнитного поля. Вокруг заряженной частицы, движущейся произвольным образом относительно системы отсчета, создается «поле». Ученые предполагают, что пространство между частицами заполнено «полем». Оно передает возмущение от одной частицы к другой, находящейся в этом поле, с конечной скоростью [119]. Электромагнитные силы действуют между электрически заряженными и намагниченными телами, а также телами, по которым текут электрические токи. Согласно концепции физического поля, частицы, участвующие в электромагнитном взаимодействии, создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояние – поле сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какую-либо точку этого пространства.
Электромагнитные колебания передаются на большие расстояния без чувствительной потери энергии путем рассеяния. Цепочка логически обоснованных умозаключений позволяет Д. Максвеллу утверждать, что эфир отличен от обыкновенной материи. Например, среда, по которой распространяется свет, в атмосферном воздухе, отличается от него, поскольку газы не передают поперечных колебаний. Следовательно, свет распространяется в том, что отличается от известной среды. В числе характерных свойств эфира Максвелл назвал: упругость, твердость и плотность эфира. Обладая упругостью, подобной упругости твердого тела, эфир способен передавать энергию. В представлении Максвелла, физический процесс, представляющий распространение света, происходит под прямым углом к лучу и находиться либо в плоскости поляризации, либо в плоскости, ей перпендикулярной. Межпланетное и межзвездное пространство Максвелл считал занятым материальной субстанцией или телом, самым обширным и самым однородным «какое только нам известно» [4].
Отказавшись от мгновенного «дальнодействия», теория Максвелла, сняла имевшееся ранее противоречие между скоростью распространения электростатической и электромагнитной сил. Оптические излучения полностью присоединились к электродинамике. Значимость эфира возросла, он стал носителем всей совокупности электромагнитных явлений в пространстве, но задача электромеханического объяснения световых волн осталась нерешенной. Планк заявил: «… допущение о точном соответствии с действительностью простых дифференциальных уравнений Максвелла – Герца несовместимо с возможностью механистического истолкования электродинамических явлений в чистом эфире. То обстоятельство, что Максвелл вывел первоначально свои уравнения с помощью механистических представлений, не изменяет существа дела» [13]. Попытки дать световому эфиру механистическое истолкование не увенчались успехом. Оказалось, что невозможно вывести электродинамические явления в свободном эфире из единой механистической гипотезы. Выяснилось, что электрическая и магнитная энергия в некотором смысле противостоят друг другу. Планк указал на подозрительный симптом, который обыкновенно сопровождает все бесплодные гипотезы. Речь идет о теоретическом споре между Френелем и Нейманом о связи между плоскостью поляризации и направлением колебаний прямолинейно поляризованного луча. Трудности возросли, когда возник вопрос, какую из энергий считать кинетической – электрическую или магнитную. После установления электромагнитной теории света, вопрос выяснения природы статических и динамических электрических явлений был признан не имеющим значения и оставлен на будущее. Планк был разочарован тем, что по результатам опытов Майкельсона не удалось обнаружить движения Земли. По мнению ученого, это важнейший эксперимент из всех, так как его значение совершенно не зависит от предположений о природе светового эфира. Были исчерпаны различные предложения и комбинации для того, чтобы понять строение светового эфира. Задача объяснения светового излучения не решена теоретиками до настоящего времени.
Теория относительности, отказавшись от среды, придала фундаментальный смысл понятию физического поля, как первичной физической реальности. Согласно постулату теории относительности, скорость распространения любого взаимодействия не может превышать скорости света в вакууме (с) [120]. Взаимодействие частиц, относительная скорость которых сравнима со скоростью света (с), можно описывать только через создаваемые ими поля. Изменение состояния (или положения) одной из частиц приводит к изменению созданного поля, которое отражается на другой частице лишь через конечный промежуток времени, необходимый для распространения этого изменения до частицы.
Между электрически заряженными и намагниченными телами, а также телами, по которым текут электрические токи, действуют силы, называемые электродинамическими или электромагнитными. У теории есть необходимость наполнения пустот средой. Она, с принадлежащими ей атрибутами, может передавать электромагнитные колебания. В настоящее время физики исходят из представления, что взаимодействие передается с помощью особого вида материи (электромагнитного поля). Поле характеризуется силой и ее направленностью. На распространении электромагнитных колебаний построена корпускулярно-волновая гипотеза света. Заряженное тело окружено электрическим полем, которое теоретически простирается до бесконечности. Электрические поля нескольких заряженных тел образуют общее электрическое поле, в котором нельзя отличить поле одного заряда от поля других зарядов. В современной физике электрическое поле рассматривается как особая форма объективной реальности – материи, обладающей специфическими физическими свойствами. Гениальный физик и экспериментатор М. Фарадей подметил разность скоростей образования электрического и электромагнитного полей: «Единственное, резко бросающееся в глаза различие, существующее между вольта-электрической и магнитоэлектрической индукцией, заключается в том, что первая происходит внезапно, а вторая требует ощутимого времени; однако, даже в настоящей ранней стадии исследований, некоторые факты все же как будто указывают на то, что при дальнейшем изучении вопроса это несходство потеряет значение различия в физической природе явлений» [121]. По формальным признакам особенности поведения поля как бы поддерживают теорию А. Эйнштейна. А если по существу, то обнаружено физическое несоответствие: указывают на заметную инерцию в скорости распространения электромагнитного поля по сравнению с электрическим полем. Полями создаются силы, которые вызывают разные скорости распространения. Это противоречит определению, что электромагнитное поле создает электрическое. В пустом пространстве (вакууме) не должно быть элементов, которые могут привести к задержке силового действия. Косность мышления мешает отказаться от догматического постулата о распространении электромагнитных волн в пустоте. Наблюдаемая разновременность в проявлении эффектов объяснима, если в среде присутствуют пассивная материя и электрически поляризованная субстанция, представленные веществом диэлектрика, не проводящим электрический ток.
8. Ложные закономерности в системах мира
8.1. Гипотеза К. Птолемея
Античная астрономия базировалась на принципе кругового и равномерного движения для описания видимых неравномерных движений светил. В ранние времена люди воспринимали движение Солнца, планет и звезд действительными. Наблюдение за круговым движением незаходящих звезд вокруг полюса небесной сферы способствует представлению о сферичности движения. Более близкие к полюсу звезды, пропорционально удалению от него, описывают меньшие круги, а более удаленные – большие. Вести регулярные наблюдения за движением звезд и планет начали примерно в промежутке с 750 г. до н.э. по I век н.э., что запечатлено на вавилонских астрономических табличках. Такая деятельность производилась во многих обсерваториях (местах наблюдения) в Месопотамии. Древние шумеры в третьем тысячелетии до н. э. определяли начало нового года по дню весеннего равноденствия в момент вступления Солнца в созвездие Тельца.
С именем Клавдия Птолемея, связана геоцентрическая система мира, просуществовавшая полтора тысячелетия. История не оставила сведений о жизни Птолемея. Из его сочинения известно: жил и работал он в Александрии, астрономические наблюдения начал в 127 году нашей эры и вел их до 141 года, а свой труд закончил к 146 – 147 году. Монография «Альмагест», написанная александрийским астрономом, состоит из тринадцати книг. Основная задача, решенная в «Альмагесте», – это вычисление видимых положений светил на небесной сфере в произвольный момент времени. В ведении к «Альмагесту» Клавдий Птолемей изложил принятые им постулаты:
а) Земля имеет вид сферы, не совершает никакого движения, изменяющего ее места; находится в середине неба, является как бы его центром и расположена в плоскости небесного экватора.
b) Тленным телам соответствуют прямолинейные, а нетленным – круговые движения, тяжелому же и легкому, пассивному и активному соответствуют движения к центру или от центра.
с) Материя, форма и движение имеют свое бытие, поскольку мы не можем их мыслить и видеть отдельно и независимо.
Сформулировав основные положения геоцентрической системы, Птолемей принял несколько допущений: небо имеет сферическую форму и движется подобно сфере; наибольшее из пространственных тел – небесная сфера; неподвижная и неизменная форма сохраняется у вечных существ, имеющих эфирную природу [122, с. 7]. Птолемей указал на первопричину первого движения в простейшей форме Вселенной – незримый и неизменный Бог. Первопричину, отделенную от всего воспринимаемого чувствами, постигнуть можно только умом. Большой круг небесной сферы носит название колюра солнцестояний, который проходит через полюсы мира и точки солнцестояния. Греческий ученый высказал гипотезу, что в небе существуют два различных вида первых движений. Одно из них: большой круг вращается и все увлекает с востока к западу неизменным и равномерным вращением по параллельным друг другу кругам, описанным вокруг полюсов сферы, сообщая всему равномерное вращение. Этот вид движения охватывает все остальные. Другой вид движения Птолемей относит к кругу, описываемому Солнцем на небесной сфере при его годовом движении (эклиптике). Вдоль него по одному и тому же кругу под наклоном к плоскости небесного экватора совершают свое движение к востоку Луна и другие планеты. Второй вид движения происходит вокруг полюсов эклиптики, не совпадающих с полюсами первого вращения, в сторону противоположную первому движению [122, с. 14].
Александрийский астроном создал успешную теорию видимых движений планет (теория бисекции эксцентриситета Птолемея): каждая из планет (кроме Меркурия) равномерно движется по малому кругу (эпициклу), центр которого совершает движение по большому кругу (деференту), причем Земля смещена относительно центра деферента. Для объяснения зодиакального неравенства Птолемей предположил, что движение средней планеты выглядит равномерным при наблюдении не из центра деферента, но некоторой точки, которая называется эквантом, или уравнивающей точкой. В теории Птолемея угловая скорость центра эпицикла относительно экванта неизменна. Модель ставила перед собой в основном математическую цель – показать, что все небесные явления можно описать с помощью равномерных и круговых движений. Сложное и неравномерное движение каждой планеты представлены как сумма нескольких простых равномерных круговых движений. Параметры каждой из планет Птолемей определил исходя из астрономических наблюдений. Система хорошо описывала траектории планет, наблюдавшиеся в течение предшествующих веков, и предсказывала довольно точно их расположение в будущем.
Ученый опирался на труды Гиппарха. Возможно, пользовался Александрийской библиотекой, т. к. ссылался на более раннее знание: «А чтобы не делать это сочинение очень длинным, все то, что было достаточно точно разъяснено древними, мы только приведем, то же, что или совсем не было понято, или же понято недостаточно, мы постараемся в меру наших сил изложить подробнее» [122, с. 6]. Птолемей, без каких-либо пояснений, называет эфир, который окружает светила, тончайшим и однороднейшим из всех веществ, состоящим из подобных частиц сферической формы. Согласно предложенным астрономом постулатам, поверхности тел должны быть однородными. Для плоских фигур – границы круговые, а для телесных фигур – сферические. Все расположенные на Земле и преходящие тела, природа сформировала из тел, имеющих круглую форму, но состоящих из неоднородных частей. А все эфирные и божественные – из однородных и сферических телец.
Авторитет первоисточника не подвергался сомнению Птолемеем. Вероятно, передавалось то, что уже было известно его предшественникам. Используя накопленные материалы астрономических наблюдений, полученные за прошедшее время, Птолемей вносил в теорию элементы доработки. «Темные» места ученый трактовал через призму собственного восприятия. Древний астроном указывает, что Земля является точкой в громаднейшей и однородной телесной среде. На нее направлены со всех сторон равные и одинаковые силы. Ему не казалось странным, что Земля, обладающая крупными размерами и тяжестью, ни на что не опирается и не движется. Птолемей дает этому собственное толкование: «… поскольку движение небесных тел не встречает никаких препятствий и происходит легче всех других движений, ему должна быть свойственна и наиболее удобоподвижная форма; для плоских фигур это круговое движение, а для пространственных – сферическое» [122, с. 8]. Тезис об отсутствии препятствий на пути движения небесных тел, противоречит его же высказыванию об окружающей звезды, Землю и другие планеты однородной среде.
Большой научный интерес в «Альмагесте» представляет отделение неизвестного учения от мыслей автора трактата. Перед исследователями старинного труда, вероятно, такой задачи никогда и не стояло. Два типа движений в «Альмагесте» были низведены им с космических масштабов до размеров солнечной системы. Блестящий ученый, обладающий великолепным абстрактным мышлением, сознательно пренебрегает гелиоцентрической системой мира. Он доказывает невозможность поступательного движения Земли и одновременно допускает вращение Солнца и планет вокруг нее. Теория не предполагает вращение звезд и планет, но разрешает движение однородному эфиру. В этой части примечательно следующее умозаключение древнегреческого астронома: «… вследствие этого вполне разумно считать, что окружающий их эфир, имеющий подобную же природу, тоже сферичен и вследствие однородности своих частей совершает круговое и равномерное движение» [122, с. 9]. Разрабатывая систему мира, Птолемей что-то почерпнул из древнего учения, но полного знания об устройстве Вселенной у него, вероятно, не было.
8.2. Модель Н. Коперника
Коперник в 1491—1494 гг. учился в университете Кракова. В начале 1497 г. продолжил образование в Италии, сначала в старейшем Болонском, а затем в Падуанском университете. В мае 1503 г. Коперник получил при Феррарском университете степень доктора по каноническому праву, вскоре он возвращается на родину. С 1512 г. занимает должность каноника (церковного чиновника) Фромборкского капитула. Его дальнейшая жизнь протекала в этом маленьком городке, в северном районе Польши. Руководствуясь альтернативным представлением о мироустройстве, Коперник перенес условие неподвижности с Земли на Солнце и модифицировал модель Птолемея. Лишив Землю привилегированного положения и уровняв ее в правах с другими планетами, польский новатор совершил «революцию» в астрономии, поставив Солнце в центр планетной системы. В качестве аргументации новой теории Коперник использует логическую конструкцию, ставшую впоследствии шаблоном при опровержении геоцентрической системы: относительное движение Земли и Мира неподвижных звезд может быть объяснено только обращением Земли, но не вращением неподвижных звезд вокруг Земли, из-за неограниченного возрастания их скоростей на границе Вселенной. Признание суточного вращения звезд вокруг нашей планеты стало теоретически невозможным. Отталкиваясь от умозаключения как от аксиомы, Коперник выдвинул очевидную гипотезу. Видимое суточное движение небесного свода он объяснил вращением Земли вокруг ее оси в противоположном направлении, а видимое годичное движение Солнца – движением Земли с остальными планетами вокруг Солнца, кроме Луны. Предлагая новый принцип движения небесной сферы, Коперник не допускал неравномерной орбитальной скорости Земли.
Защищая гипотезу польского астронома, Галилео Галилей использует тот же аргумент: «Во-первых, если мы примем во внимание огромный объем звездной сферы по сравнению с ничтожностью земного шара, содержащегося в ней много и много миллионов раз, а затем подумаем о скорости движения, которое за день и ночь должно проделать полное обращение, то я не могу убедить себя, что может найтись кто-либо, считающий более правильным и вероятным, что такое обращение проделывает звездная сфера, тогда как земной шар остается неподвижным» [123]. Противники теории неподвижной Земли нашли в гипотезе Птолемея слабо аргументированную область. С помощью не установленного вращения Земли, они вдохнули жизнь в идею, невостребованную веками. Гелиоцентрическая система мира при жизни Коперника получила незначительное распространение и была не менее сложной (по количеству эпициклов), чем система Птолемея. Обсуждая гипотезу, ученые долго не могли решить, какой характер движения у Земли – естественный, или насильственный. Последний вариант отмели и согласились на существование неизвестного им закона, природа которого не была исследована. Изменение статуса планеты означало разрыв с геоцентрической моделью. Модель движения Земли, построенная на гипотетических движениях, вступила в конфликт со средневековой космологией, физикой и христианской теологией. Коперник пытался заручиться поддержкой церкви, но положительного ответа не получил. В послании к понтифику Павлу III он указал на недостатки в модели Птолемея: «Те же, которые измыслили эксцентрические круги, хотя при их помощи и получили числовые результаты, в значительной степени сходные с видимыми движениями, однако должны были допустить многое, по-видимому, противоречащее основным принципам равномерности движения» [124]. Коперник ссылается на авторитет ранних философов, книги которых он перечитал, желая найти подтверждение гипотезе движения мировых сфер, отличающейся от системы Птолемея. Он нашел в трудах Цицерона, что Никет высказывал мнение о движении Земли. В произведении Плутарха встретил, что этого взгляда держались и некоторые другие философы.
После многих лет работы, опираясь не столько на результаты астрономических наблюдений, сколько на логические умозаключения, польский ученый подготовил рукопись, в которой обосновал гелиоцентрическую систему. Система Птолемея перестала быть господствующей научной доктриной. Основные положения учения были сформулированы Коперником около 1515 года в небольшой работе известной под названием «Малый комментарий» («Commentariolus»). Основы теории в печатном виде были впервые опубликованы в 1540 г. Ретиком, учеником Коперника, в брошюре под названием «Первое повествование». Обычно для принятия новой теории требуются веские аргументы. Редкий случай, когда гипотеза побеждает, не имея в арсенале доказательства ошибок в астрономических предсказаниях старой теории. При отсутствии необходимости в смене научной парадигмы и достаточно убедительной аргументации, учение Коперника, вызвало положительную оценку у немногих ученых. В печатных изданиях «De Revolutionibus» после заглавия помещалось второе предисловие «К читателю. О предположениях, лежащих в основе этой книги». В нем достаточно точно передана суть претензий к гипотезе Коперника (в равной степени их можно отнести к гипотезам Птолемея, Кеплера и Ньютона): «Действительно, всякому астроному свойственно на основании тщательных и искусных наблюдений составлять повествование о небесных движениях. Затем, поскольку никакой разум не в состоянии исследовать истинные причины или гипотезы этих движений, астроном должен изобрести и разработать хоть какие-нибудь гипотезы, при помощи которых можно было бы на основании принципов геометрии правильно вычислять эти движения как для будущего, так и для прошедшего времени» [125]. Исследователи считают, что при подготовке книги к печати, это предисловие вставил редактор А. Осиандер.
Для доказательства орбитального движения Земли профессор МГУ А. А. Михайлов использовал аргументацию Коперника: «Небо неизмеримо велико по сравнению с Землей и представляет бесконечно большую величину. По оценке наших чувств Земля по отношению к небу – как точка к телу, а по величине как конечное к бесконечному. Гораздо более удивительным было бы, если бы в двадцать четыре часа поворачивалась такая громада мира, а не наименьшая ее часть, которой является Земля» [126]. Отсутствие альтернативной гипотезы поддерживает теорию о движении звезд и планет в космосе. Результаты экспериментов Майкельсона-Морли были провальными для гипотезы Коперника. Майкельсон измерял скорость света в двух направлениях. Опыт, поставленный в 1881 г. был основан на представлении, что эфир находится в покое, световые волны распространяются в эфире всегда с одной и той же скоростью. Эксперимент проводили с помощью интерферометра с равными плечами; одно плечо направлялось по линии траекторного движения Земли, другое – перпендикулярно к нему. При повороте всего прибора на 90° разность хода лучей должна менять знак, вследствие чего должна смещаться интерференционная картина. Результаты опыта ученые признали «отрицательными», т. к. смещения интерференционных полос были намного меньше расчетных и не совпадали с теоретическими по фазе. Ученые не ожидали, что скорость света совершенно не зависит от скорости и направления движущейся равномерно планеты. Если принять во внимание «голые» факты, то в ходе экспериментов не удалось обнаружить движения Земли относительно неподвижного эфира. Достоверно можно было утверждать: интерферометр не зарегистрировал изменение скорости света от скорости движения Земли. Должен был последовать объективный вывод о сомнительности орбитального движения и суточном вращении Земли. Богослов—полемист, кардинал и великий инквизитор Католической Церкви Р. Беллармино в письме, посланном в 1615 г. патеру Фоскарини, выразил позицию церкви: «Мне кажется, что Вы и сеньор Галилео поступили бы осторожно, если бы удовлетворились высказываниями ех suppositione (предположительно), но не абсолютно; так говорил, как я всегда думал, и Коперник. Действительно, когда утверждают, что в предположении, будто Земля движется и Солнце стоит неподвижно, все наблюдаемые явления описываются лучше, чем при задании эпициклов и эксцентров, то это прекрасно сказано и не заключает в себе никакой опасности; а этого и достаточно для математики; но когда начинают говорить, что Солнце действительно стоит в центре мира и что оно только вращается вокруг самого себя, но не движется с востока на запад, и что Земля находится на третьем небе (третья по порядку планета от Солнца) и с большой скоростью вращается вокруг Солнца, то это вещь очень опасная и не только потому, что она раздражает всех философов и ученых богословов, но и потому, что она вредит святой вере, поскольку из нее вытекает ложность Святого писания» [127].
Современные и более ранние астрономы считают, что расхождения между наблюдениями и теоретическими предсказаниями Коперника и Птолемея одного порядка; веских причин заменять одну теорию другой – не имелось. В основании любой теории лежат абстрактные начала и приближенное отражение реального мира. Независимо от того, небо ли вращается вокруг оси мира, или Земля вертится в направлении обратном неподвижному небу, светило будет представляться нам одинаковым образом. После внедрения Кеплером трех правил, на гелиоцентрической системе можно было бы поставить жирный крест. Переменная орбитальная скорость требует участия насильственной силы. Однако теория Коперника до настоящего времени не считается ложной. Приверженность догме и поверхностный подход ученых к динамике неравномерного планетарного движения обеспечивают приоритет гелиоцентрической системы мира. Ученые не изъявляют желания обратить внимание на отсутствие прямых доказательств о движении Земли.
Предположение об орбитальном движении есть опосредованный продукт осмысления результатов наблюдений за положением светящихся объектов на небесной сфере в течение суток. Противопоставление явлений есть не что иное, как субъективная форма; суть же дела такова, что различные понятийные определения существуют внешне, через логическое единство. Суждение о гипотетическом относительном движении Земли и планет вокруг Солнца содержит определенные соотношения, без непосредственного объяснения механизма того, что соотносится. Круг предположений образован взаимной связью исключающих умозаключений: неизбежно вращается либо Солнце, либо Земля. Такое противопоставление создает иллюзию различия в гипотезах. Бытующие мнения о местоположении, покое или движении Земли всесторонне исследовал Аристотель. Греческий философ пришел к выводу: если Земля движется (независимо от того, находится ли она при этом вне центра или в центре), ее движение должно быть насильственным [44, 296а]. Оно не может принадлежать самой Земле, поскольку каждая из ее частей обладала бы этим движением. А раз оно насильственно и противоестественно, то не может быть вечным. Однако порядок космоса вечен.
Древняя ведическая культура использует анализ наблюдаемых явлений природы, в частности, движений планет. Перед ней не стояла задача дать окончательное описание реальной действительности. Ее целью была разработка простых практических методов отражения этих явлений для применения в повседневной жизни. В основе ведической космологии лежит принцип, что понимание действительности зависит от уровня нашего ума и оно ограничено этим уровнем, следовательно, является несовершенным. Мы можем допустить, что вращение в однородной среде поляризованного света, отраженного от космических тел, создает иллюзию искривления траектории.
Статья о действии магнитного поля на световой луч поступила 6 ноября и была доложена 20 ноября 1845 г. в Королевском институте. М. Фарадей открыл, что искусственным путем можно вызвать вращение плоскости поляризации света [128]. В веществах, помещенных в магнитное поле, наблюдается поворот плоскости колебаний световой волны. Под действием магнитного поля оптически неактивные вещества приобретают способность вращать плоскость поляризации света, распространяющегося вдоль направления поля. Угол поворота плоскости поляризации равен [129, с. 699]
? = BVd, (1.8)
где В – индукции однородного магнитного поля; V – постоянная Верде (удельное магнитное вращение), зависящая от природы вещества, температуры и длины волны света; d – длина пути света в веществе.
Направление вращения плоскости поляризации зависит только от природы вещества и силы магнитного поля. Очевидно, что свет, исходящий от объектов, может поворачивать в среде, где движутся электрические заряды, создающие электромагнитное поле. Когда вектор В изменяется по каким-то причинам, у наблюдателя создается световая иллюзия движения объекта. Если допустить, что Вселенная заполнена некой однородной средой, то все, на чем построено движение космических тел, в том числе теория Коперника и подобные ей, лопаются подобно мыльным пузырям. По световым ощущениям, происходящим в глазах наблюдателя, не достаточно убедительно утверждать с какой скоростью планеты и галактики в течение миллиардов лет двигались по орбитам в пространстве, преодолевая сопротивление среды. Например, солнечной плазмы.
8.3. Гибридная система мира
Выдающийся датский астроном Тихо Браге (1546 – 1601 гг.) Гелиоцентрическую систему не принял. Он имел свое виденье о вращении небесной сферы. Идея Коперника противоречила авторитету Священного писания. Оставаясь сторонником геоцентрической теории, Тихо разработал собственную гипотезу о строении мира. Он изложил ее в книге о комете Галлея «De Mundi aeteri recentioribus phenome – nis liber secundus», отпечатанной в Ураниборге в 1588 году. Она была опубликована в Праге в 1603 г., после смерти автора. Гипотеза была половинчатой, содержала элементы систем Птолемея и Коперника: Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг неподвижной Земли, а все остальное – вокруг Солнца. Без математического обоснования система была обречена на провал. Поэтому он пригласил к себе в помощники молодого немецкого математика и астронома И. Кеплера. Положительно оценивая деятельность Коперника-астронома, Тихо Браге называл гелиоцентрическую теорию математической спекуляцией. Уверенный в своей модели, в последние дни жизни астроном просил Кеплера «поступить в согласии с его, Тихо» гипотезой [130]. Предсмертное желание не было выполнено. Данные измерений положений Марса по всей его орбите в течение 16 лет, накопившиеся в архиве ученого, стали важным фактором в установлении новых правил планетарного движения.
8.4. Законы И. Кеплера
После смерти наставника (Тихо Браге), И. Кеплер был назначен в 1602 г. на его место в звании придворного математика императора Рудольфа II. Закончив имущественный спор с наследниками Тихо, Кеплеру удалось заполучить необработанный архив датского ученого с многочисленными сведениями регулярных астрономических наблюдений. В течение последующих лет жизни он занимался анализом возможных траекторий планет. В то время закономерности небесной механики строились на равномерных движениях. Считалось, что планеты могут двигаться исключительно по круговым орбитам. Если это не укладывалось в рамки наблюдений, главное круговое движение дополнялось малыми кругами, которые планеты описывали вокруг точек основной круговой орбиты. Кеплер столкнулся с трудностью согласования инструментальных наблюдений с теорией Коперника. По исследованиям Кеплера круговая орбита планеты Марса не удовлетворяла наблюдениям Тихо Браге. Расхождение между действительными положениями планеты и расчетными оказались слишком большими, чтобы их можно было объяснить ошибками наблюдений. Желание найти окружность, движение по которой воспроизводило бы наблюдаемые положения планеты Марс вокруг Солнца и удовлетворяло бы системе Коперника, не имело успеха. Кеплер менял геометрические схемы и выявил, что наблюдаемые траектории планет подчиняются определенным математическим закономерностям. После длительных подборов и вычислений, он нашел траекторию, которая полностью отвечала наблюдениям – это был эллипс, Солнце располагалось в одном из его фокусов [131]. Приведение в соответствие траектории требовало новых форм орбит планет.
Результаты наблюдений за движением небесных тел по орбите Кеплер интерпретирует согласно полученным траекториям. Немецкий астроном вынужден отбросить предпосылку о круговой фигуре планетных путей. Отказываясь от равномерного движения, Кеплер качественно изменяет гипотезу Коперника. Тремя законами планетных движений он закрепил за космическими телами эллиптические орбиты. Имевшийся в гелиоцентрической системе польского астронома недостаток – устранили. Модель мира, предложенная Коперником и модернизированная Кеплером, оборачивается отступлением от фундаментального космологического принципа – равномерной скорости. Приняв новые законы, ученые внедрили чуждую классической астрономии модель. Два первых закона движения планет Солнечной системы (эллиптичность планетных орбит, в одном из фокусов которых находится Солнце, и прямая пропорциональность между площадью, описанной радиусом—вектором планеты, и временем) были опубликованы в 1609 году. По мнению А. Эйнштейна, третий закон Кеплера («Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит»), изложенный в 1619 году, нельзя было безоговорочно перенести на другое, отличное от Солнца центральное тело. Эйнштейн обращает внимание, что законы Кеплера не объясняют причин и представляют собой три логически независимых друг от друга правила, лишенных всякой внутренней связи [132]. Главный недостаток, по мнению ученого, заключается в том, что законы относятся к движению в целом и не позволяют из состояния в некоторый момент времени вывести другое состояние, следующее непосредственно за первым. Третий закон Кеплера утверждает независимость периода обращения от эксцентриситета (е). Время полного обращения вокруг фокуса, как при е = 0, так и при 0 <е> 1, будет одинаковым, если длина большой оси фиксирована. Три закона не описывают всех проявлений природы адекватно. Отвергнув концепцию «равномерного движения», Кеплер заменил ее «неравномерным движением». Законы Кеплера не учитывают длину траекторного пути, постоянное изменение модуля ускорения и скорость в каждой точке орбиты. Положительное и отрицательное тангенциальное ускорение невозможно без участия силы, которые в гипотезе не предусмотрены. Доказательство типа «это так и не иначе» является чисто схоластическим и обращается в требование, идти по тому пути, который предложен автором. Замена геоцентрической системы мира, казалось бы, на подобный принцип, породила трудности физического и теоретического характера. Формально небольшие коррективы влекут существенные изменения. Отход от постоянной орбитальной скорости планеты, провоцирует крупные геодинамические последствия. Нововведения и умозрительные закономерности оказывают губительное влияние на содержание космологической гипотезы.
9. Представления философов и ученых о Вселенной
9.1. Мировоззрение Пифагора
Сын камнереза (570 – 490 гг. до н. э.), родом самосец, Пифагор в юном возрасте покинул отечество и появился в Египте, где верительное письмо Поликрата свело его с Амасисом. Он выучил египетский язык, пришел к халдеям и к магам (сообщает Антифонт в книге «О первых в добродетели»). Вернувшись вначале на остров Самос, философ застал в своем отечестве смуту. Он покинул его, выехав в итальянский Кротон. Здесь он достиг уважения, написав для них законы. Вместе со своими учениками (до трехсот человек) положил начало школе итальянской философии. Пифагорейцы отличались обособленностью от непосвященных и замкнутостью. В свой союз принимали после строгого испытания характера. Пять лет ученики проводили в молчании, только внимая речам Пифагора, не видя учителя. Проходили испытания, лишь затем допускались в его жилище и к прямому общению. Пифагорейцы говорили, что не все говорится для всех. Гераклит заявляет, что Пифагор превыше всех людей занимался изысканиями и создал свою мудрость, свое «многознание». Он первым объявил, что разумное бессмертно, а остальное смертно; душа совершает круг неизбежности, чередою облекаясь то в одну, то в другую жизнь [133, с. 314]. Закономерности души – это дуновения; и она, и они незримы, ибо эфир незрим. Древний историк Диоген Лаэртский сообщает: Эмпедокл и Платон были слушателями Пифагора и оба были уличены в присвоении учения и отстранены от занятий. Учение Пифагора узнали от Филолая, который опубликовал три книги. Все пифагорейцы принимали участие в учении до Филолая и Эмпедокла. Когда Эмпедокл обнародовал эзотерические знания в своей поэме, философы решили писателей к ним в будущем не допускать [133, с. 321].
Пифагор был не только философом, но и великим математиком. Он сформулировал теорему о равенстве суммы квадратов катетов квадрату гипотенузы, о сумме углов в треугольнике, несоизмеримость диагонали квадрата с его стороной. Пифагорейцы открыли, так называемые, квадратные, прямоугольные и треугольные числа; дали учение о пропорциях, взаимоотношении квадратов чисел (учение о сумме квадратов чисел); арифметическое, геометрическое и гармоническое среднее. У пифагорейцев священными числами считались: единица, как первоначало чисел; троица, так как истинное единство представлялось им триединством; четверица и сама десятка. В стереометрии пифагорейцы открыли пять правильных геометрических тел: куб, тетраэдр, октаэдр, икосаэдр и додекаэдр. В пифагорейских записках впервые появились четыре первоэлемента основы – огонь, вода, земля и воздух, которые перемещались и преобразовывались. Стихии порождают мир одушевленный, разумный, шаровидный, в середине которого земля. Земля «шаровидна и населена со всех сторон».
Философия пифагорейского мировоззрения выражалась формулой – «Все есть число». О космологических взглядах Пифагора можно судить косвенно, через труды его учеников. Один из ранних авторов, коротко обрисовал черты философии Пифагора [134, с. 286]: «Аэций I 3,8. Самосец Пифагор, сын Мнесарха, первый назвавший философию этим именем, [признает] началами числа и заключающиеся в них соразмерности, которые он называет также гармониями, элементы же, называемые геометрическими, [он считает] состоящими из тех и других [начал]. Опять же [он принимает] в началах монаду и неопределенную диаду. Одно из начал у него устремляется к действующей и видовой причине, каковая есть бог, ум, другая же [относится] к причине страдательной и материальной, каковая есть видимый мир».
9.2. Учение Платона
Платон (428/7 – 348/7 до н. э.) – великий древнегреческий философ, родился предположительно в Афинах. Примерно в возрасте 20 лет познакомился с Сократом и стал его учеником. В диалоге «Тимей» Платон представил теорию образования космическим Разумом мира из хаоса. Рождение Космоса произошло из сочетания ума и необходимости и создается он по тождественному и неизменному образцу. Почему существующее пространство сложились так, как мы знаем и видим, философ находит ответ в вечном движении. В «Тимее», также как в философских воззрениях Эмпедокла, описаны четыре рода стихий, участвовавших в построении Вселенной. Огонь и земля, вода и воздух – тела, ограниченные некоторой поверхностью. По мнению Платона, устройство космоса, началось с того, что эти четыре рода с помощью образов и чисел были упорядочены [134, 53b]. Исследователи творчества философа считают, что автор использовал мифологию в качестве литературного приема. Содержание космологических построений Платона комментаторы «Тимея» предлагают не понимать буквально. В современном сознании понятие миф ассоциирует с неким вымыслом, иллюзией и вызывает недоверие к сказанному, что вредит восприятию философии произведения.
Об этапах формирования космогонических взглядов мыслителя – мы можем только догадываться. Различные высказывания «в диалогах» Платона подвергаются анализу. Исследователи приходят к выводу, что следует признать истинным, либо не заслуживающим доверия. Платон не говорит от собственного лица, читатель не всегда знает, какая из фигур стоит за ее словами. Гипотеза, описанная в «Тимее» – единственная тема в большом творчестве Платона, где он не привлекает к обсуждению философов. Вероятно, автор использовал сведенья, почерпнутые из неизвестного нам источника. По преданию, после казни Сократа, Платон путешествовал и побывал в Египте. Бытует мнение, которое не подтверждено и не опровергнуто, что египетские жрецы познакомили его с древними знаниями. Косвенно на это указывает сам Платон: «… остается только довериться тем, кто говорил об этом прежде нас; по их словам, потомки богов, они должны были отлично знать своих прародителей» [135, 40е]. Ямвлих слышал рассказ, что Дион Сиракузский, по поручению Платона, купил за сто мин (6000 драхм) у Филолая, когда тот впал в крайнюю бедность, три книги пифагорейских записок [136, с. 166]. По-всякому можно относиться к диалогам Платона. Думаем, что старинное учение ему было известно частично.
Несмотря на создание цельной космогонической теории, учение, изложенное Платоном, не получило, как серьезных исследований, так и должной оценки. Возможно, абстрактность представлений и трудность интерпретаций древних знаний не позволили древнегреческому философу более конкретно и внятно излагать космологию неизвестного происхождения. Древнее учение содержит концепцию изначальной наполненности космоса материей. У Платона существует один-единственный мир, он описал его форму. Отдавая всем стихиям равное происхождение, философ определяет между ними размерные соответствия за исключением «земли». Момент, описывающий начало образования Вселенной, древним мыслителем и современными учеными существенно отличаются. Общепринятой космологической моделью возникновения ранней Вселенной сегодня является «Большой взрыв» [137], потому, что наблюдается доплеровское смещение, которое интерпретируют как разбегание галактик. Если сравнить две гипотезы, то последней присущи крупные недостатки. Первоначально Вселенная пребывала в сжатом состоянии, т. е. определенном направлении было совершено действие, требующее невообразимых природных сил, неизвестного происхождения. Далее возникла необходимость расширяться, т. е. развернуть векторы внутренних сил в противоположном направлении. Не убедительна аргументация научной идеи: огромные объемы материи, которая не способна сжиматься и уменьшаться в своих размерах, сконцентрированы в точке сингулярности.
Современные теоретики практически не касаются механизма организации сложных систем универсума и взаимоотношений материи с Разумом. Платон, в отличие от современных ученых, высказал идею создания Демиургом живого Космоса, существующего в вечном движении. Он подробно описал стихии, т. е. превращения частиц в структурные образования, их формы и соразмерности. Оказывается элементы «огонь» и «воздух» могут свободно проходить сквозь стихию «земля», не прибегая к насилию, и по этой причине они не разлагают и не разрушают ее [135. 61а]. Устройство мира, которое поведал нам Платон в «Тимее», охватывает невидимые сферы. Философ утверждает вещественность материи и не мыслит о частицах с массой равной нулю. В серьезных космологических конструкциях, изложенных древнегреческим философом, многие видят почему-то миф.
Идея цельного произведения является оригинальным вкладом в философию. Немецкий философ Гегель говорит, что древние и поздние авторы много говорили о том, что Платон в своих диалогах часто заимствует многое от того или другого софиста; что излагаются философемы предшествующих философов и многие пифагорейские, гераклитовские и элеатские воззрения. Поступали предложения различать между тем, что принадлежит собственно Платону и что принадлежит другим. Гегель выступил противником дальнейших исследований, чтобы пытаться установить, что в излагаемых мыслях принадлежит Сократу, а что Платону. Он считает [138], что философская система не есть нечто, стоящее отдельно, подобно произведению искусства. Автору принадлежит только способ, каким он его дальше развивает. Для Гегеля вполне естественно, что каждый последующий философ включает предшествующие философские системы в свою собственную, поскольку сущность философии всегда остается одной и той же. При разумном применении найденных готовых схем, могут появиться неожиданные сочетания.
Доминирование вакуума в объемах пространства Вселенной жизненно необходимо теории Птолемея, Коперника, правилам Кеплера, закону Ньютона и гипотезе «Большого взрыва». Этот же постулат рождает непреодолимое противоречие – нахождение массивных космических объектов в одних и тех же областях пространства вселенной. Движение крупных масс, планет, звезд, галактик можно обосновывать только в пустом пространстве, где среда не может оказывать сопротивления. В настоящее время утверждают, что физический вакуум – не пустота, а материальная среда с определенными, пока еще не установленными свойствами. Если предположить, что в материальной среде существует трение малой вязкости, то это уже не пустота. Открытые к настоящему времени элементарные частицы, не дают качественной концепции об устройстве материи. В 1930 г. В. Паули выдвинул гипотезу, согласно которой при ?—распаде наряду с электроном вылетает еще какая-то неизвестная нейтральная частица. Нейтрино было установлено в начале 60-х годов 20-ого века. Нейтральные лептоны (нейтрино) не участвуют в электромагнитных взаимодействиях, в них не обнаружена внутренняя структура. Д. Сивухин говорит: «Даже в отношении электронного нейтрино нельзя категорически утверждать, равна ли масса этой частицы нулю или только очень мала» [1, с. 738].
Ученые не соглашаются с результатами экспериментов А. Майкельсона и Э. Морли, надежными по исполнению. Они искажают их смысл, отрицая выводы о неподвижности Земли в эфире. Современные ученые занимаются большим мифотворчеством, чем древний философ, когда предлагают зачастую наивные гипотезы, подобные «Большому взрыву», аннигиляции, корпускулярно волновой теории света, передачи электромагнитных колебаний через пустое пространство и так далее. За два с половиной тысячелетия после смерти Платона теоретики ничего путного в космологии не изобрели. Лучшей космологической гипотезы, чем у древнегреческого философа, никто пока не предложил. Поэтому снисходительное отношение к космологии Платона не имеет под собой оснований.
9.3. Наследие древних арийцев
Индийская философская мысль – древнейшая в мире. Наиболее известные писания индуизма – «Веды» (буквально «ведение», «знание»), написанные на древнеиндийском языке санскрите. У Вед нет автора, они изучались и передавались устно. Культовая литература никогда не предназначалась для фиксации и описания будничной жизни соплеменников. Заучить и устно передавать гимны (10462 стиха) от одного индийского «риши» другому имеет смысл тогда, когда древняя мудрость хранит важную информацию. В руках исследователей Вед есть мощные инструменты: им доступны первоисточники – оригиналы письменных свидетельств. В стихах представлены: элементы, силы, стихии, сущности, наделенные умом, участвующие в создании мироздания. Быки, коровы и молоко, кони и колесницы, стрелы и луки, сома и Агни, другие субъекты и объекты – это не более, чем символы.
