Проблемы физики и их истоки
Владимир Ерохин
Еще в 1954 году Дж.Бернал писал в своей книге "Наука в истории общества":
vev.50@mail.ru
Цитата: "При высокой развитости математического описания полей, до настоящего времени не выяснено, в чем состоит их материальная сущность. По современным представлениям поле выглядит, как "нечто", беспричинным способом передающее энергию через физический вакуум.
Определение поля, как "особой формы материи" ничего не добавляет к выявлению его сути".
Цитата отражает представление о поле в эмпирической электродинамике.
Однако в рамках Конструктивной электродинамики, построенной на хорошо известных положениях классической электродинамики, сущность магнитного поля и механизмы электромагнитных явлений понятны во всех деталях.
В общих чертах понятна также сущность поля электрического.
Проясняется и сущность гравитационного поля, которое имеет общую основу с полем электрическим -- "природа проста, и не роскошествует излишними причинами".
Причина столь длительного существования этих проблем - в игнорировании просчетов, заложенных в фундамент электродинамики. Исправление ошибок (устранение причин) сразу снимает массу проблем, ими порожденных, и открывает пути к выходу физики из тупика.
Где-то встречал высказывание: "Настоящий Бог не тот, у кого больше служителей, но тот, кто сам больше служит". То же самое можно сказать о царях и царицах. В частности, о математике - царице наук... Физика не может существовать без математики, однако математика должна служить физике; а если и царствовать, то в ней, но не над ней. Она не должна подменять собой физику, как это наблюдается в последние десятилетия.
Всякое уравнение должно иметь физическую интерпретацию, (хотя в отдельных разделах физики это считается принципиально невозможным, не обязательным, или просто недостойным занятием). В науке очень часто случается так, что уравнения найдены, но их физический смысл не вполне ясен, или даже не ясен совсем. Это относится в первую очередь к квантовой механике, которая, похоже, вполне удовлетворяет современную науку, но совершенно не удовлетворяла своих создателей, не устававших повторять, что необходимо пересмотреть самые ОСНОВЫ теории. Даже "изъезженная" вдоль и поперек электродинамика Максвелла - и та не даёт сколько-нибудь внятного объяснения физики описываемых ею процессов.
А не понято - значит не верно. Корректные представления к подобным проблемам не могут привести по определению. Иллюстрация к сказанному: астрономическая система мира Птолемея очень точно описывала положение планет на небесной сфере. Не хватало лишь "малости" - физического понимания, какие же силы заставляют планеты двигаться по бесчисленным эпициклам орбит, и почему Солнце не подчиняется общему правилу. То есть, не хватало лишь физической интерпретации математически правильных уравнений, ведь геоцентрическая система отсчета по сути правильно описывала движение планет в системе отсчета Земли, проблема была лишь в том, что эта система не самая удобная для описания солнечной системы.
Коперник сумел найти правильную интерпретацию, поставив астрономию с головы на ноги, и хотя его система мира с круговыми орбитами планет давала ошибочные предсказания, она была неизмеримо более верна, чем более точная Птолемеевская.
Ясность и простота - более надежный критерий истины, чем просто численный результат. А что касается точности, то ещё предстояло заменить круговые орбиты на эллиптические
Подобное ("докоперниковское") положение наблюдается и в квантовой механике, дающей великолепные количественные результаты, но совершенно несостоятельной физически. «Волны вероятности» - это не объяснение, а просто название для неизвестного. Непреодолимые трудности возникают при попытках создать релятивистскую квантовую теорию, а причина трудностей в том, что нельзя совместить несовместимое. Нельзя объединить разнородные теории. Прежде чем сложить два числа, необходимо сначала привести их к общему знаменателю, и тогда они сложатся сами по себе, без проблем.
Могут ли быть какие-либо трудности в КОРРЕКТНОЙ теории, при ПРАВИЛЬНЫХ представлениях? По определению – нет, не могут.
Кроме того, что значит - разнородные теории? Это значит – теории если не ошибочные то, по крайней мере, очень несовершенные. Движущийся электрон в некоторых случаях можно описать с помощью классической механики, как материальную точку; если его скорость достаточно высока, применяют релятивистскую теорию. Движение электрона в электрическом поле описывается электродинамикой. Взаимодействие электрона с веществом, его поведение в атоме описывается квантовой теорией. При сверхнизких температурах уравнения Максвелла отказываются работать, необходимо перейти к уравнениям Лондонов.
Каждая теория описывает лишь какую-то одну грань реальности.
Электрон обладает рядом параметров, таких, как масса, заряд, спин, комптоновская длина волны, частота, некий условный классический радиус. Всё это - физические термины, СЛОВА. Опираясь на НАЗВАНИЯ различных проявлений некоторого электромагнитного ПРОЦЕССА, называемого электроном, эти понятия и термины мы подменяем самостоятельными физическими СУЩНОСТЯМИ - заряд, масса, и т.п. Но где в "живом" электроне заканчивается один параметр, и начинается другой? Где эти грани, что заставляют для каждой из сторон одного и того же явления применять различные физические теории? Где и в каком виде в его структуре содержится масса, а где - заряд?
Пока мы делим ЕДИНОЕ на части и пытаемся изучать эти части по отдельности, в отрыве от ЦЕЛОГО, мы не добьемся никакого успеха в описании материи. Было бы наивно полагать, что в структуре электрона содержится некий "заряд" как субстанция, и части электрона могут отталкиваться друг от друга. Заряд - не сущность, это свойство, внешнее проявление пока неизвестного нам процесса; этот процесс характеризуется рядом параметров, таких как частота и длина волны, спин, и т. д., и лишь вне частицы проявляется кулоновским полем. К пониманию "структуры" электрона уже сегодня можно подойти вплотную, но физика элементарных частиц более озабочена исследованием гораздо более сложной структуры нуклонов, мифическими кварками, и вовсе уж нелепой проблемой магнитных монополей.
Развитие физики (если только можно назвать развитием строительство воздушных замков) тормозится сегодня по нескольким причинам, и одной из главных является приближенный характер уравнений эмпирической электродинамики Максвелла.
Едва ли очевидно, что и электродинамика находится в "докоперниковском" состоянии, именно этой теме в основном и посвящён данный сайт.
Уравнения Максвелла очень точны при решении простейших, стандартных электро- и радио-технических задач, но в целом ряде случаев приводят к парадоксам и противоречию с опытом. Классическая теория не способна объяснить ни обычную электромагнитную индукцию Фарадея, которую описывает только количественно, ни механизм сил Лоренца, ни индукцию и самоиндукцию, ни индукцию Мейсснера, которую вообще выставили за рамки электродинамики. Кроме того, в электродинамике существует множество внутренних противоречий. Служит ли это доказательством безусловной справедливости теории? Можно ли считать, что теория, адекватно описывающая реальность, может быть столь беспомощной во всех вопросах, находящихся в пределах её компетенции и иметь грубые расхождения с опытом?
Есть и другие теории, где дело обстоит не на много лучше.
Однако, вместо поиска решений накопившихся проблем их стараются скрыть, не допуская в журналы критические статьи о многочисленных противоречиях эмпирической электродинамики или упоминания об опытах, не соответствующих «самой надежной и проверенной» теории. Любые факты, противоречащие существующим заблуждениям, без всякого рассмотрения объявляются "лженаучными". Поэтому подавляющее большинство ученых попросту не знает, и даже не подозревает о существующих проблемах.
Не все в порядке, в королевстве «Физика». Однако это не смущает ученых мужей, и на усеянном белыми пятнами и внутренними противоречиями кривом фундаменте строятся многоэтажные воздушные замки: наука стремится к вершинам знаний.
Не опускаться же до низменных основ науки, копаясь в разваливающемся фундаменте, когда впереди маячат величественные супертеории. Ну, а фундамент? Авось, выдержит?..
Но есть и другой, уже забытый наукой путь – путь конструктивного развития, поиска реальных причин физических явлений с опорой на опытные факты вместо вольного полета математических фантазий, накручивающих эпициклы "знаний". На этом пути, где вместо эмпирического подбора абстрактных функций и латания дыр с помощью искусственных приемов, рассматриваются реальные механизмы процессов, уже решен ряд закоренелых проблем физики. В частности, снята с повестки дня тысячелетняя "загадка" магнетизма, которая имеет решение в рамках известных представлений. Выяснен физический механизм электромагнитных явлений - сил Лоренца, индукции Фарадея и индукции Мейсснера, и др., находят очевидное объяснение эксперименты, которым эмпирическая электродинамика прямо противоречит.
Проблемы и противоречия в фундаменте физики
На чем стоит физика
«Кризис в физике, о котором много лет тому назад писал Кристофер Кодуэлл, теперь официально признан всеми.
…Никто из тех, кто знает, в чем заключаются сейчас трудности, не верит в возможность разрешения кризиса физики с помощью какого-нибудь трюка или небольшого видоизменения существующих теорий. Необходимо что-то радикальное, чему придется выйти далеко за пределы самой физики».
Там же:
«Роль электричества в применении энергии для нужд транспорта, приведения в действие машин, отопления и освещения, равно как и его использование в телеграфе и телефоне,— все это зависело от развития оригинальных экспериментов Эрстеда и Фарадея в области электромагнетизма, позднее выраженных в математической форме поколением теоретиков-физиков, крупнейшим представителем которого был Максвелл.
...Фактически после 1831 года к этому не добавилось ни одной радикально новой физической идеи, которая двинула бы изучение электричества вперед».
Проблемы есть объективные и есть субъективные.
К объективным проблемам познания реального мира можно отнести недостаток фактичекого материала, субъективные определяются прежде всего трудностью корректной интерпретации фактов, неспособностью отвлечься от привычных представлений, которые кажутся самоочевидными, и объективно оценить известные факты.
Существует еще один, крайне важный субъективный фактор -- интерпретация основных физических понятий, которые сформировались на заре становления физики, и никак не отвечают требованиям современной физики. Об этом написано в разделе "Основания" (ССЫЛКИ), а также "LT". (ССЫЛКИ).
Субъективные проблемы определяются недостатками самой организации науки, карьерными интересами математиков, повернувших физику от исследования реальной природы, от поиска причин и механизмов физических явлений, к формальной схоластике, где в первую очередь необходимо показать владение сложной математикой, а соответствие теории объективной реальности отступает на третий-четвертый план.
Дорога ложка к обеду. В конце XIX - начале XX века решение проблем электродинамики было бы принято безоговорочно.
Сейчас решение этих проблем не только никому не нужно, но и противоречит карьерным интересам теоретиков. С тех пор, как решение основных ключевых вопросов физики было оставлено за безнадежностью, стали активно развиваться псевдонаучные теории, где источником магнитного поля являются магнитные монополи, источником гравитационного поля - гравитоны, где процветают обменные взаимодействия и на каждый случай придумываются свои персональные поля.
Открытые задачи физики (Первоочередные задачи физики )
Что дальше
«…до тех пор, пока сознание не усвоит себе различие между тем, что может быть доказано математически, и тем, что может быть почерпнуто лишь из другого источника, равно, как и различие между тем, что составляет лишь член аналитического разложения, и тем, что представляет собой физическое существование, до тех пор научность не сможет достигнуть строгости и чистоты». Гегель [6, 359].
Гегель показывает, что математические определения допускают неоднозначное толкование, точно так же, как и каждый новый факт опыта порождает десяток гипотез его объяснения. Математикой при таком ее состоянии можно доказать что угодно, в том числе и прямо противоположное. Об этом, впрочем, и после Гегеля уже тысячи раз говорили и сами физики, - «Математика – единственный современный метод, позволяющий провести самого себя за нос» (Эйнштейн).
Манера объяснения физической природы явлений методом ссылки на математику стала привычкой, - «жонглерством и фокусничаньем доказательствами» называет Гегель эту манеру [6, 358]. Накоплена масса подобных лжедоказательств, но мысли Гегеля о том, что ошибочная физическая форма теории неизбежно заводит исследование в тупик, так и не востребованы, - вот что обрекает исследователей на «жонглерство и фокусничество доказательствами».
Нужно добавить, что Гегель был не только философ, он прекрасно знал математику своего времени.
«Роль электричества в применении энергии для нужд транспорта, приведения в действие машин, отопления и освещения, его использование в телеграфе и телефоне,— все это зависело от экспериментов Эрстеда и Фарадея в области электромагнетизма, позднее выраженных в математической форме поколением теоретиков-физиков, крупнейшим представителем которого был Максвелл.
...Фактически после 1831 года к этому не добавилось ни одной новой физической идеи, которая двинула бы изучение электричества вперед».
(Дж.Бернал).
Причины кризиса физики
Проблема физики не в уровне математики, но в выборе объектов её обработки.
(А.Колмогоров)
Математик играет в игру, в которой он сам изобретает правила, в то время как физика представляет собой 'игру, правила которой предлагает Природа. (П.Дирак)
Факты и их интнрпретация.
На рисунке слева в результате интерференции вместо концентрических волн мы видим сложный рисунок. Мы очень часто видим то, чего нет. Силовые линии "вихревого" магнитного поля из этой же области.
....................
....и телефоне,— все это зависело от экспериментов Эрстеда и Фарадея в области электромагнетизма, позднее выраженных в математической форме поколением теоретиков-физиков, крупнейшим представителем которого был Максвелл.
...Фактически после 1831 года к этому не добавилось ни одной новой физической идеи, которая двинула бы изучение электричества вперед».
Наверх