Борис Иванович Мальчиков
Начала. Физические начала натурфилософии
Соответствие методологии научной мысли основополагающих теорий современной физики
А теперь проследим за тем, насколько соответствуют методологии развития научной мысли те основополагающие теории современной физики, предложенные миру в изложении Максвелла, Эйнштейна и Планка. (Уравнения Максвелла, Теории относительности Эйнштейна, Квантовая теория и выводы из них.) Все это будет невозможно без привлечения к рассмотрению идей предшественников, а точнее соавторов таких как Пуанкаре и Лоренц).
Начнем с уравнений Максвелла. Их цель свести все известные к тому времени открытые законы электродинамики воедино. Согласно сложившимся исторически научной методологии первыми последовали определения. Напряженность электрического и магнитного полей, индукция, электрическая и магнитная проницаемость, электрический заряд. Заметим, что, как и у Ньютона не даны четкие определения таким понятиям как материя, пространство, время. Далее последовали аксиомы в виде математических форм записи открытых законов электродинамики и утверждении о материальной сущности электромагнитного поля при возможности взаимного преобразования магнитного поля в электрическое и обратно. Далее последовали доказательства в виде вычисления скорости света и электромагнитной волны, инвариантности уравнения по отношению преобразований Лоренца.
Схематически все правильно. Но нельзя не обратить внимание на некоторые подозрительные моменты на этапах определений, аксиоматики и доказательств.
Аксиоматика – Дается утверждение о материальной сущности электромагнитного поля, при этом нет попыток дать представление о природе этой материальности. Материальность всегда предполагала инерционность в виде массы, а тут она не предполагается. При этом волновое движение имеет конечную скорость распространения при отсутствии массы, что не понятно. Что собственно ее ограничивает? Определения – Сказывается отсутствие определения для материи. Что позволяет считать материей что угодно. Аксиоматика – Преобразование двигающегося электрического поля в магнитное и обратно. Это противоречит эксперименту, который однозначно утверждает, что не изменяющееся электрическое поле порождает магнитное поле, а двигающийся электрический заряд и наоборот. Двигающиеся заряд не одно и тоже, что изменяющееся электрическое поле. Доказательства – На этом этапе утверждается, что скорость электромагнитной волны не зависит от скорости источника и одинакова в любой инерциальной системе отсчета. Что ставит эфирную среду в состояние абсолютной ненужности. Хотя сдвиговые токи, присутствующие в уравнениях Максвелла, нереализуемы без светоносной среды, в которой только и возможны токи зарядов. Результатом принятых решений явилась необходимость введения преобразований Лоренца для соблюдения требования инвариантности законов природы.
Так что наблюдается явное отсутствие необходимой строгости и логичности при изложении теории.
Отмеченный недостаток тем не менее не помешал ей стать истинным драйвером в развитии науки и технике. И в этом нет какой-то странности. Дело в том, что несмотря на дефектную модель законов природы она все же нащупала очень важные детали, которые и стали двигателями технического прогресса. Волновая природа света, Законы, открытые Ампером, Эрстедом, Фарадеем были применены и дали такой внушительный результат. Все очень похоже на то что произошло с планетарной моделью атома Резерфорда. Со временем выяснилось, что она не адекватна реальности и тем не мене она открыла новые пути познания внутреннего мира материи. Думаю, что нечто подобное имеет место и с теорией уравнений Максвелла. Убежден, что в углубленном изучении именно ее подозрительных мест лежит путь к новым вершинам знаний, как это было и с другими теориями.
А теперь приступим к рассмотрение специальной теории относительности Эйнштейна (СТО). Предтечей ее стали выводы, сделанные из анализа уравнений Максвелла. А именно то, что невозможно измерить скорость движения материальных тел относительно эфира, скорость света не зависит от скорости источника. одинакова и постоянна в любых инерциальных системах отсчета. Это было неуверенное предположение Пуанкаре, с оговоркой, что последнее слово здесь должно быть за экспериментом, но он выражал большое сомнение в том, что это будет опровергнуто. Именно этот пункт выводов Максвелла возводится Эйнштейном в разряд постулата (аксиомы). Вокруг него, собственно, и строится вся теория.
Вновь обратимся к общепринятой схеме в методологии изложения физических явлений. Первыми следуют определения. В этой области вновь наблюдается отсутствие определений для материи, пространства и времени. И это при том, что именно они являются основными объектами изучения, но есть определения для инерционной системы отсчета и понятия события. Постулаты. Их два – Постулат об инвариантности физических явлений в любых инерционных системах и постулат о постоянстве скорости света. Доказательство. Оно строится на постулатах, помещенных в 4-х мерное пространство, обладающее не только пространственными, но и временной координатой. Математической моделью его выбрано пространство Миньковского.
А теперь по поводу корректности реализации перечисленных пунктов самой теорией.
В системе определений наблюдается отсутствие их полноты.
В области аксиоматики ощущается неуверенность формулировки второго постулата. И это тем более усиливается отсутствием безукоризненных результатов экспериментальных подтверждений, включая классические опыты Майкельсона-Морли. И я даже не говорю об упорном игнорировании современной официальной физикой результатов эксперимента Стефана Маринова.
Доказательство. Если Пространство Миньковского является математической формой модели реального мира, то с него и начнем анализ. Сама идея включения времени в качестве координаты вполне логична. Однако это следовало бы сделать, дав времени четкое определение. Этого нет. Время возникает как некий математический символ «t». Причем он включается не в чистом виде, а вносится с сомножителем, имеющим размерность скорости, чтобы привести систему координат к одной размерности. С точки зрения математического подхода я это понимаю т. к. математики анализируют числовые соотношения, не имеющие размерность. Ведь невозможно складывать числа метров с числами минут. Это не имеет никакого физического смысла. И так ввели координату «ct». А какой физический смысл она имеет? Его нет. Странно? Модель реального физического мира не может иметь параметры, не отражающие реальность. Отметили это и пошли дальше. Постулат об инвариантности физических процессов в любых инерционных системах отсчета математически в обычном 3-х мерном (Эвклидовом) пространстве математически выглядит как неизменность расстояния между двумя точками в какой бы системе координат их не рассматривали. По аналогии с этим в 4-х мерном пространстве Миньковского инвариантом должен быть так же интервал между двумя точками, который почему-то называется расстоянием между событиями. Алгоритм вычисления его дается так, что пространственные координаты входят в формулу с отрицательным знаком, чего и в помине нет в Эвклидовом пространстве. Что ставит вопрос почему? Каков физический смысл такого действия? Ответа я не нашел. А ведь именно из этого в дальнейшем следуют фундаментальные выводы теории относительности. Создается впечатление, что пространство Миньковского – это подгонка его правил для получения заранее заданного результата. Понятие расстояния между событиями в СТО введено довольно экзотично, как интервал в пространстве Миньковского. Это не смотрится очевидным. Хотя в обычном окружающим нас пространстве все смотрится несколько иначе. Движение от события к событию видится как переход от причины к следствию, время затраченное на этот переход и есть то самое расстояние между событиями. Почему выбор сделан в пользу неочевидного я не понимаю.
Из сказанного, даже с точки зрения научной методологии, возникают вопросы, требующие ответов.
Ну вот мы подошли и к ОТО Эйнштейна.
В отношении определений ситуация здесь та же, что и с рассмотренными теориями. Аксиоматика обновлена по отношению к СТО. Она развита в направлении неинерциальных систем отсчета. И выглядит так:
1) Слабый принцип эквивалентности. Инерционная масса эквивалентна гравитационной массе. Иллюстрируется ощущениями космонавта в равноускоренной ракете и на поверхности планеты. В закрытом пространстве невозможно определить разницу.
2) Сильный принцип эквивалентности. По этому принципу в системе, падающей с ускорением равным ускорению свободного падения, все законы физики выполняются как бы в отсутствии гравитации, то есть в этой системе невозможно различить эффект притяжения и ускоренного движения. Иллюстрируется ощущениями космонавта в свободном космосе и человека в свободно падающем лифте. Находясь в закрытом пространстве невозможно определить разницу.
3) Постулаты СТО действуют и в ОТО.
В ОТО постулируется, что гравитационная и инерционная силы имеют одну природу. Гравитационные эффекты обуславливаются не силовым взаимодействием тел и поля, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого пространства-время, которое связано с присутствием массы-энергии.
Проведя линию эквивалентности неинерциальной системы отсчета при свободном падении в гравитационном поле и движения в инерциальной системе отсчета решили применить аналогичную математическую модель, что и в СТО, модифицировав ее с учетом наличия деформированного пространства. Все решения в ОТО в этой связи являются выводами из анализа математических формул. Обсуждать корректность математических операций даже не буду пытаться, скорей всего там все в порядке. Но вот корректность с физических моделей как раз и следует рассмотреть.
Постулат постоянства скорости света мы уже подвергали сомнениям, но в ОТО он действует. Однако с ним можно поставить еще один новый мысленный эксперимент. Представим себе ускоряющуюся ракету. По ходу ее движения отправляем короткий пучек света. Его скорость относительно ракеты известна и постоянна, она никак не связан с ракетой. Ракета же ускоряясь набирает скорость, догоняя пучек, а скорость света относительно ракеты не меняется. Что-то я никак не могу себе это представить. Тут чувствуется некий диссонанс. Но это все опять о постулате скорости света. Именно из него следуют все следствия о резиновой сущности пространства и времени. А что можно сказать о принципах эквивалентности. Из них следствием явилось утверждение о деформации пространства и времени. Математически это легко себе представить в виде, например, двухмерной геометрии на шаровой поверхности, В ней нет прямых линий, они все деформированы. Нечто подобное возможно и в 3-х, 4-х мерных пространствах, заполненных числовым множеством, которое только и позволяет себя деформировать. Что же происходит в реальном физическом пространстве? Число-это результат человеческой фантазии. В физическом пространстве оно отсутствует. Тогда что подвергается деформации массивным телом? Ответа нет. Абсолютную пустоту, которой представляется пространство, деформировать невозможно. Ведь это отсутствие чего-либо вообще. А ведь ответ напрашивается сам собой. Пространство – это мелкодисперсная газоподобная среда. Но это ведь анахронизм – эфир. Однако он может стать аналогом числового множества. Градиент плотности эфира и есть кривизна пространства.
