Вячеслав Олегович Дредд
Чайники Рассела в современной науке
Атом
Древние греки предполагали, что мир, который мы видим, слышим, осязаем – является миром чувств, поверхностным миром. Они считали, что в основе есть более глубокий и объективный мир, не зависящий от чувств. Философ Парменид придумал, что в основе жизни лежит нечто однородное и неподвижное, назвав его «Бытие». А поскольку оно неподвижно – то и движения «на самом деле» нет. Углубляться в свойства Бытия я не стану, ибо сам не вникал, да оно и не обязательно. Лишь отмечу любопытный факт: ученик Парменида, Зенон, придумал знаменитые апории, доказывая, что движения не существует. Движение, как и его отсутствие, стало предметом известных риторических споров греков. И другой философ, Демокрит, предложил в защиту движения противоположную Бытию модель глубинной основы жизни. Это была модель движущихся частиц, атомов. Атомы по Демокриту были различных форм, от которых зависели свойства вещей. Например, атомы огня были острыми – поэтому, огонь горячий, ну и так далее.
Не правда ли, забавно видеть, откуда ноги растут у фундамента современной науки? Античный атомизм не имеет научного метода в своей основе. Эмпирику он вообще отвергает по своей сути, а логической необходимости в идее атома нет.
После древних греков, атомизм почти не встречается в философии и науке, и всплывает лишь в 19-м. веке, в котором начинает завоевывать серьезные позиции.
Молекула
За Демокритом следовал Михайло Ломоносов, автор молекулярно-кинетической теории, и идеи молекул. Считается, что он открыл молекулы и природу тепла. Но как именно он сделал это открытие? Читатель наверняка догадывается, что в 18-м веке обнаружить экспериментально атомы возможностей не было. Их и сейчас нет, но об этом чуть позже – мы ведь рассуждаем о том, как строился атомизм, и как была обнаружена молекула.
Ломоносов рассуждал так: вода, поскольку она делится на кислород и водород, не может состоять из одинаковых атомов. Если вещество делится на два других – вероятно, оно состоит из разных атомов, а переходные состояния можно объяснить тем, что атомы то образуют совместную конструкцию, превращаясь в воду, то разрушают ее, делясь на кислород и водород.
Эту конструкцию назвали молекулой.
Но, не будь атома – и молекула не нужна. Ломоносов попросту продолжил философскую теорию Демокрита, взяв за основу атом. Поэтому, логический метод открытия молекулы – не научен. Я читал, что Ломоносов, подобно Демокриту, мыслил атомы и молекулы, как находящиеся за пределами мира чувств, в основе материальной жизни. Они не поддаются восприятию, существуя в другом измерении – в «объективном», надчувственном мире.
В роли эпиграфа, я привел цитату В.Гинзбурга, чтобы показать читателю, как воспринимаются образованным человеком две разные трактовки тепла: теплород и молекулярно-кинетическое движение. Когда теплород был в тренде, тогдашние физики наверняка написали кучу материала о его поведении и свойствах, и образованный человек воспринимал это как объективную данность. Скажи ему, что теплорода нет, а тепло образуется путем увеличения скорости неких частиц – он бы только посмеялся. Сейчас образованный человек сделает все в точности наоборот.
А знаете, как изначально был выведен абсолютный ноль? Ученые исследовали свойство газов сжиматься при понижении температуры, и, взяв эту динамику, вывели температуру, при которой объем газа стремится к нулю. Потом эту динамику присвоил себе атомизм.
Итак, на момент открытия молекулы, мы имеем чистую философию в основе теории элементарных частиц.
Но и это еще не все – электрон, Таблица Менделеева и Броуновское движение так же являются следствием философской теории, и не доказывают существование элементарных частиц.
Электрон
Обнаружив передачу электрического заряда из одного конца вакуумной трубки в другую, британский физик, Дж. Дж.Томсон в 1897г. предположил, что должна быть еще одна элементарная частица – электрон, которая и переносит заряд, и являет собою заряд. Предположил, основываясь на атоме. Очевидно, что ни атомов, ни электронов, Томсон не наблюдал.
Замечу, что, в умах людей, электроны являются единственной материей электричества, потому что другой не наблюдается. Убери электроны – сразу возникает пустота в представлении: а что же тогда электричество?
Попробуем разобраться с чистого листа. Электричество проявляет себя как сила, способная крутить магнит, нагревать проводник, волнообразно распространяться в пространстве. Возникает она в некоторых веществах (проводниках) при вращении магнита – как в электродвигателе, или в определенной химической среде – как в гальванических элементах. Свойства этой силы давно известны, и эксплуатируют ее с большим успехом. Визуально электричество тоже проявляет себя – молнию все видели. Безусловно, электричество непростое явление, особенно если представлять его как материю. Но это не означает, что оно должно состоять из электронов. В свое время физики точно так же отказались от эфира, как материальной субстанции электромагнитного поля. Зачем нужна некая материя, если она себя никак не обнаруживает?
Таблица Менделеева
Менделеев никогда не видел атомов, но использовал их для систематизации веществ природы. Таблица Менделеева имеет, безусловную ценность. Атомы выступили для таблицы, и для химии в целом символическим языком, ее расчетными единицами. Но доказывает ли таблица существование элементарных частиц?
Под Н2О в учебнике химии мы видим рисунок молекулы, и все видели воду, которая символически так обозначается. Но это схематичный рисунок, а не фотография. На практике ведь не так происходит, что посмотрел ученый в микроскоп на воду, увидел там молекулярную структуру: летают два атома водорода и атом кислорода – и перерисовал увиденное в учебник. Нет, все не так.
В жизни ученые проводят опыты с водой, и обнаруживают, что она делится на водород и кислород в определенных пропорциях. Символически обозначают водород как Н, кислород как О – и пишут формулу воды, для которой надо две условных единицы Н и одну условную единицу О. А уже потом притягивают философию Демокрита.
И называют Н атомом водорода, а О называют атомом кислорода, поскольку атом по Демокриту – элементарная неделимая частица вещества. А потом рисуют схему молекулы воды.
Но фактически Н и О это не атомы, а символы, определяющие количество водорода и кислорода, взаимодействующее в реакции. Так же любая другая химическая реакция. Сперва она наблюдается в опыте, люди записывают, как вещества взаимодействуют, как одно вещество превращается в другое. На основе опытов, ученые составляют химические формулы этих превращений, рисуют картинки молекул. Формулы и схемы сами по себе не доказывают существование элементарных частиц.
Получается, что частицы попросту «присоседились» к химии, и изображают из себя ее основы: приходится выдумывать никому не нужные молекулярные структуры, приходится объяснять электронами разрывы химических связей.
Убери из химии элементарные частицы, и ничего она не потеряет, но только избавится от лишних нагромождений. Иные учебники химии пестрят от рисунков молекул и нудных объяснений, как электроны перелетают с одной орбиты на другую. Вместо этого, покажи ученикам видео реальных процессов – будет гораздо интереснее и продуктивнее.
Броуновское движение
Эйнштейн объяснил хаотическое движение частиц угольной пыли тем, что они бомбардируются молекулами воды. Движение было названо Броуновским. Факт, что Эйнштейн не наблюдал в микроскоп этот процесс, а лишь предположил его.
Нейтрон, атомная бомба, атомные двигатели
Реакцию урана объяснили делением атома – но так ли это на самом деле, учитывая, что распада атома никто не видел? Вначале придумали нейтрон, обнаружив проникающее излучение полония, а свойство урана нагреваться при наличии критической массы объяснили тем, что нейтроны разрушают атомы, выбивая из них другие нейтроны, вызывая цепную реакцию. Чистая фантазия, основанная на философской идее атома.
Когда смотришь, например, ролик про топливо для атомных электростанций – в нем покажут и урановые рудники, где шагающие экскаваторы загружают породу в гигантские грузовики; покажут завод, где прессуют урановые таблетки, которые потом отжигаются, помещаются в стержни; потом покажут атомную электростанцию и реактор, работающий на этих стержнях. Стержни нагреваются при достижении критической массы урана – эдакие «дрова», которые «тлеют» аж 2 года и дают высокую температуру…. А потом включается мультик с атомами и нейтронами, в котором начинают объяснять «природу» нагрева урана. Посмотрите любое видео с делением атома – одни сплошные мультики.
Атомизм всю жизнь строился по этому принципу. Авторы обнаруживали новые природные явления, и объясняли их элементарными частицами.
Научные доказательства атомов
Теперь выясним, была ли философская гипотеза Демокрита научно доказана. Где знаменательная дата одного из самых великих открытий в физике?
Мнения на этот счет расходятся. Кто-то пишет, что наука признала атомы, приняв молекулярно-кинетическую теорию Ломоносова. Другие считают, что экспериментальным доказательством элементарных частиц стало «открытие» электрона. Третьи видят его в логике Эйнштейна о броуновском движении, четвертые – в «открытии» нейтрона. Эти примеры были разобраны выше – и во всех применялся метод не научно-эмпирический, а философский, поскольку первоначальная идея атома является философской. Хотя последующие умозрения Ломоносова, Томпсона и пр. весьма изящны, и логичны – они все основаны на атоме, и упираются в атом. Методы ученых, открывших частицы, не являются научными – эмпирическими и логическими. Несомненно, привычка объяснять все явления природы поведением элементарных частиц настолько прочно укоренилась в подкорке нашего сознания, что может показаться, что атом и есть научный метод логического обоснования природных явлений. Ведь как-то надо объяснить, почему вода замерзает, а еще делится на водород и кислород. Но далее мы рассмотрим, что в атоме нет никакой логической необходимости, особенно учитывая, из каких соображений он появился на свет.
Реальный пример подобного научного открытия – это микробы и клетки. Об их существовании не догадывались, философских гипотез про одноклеточных существ никто не выдвигал. Их открыли, когда увидели в микроскоп – и были очень удивлены. Мало того, первооткрывателей считали чуть ли не сумасшедшими. С атомами все наоборот. Никто их никогда не видел, но сомнений в их существовании не возникает, поскольку все о них говорят, и пишут.
Важный вопрос – эмпирическое обнаружение элементарных частиц. Если бы в микроскоп был увиден атом – это стало бы знаковым событием международного уровня. Его бы обязательно транслировали по центральным новостям, дату и имя первооткрывателей обязательно занесли бы в научные скрижали, а первую фотографию знал бы каждый школьник – она обязательно украсила бы собой учебники.
В действительности же мы имеем кучу картинок, на которых изображены элементарные частицы. Они все весьма схематичны – напоминают то мультики, то чертежи, то какие-то невнятные образования. Они все разные, поскольку научное сообщество разрозненно, за Нобелевские премии идет конкуренция, нет единой политики даже в области подлогов. Кто что нарисует, кто как подгонит мутное изображение, полученное электронным микроскопом.
Но зато есть реальные фото в несколько нанометров, сравнимые по размеру с молекулами воды – там, где в пустом пространстве должны летать молекулы – сплошная порода вещества.
Вера в атомы настолько велика, что люди довольствуются откровенными фейками. Огромная масса «научных открытий», куча работ, посвященная элементарным частицам, высшая школа, изучающая квантовую механику…. Несомненно, многим очень хочется, чтобы философская гипотеза, полагающая движущуюся основу материального мира, была экспериментально подтверждена.