Агафонов Константин Павлович, инженер, патентный эксперт
Даётся сравнительный анализ современного и классического подходов к созданию физических теорий и делается вывод о целесообразности возврата к классическим физическим традициям. Выявляются исторические причины возникновения трудностей построения и объединения в единое целое основных разделов современной теоретической физики. Предлагается неоклассическая концепция современной физики, все разделы которой строятся на одном-единственном уравнении — обобщённом уравнении Лоренца.
1. Виртуальная революция 1905 года в физике
100 лет назад остановилась в своём развитии классическая школа физики, основанная великим И. Ньютоном (1643 – 1727). Начало этому затянувшемуся и пагубному процессу положила широко известная статья А. Эйнштейна, заложившая основы теории относительности (ТО).
Как никто другой, Ньютон оказал огромное влияние на развитие методологии научных физических исследований. До него в естествознании господствовало стремление объяснить физические явления с помощью не проверенных опытом гипотез, догадок и даже откровенных спекуляций. Такой метод следует признать дилетантским, поскольку может быть уподоблен стрельбе по мишени с завязанными глазами при бесконечно малой вероятности когда-либо поразить цель. И Ньютон справедливо полагал, что на подобной методологической основе построить истинную физическую теорию реального мира практически невозможно. В своих “Началах” и “Оптике” он противопоставил методу гипотез или “проб и ошибок” действительно профессиональный “метод принципов”, суть которого состоит в следующем.
На основе наблюдений и измерений путём индукции формулируются наиболее общие явления или физические свойства материи в виде аксиом, постулатов или принципов — всего того, что допускает опытную проверку и многократное воспроизведение результатов. Из них далее дедуктивным путём в качестве следствий выводятся законы и положения, составляющие физическую теорию. А полученные законы и положения, в свою очередь, также должны быть проверены на опыте. Согласие следствий с опытом и служит гарантией справедливости основных положений профессиональной теории.
В частности, в “Началах” Ньютона в связи с этим читаем: “Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Всё же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезой: гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии” [1].
А вот как трансформируется методология Ньютона в главном (первом) постулате одной из героинь нашего повествования — теории относительности Эйнштейна: “Общие законы природы должны быть выражены через уравнения, справедливые во всех координатных системах, т. е. эти уравнения должны быть ковариантными (неизменными или инвариантными по форме – прим. автора) относительно любых подстановок (общековариантными)” [2].
Как видим, в этом “общем принципе относительности” не фигурирует ни одного реального физического явления, материального объекта или понятия. Ибо ни уравнений, ни координатных систем, ни инвариантов, ни самих общих законов физики природа нам не обозначила: всё это наши собственные изобретения или математические построения, но не реальные физические свойства материи. И трудно предположить, что Эйнштейн не отдавал себе в этом отчёта и, в частности, не был готов к последовавшим за публикацией многочисленным и, как мы убедимся далее, вполне справедливым упрёкам в возможности математической мистификации физических явлений. Он отступал от методологии Ньютона сознательно, о чём прямо пишет в своей автобиографии: “Простите меня, Ньютон. Созданные Вами концепции даже сегодня влияют на научные исследования в физике, но их придётся заменить другими, более далёкими от сферы непосредственного опыта”.
Таким образом, эпохальным результатом обсуждаемой “научной” революции начала ХХ века стало открытие нового, математического или виртуального мира. В сравнении с реальным трёхмерным миром классической физики он представился и более интересным, поскольку, как оказалось, вправе игнорировать даже здравый смысл; и более разнообразным, так как допускает практически любую пространственную размерность такого мира; и более доступным для теоретиков вследствие фактической легализации в науке старого метода гипотез. Это “богатство” виртуального мира на фоне “бродивших по Европе призраков” социальных революций и обеспечило ему закономерную в тех условиях революционную победу.
К тому же, открытие виртуального мира оказалось как нельзя кстати: ожидаемый к тому моменту в научных кругах “конец” классической физики сменился бурным развитием физики математической, приведшим к скорому созданию в промышленно развитых странах виртуальных лабораторий. Так математика, сыгравшая огромную позитивную роль в развитии классической физики в качестве её языка, осуществила “революционный переворот” и взяла на себя роль фундамента или основания “новой физики”.
Парадоксально, но факт: последствия социальных потрясений сегодня в большинстве стран практически изжиты; пагубные же последствия виртуальной революции научным сообществом даже не осознаны. Несмотря на никем не оспариваемый факт: наблюдаемый сегодня научно-технический прогресс практически полностью обусловлен успехами классической школы физики. Результаты же “новой физики” ни в инженерной практике, ни в научной до сих пор себя не проявили. Не считать же таковыми нескончаемую погоню физиков за элементарными частицами с единственной целью “удовлетворить личное любопытство за государственный счёт” (Л. Арцимович); или полувековую эпопею строительства и доводки термоядерных реакторов, результаты которой, по-видимому, уже пришло время списать на ходовой ныне афоризм “отрицательный результат — тоже результат”.
Тем не менее, победа виртуальной революции в физике есть 100-летнего возраста свершившийся факт, а виртуальный мир в бытовом смысле этого слова — наше настоящее и легко прогнозируемое будущее, правда, связанное в большей мере с экспериментальной физикой и инженерной практикой, нежели с успехами теоретической физики. А редкие теперь призывы в защиту классических традиций в физике, в необходимости их возрождения, бережного сохранения и преумножения остаются “гласом вопиющего в пустыне”. И это не делает чести, в первую очередь, самому мировому научному сообществу: оно оказалось не способным к самокритической оценке и самоочищению от одних и тех же, постоянно повторяемых ошибок и заблуждений.
2. Вульгарная религия…?
Физический научный метод — историческое детище религии. В основе последней лежит абсолютизированный миф и многовековой нравственный опыт человечества, позволяющие нарисовать вполне законченную картину идеализированного божественного мира, призванного пополнить и укрепить внутренний, духовно-нравственный мир каждого конкретного человека. Познание же мира материального принципиально возможно исключительно на основе длительного и трудоемкого изучения и физического осмысления экспериментальных свойств материи. И имея столь разные объекты исследования, наука и религия могли бы и должны гармонично дополнять друг друга, а не противопоставлять себя или, тем более, конкурировать между собой.
Кардинального осмысления свойств материи к ХХ веку в физике не произошло. А виртуальная революция поставила жирный крест на реальном физическом мире, подменив его миром гипотетическим и тем самым уничтожив в принципе всякую возможность познания материального мира, а следовательно и угрозу возможного “конца” математической физики. Последнее обусловлено практически неисчерпаемым многообразием виртуального мира, которое на практике обеспечивается простым выбором подходящей для данной ситуации гипотезы — такое название получили мифы в физике.
Наиболее показательной и “продуктивной” в этом отношении оказалась гипотеза мирового эфира, обновленная в ХХ веке под видом гипотезы физического вакуума. Она возродилась в кругах теоретиков на основе опытов Лэмба и Резерфорда в результате вынужденного и, скорее всего, превратного объяснения физической природы сдвига энергетических уровней в спектре атома водорода: в условиях статистического толкования законов микромира, отрицающего траектории электронов в атоме, такое объяснение оказалось фактически единственно возможным и весьма “перспективным”. Физический вакуум определяется как низшее энергетическое состояние материи или нулевые колебания квантованных полей, характеризующиеся отсутствием каких-либо реальных частиц. Свойства физического вакуума определяют свойства всех остальных состояний материи, так как любое из них, включая самые экзотические или “безумные” (Н. Бор), может быть получено из вакуумного действием оператора рождения соответствующих частиц.
Тем самым указанная гипотеза фактически санкционировала творческий произвол в теоретической физике, допускающий ни много, ни мало как смелые утверждения в возможности лабораторного сотворения вселенных. Это обстоятельство, в свою очередь, вновь открыло широкие возможности для научных спекуляций на базе многочисленных альтернативных моделей физического вакуума, породивших страстный призыв В. Гинзбурга к научной общественности: “Не проходите мимо!” [3]. Результатом стало создание “Комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований”, положившей начало “охоты на ведьм”, исповедующих многочисленные альтернативные модели физического вакуума.
Рано или поздно это противостояние должно закончиться либо победой очередной “революции” в физике, либо глубокой “контрреволюцией”, в большей мере отвечающей духу времени. В последнем случае неизбежно упразднение “яблока раздора”, высокомерно посягающего на тайну Творца и тем самым фактически подменяющего науку вульгарной религией. В работе [4] по этому поводу читаем: “Можно уверенно сказать, что у Вселенной в целом, благодаря сложнейшей структуре физического вакуума, есть ряд признаков системы, способной к самопознанию. Не исключено, что Вселенная как система не только самоорганизована, но жива, и даже разумна вследствие наличия в ней активного элемента (вакуума), способного функционировать в режиме, свойственном Разуму. Такая философская концепция вполне совместима с результатами современной фундаментальной физики и космологии”. И далее следует откровенное признание: “то, что происходит в фундаментальной науке, есть часть общечеловеческой программы поиска Бога”.