К положению в современной теоретической физике

Структура современной теоретической физики

К положению в современной теоретической физике

В основе современной теоретической физики лежат три фундаментальных блока [3, 4]:

– классическая механика И.Ньютона;

– специальная теория относительности (СТО) А.Эйнштейна;

– квантовая механика.

Классическая механика Ньютона является следствием выводов из накопленного к тому временем естествознанием опыта.

Все три закона механики Ньютона были выведены им на основании анализа многочисленных опытных данных, а закон всемирного тяготения явился аппроксимацией опытных данных Кеплера, полученных им на основе измерений углового положения планет на небосводе.

Некоторое не соответствие результатов измерения положения двух планет (Меркурия и Плутона) были обнаружены значительно позже, так же как и один из космологических парадоксов – гравитационный парадокс Неймана-Зелигера. И то, и другое явились следствиями идеализации законов Ньютона.

Это не требует полного пересмотра закона, но заставляет отказаться от его идеализации и думать об учете новых, ранее не учтенных факторов, и об уточнении самой формулы закона. Не следует забывать, что уточнение ранее полученных закономерностей является естественным для любой развивающейся области науки.

В отличие от законов Ньютона, Специальная теория относительности, впервые в 1905 году изложенная в статье А.

Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел», автором и его последователями были провозглашены принципиальный отказ от методологии классической науки и «революционный» подход к решению главной, по их мнению, цели науки – дать «простое» и «красивое» математическое описание природных явлений. Основным методом для этого был избран метод выдвижения постулатов – предположений или «принципов», которым, по мнению их авторов, должна соответствовать природа.

В основу Специальной теории относительности [5] было положено пять (а не два, как обычно пишут авторы книг по СТО) постулата, которые реально находились в противоречии с опытными данными, полученными исследователями эфирного ветра, отказ от признания которого и позволил автору СТО выдвинуть эти пять постулатов.

Развитие СТО позволило Эйнштейну сформулировать новые эффекты, которых раньше в классической физике не было, – существование предельной скорости взаимодействия – скорости света в вакууме, относительность одновременности, замедление течения времени, сокращение продольных размеров тел при движении, увеличение массы тел с увеличением их скорости, универсальную связь между энергией и массой, фактически их эквивалентность.

Развитие Специальной теории относительности примените-льно к гравитации привело к созданию ОТО – Общей теории относительности или, как ее называют, теории тяготения. ОТО была создана Эйнштейном в 1915 г.

без стимулирующей роли новых экспериментов, путем логического развития принципа относительности на гравитационные взаимодействия. В новой теории Эйнштейн по-новому интерпретировал установленный еще Галилеем факт равенства гравитационной и инертной масс.

Теория тяготения Эйнштейна привела к новым представлениям об эволюции Вселенной, расширению Вселенной, «Большому взрыву» и т.п.

В основу Общей теории относительности [6] были положены те же пять постулатов и к ним добавлены еще пять, причем последний утверждал наличие в природе эфира [7].

Квантовая механика появилась в начале ХХ столетия [8]. Толчком к ее созданию послужили три, казалось бы, не связанные между собой группы явлений, предположительно свидетельствующих о неприменимости обычной классической механики.

Ими являются: установление на опыте двойственной природы света (корпускулярно-волновой дуализм), когда в одних явлениях (интерференция, дифракция) свет ведет себя как волна, а в других (давление на препятствие) как частица, спектральные закономерности, открытые при исследованиях электромагнит-ного излучения атомов (излучение абсолютно черного тела), и невозможность объяснения устойчивости существования атома в рамках планетарной модели атома, разработанной Э.Резерфордом в 1911 г.

Квантовые представления, впервые введены в физику в 1900 году Планком.

Планк, предположив, что свет излучается определенными порциями и что энергия каждой такой порции – кванта пропорциональна частоте излучения, т.е.

E = hv, где h – постоянная величина (постоянная Планка), разрешил тем самым противоречия, возникшие в теории излучения электромагнитного излучения. Однако никакого обоснования своему постулату Планк не дал.

Противоречия планетарной модели атома «разрешил» в 1913 г. Бор, выдвинувший постулат о стационарности атомных орбит. По мнению Бора, чтобы не излучать энергию в пространство, электроны должны занимать каждый одну из «разрешенных» (кем?! – В.А.) стационарных орбит. Никакого физического обоснования постулату Бор не дал.

Всего в основу квантовой механики различными авторами было положены девять не связанных друг с другом постулатов, выдвинутых ими в период с 1900 по 1925 г. [9, с. 24-26].

Развитие квантовой теории привело к созданию квантовой теории поля – КТП, в которой квантовые принципы распространены на физические поля, рассматриваемые как системы с бесконечным числом степеней свободы.

Любой процесс в КТП рассматривается как уничтожение одних частиц в определенных состояниях и появление новых частиц в новых состояниях.

Сам физический процесс уничтожения и появления частиц в КТП не рассматривается.

Так называемая универсальная теория слабых взаимодействий, возникшая как развитие квантовой теории поля, ввела в рассмотрение переносчики слабого взаимодействия – промежуточные векторные бозоны, которые обнаружены не были.

Трудности же создания теории сильных ядерных взаимодействий оказались связанными с тем, что из-за большой константы связи между нуклонами методы теории возмущений оказались неприемлемыми, поэтому стали развиваться методы, основанные на общих принципах квантовой теории поля – релятивистской инвариантности, аксиоматике и применении принципов симметрии.

Дальнейшим развитием этих принципов явилась теория кварков, которых было сначала три, затем к ним добавилось еще три антикварка, затем все они стали приобретать «цвета», «очарование» и даже «запах».

На этой основе родилась квантовая хромодинамика, а затем теория суперструн, в которой главным действующим агентом являются пространственно одномерные отрезки в 10–33 см длиной и не имеющие толщины.

Предполагается, что на таких размерах появляются шесть дополнительных пространственных измерений, которые компактифицированы, т. е. не распространяются в область макромира.

Теория суперструн является следствием объединения квантовой теории поля с ОТО – общей теорией относительности. При этом предполагается, что в основе физического мира находится 17 элементов – 6 лептонов, 6 кварков, 4 векторных бозона, 1 гравитон, из которых обнаружено пока 6 лептонов и фотон, а остальные пока не обнаружены.

Теория супергравитации оперирует 8 суперсимметриями, 8 гравитино и т.п.; имеется список хаплонов, включающих 1 гравитон, 8 гравитино, 28 бозонов со спином, равным 1, 56 фермионов со спином 1/2, 70 бозонов со спином 0. Тогда, как полагает автор этой идеи Гелл-Манн, если в теории и будут расходимости, то очень слабые…

Многие теоретики занялись идеей дополнительных пространственных измерений в рамках теорий Капуцы-Клейна. Авторы этих теорий считают пространство-время не 4-х мерным, а 5-мерным. Но есть теории, оперирующие 10-мерным пространством и даже 506-мерным!

Что это, кому все это нужно и для чего все это предназначено? Какую пользу для понимания реальных физических процессов, происходящих в природе, можно отсюда извлечь? Вообще, сколько можно заниматься подобными абстракциями?!

Итак, в основе всей современной теоретической физики находятся Специальная теория относительности Эйнштейна – СТО и квантовая механика.

Общая теория относительности – ОТО или «теория гравитации» Эйнштейна имеет в своей основе тот же 4-мерный интервал, что и СТО, т.е. в основе ОТО находится СТО.

Квантовая статистика является прямым следствием квантовой механики.

Квантовая теория поля и ее часть – квантовая электродинамика являются объединениями и дальнейшим развитием СТО и квантовой механики применительно к физическим полям.

Квантовая хромодинамика – теория сильных взаимо-действий – есть результат слияния квантовой механики и СТО.

Принципы симметрии есть привлечение геометрических форм с использованием свойств пространства-времени, выведенных их СТО.

Теория суперсимметрии есть дальнейшее развитие принципов симметрии.

Теория суперструн есть результат объединения квантовой теории поля и общей теории относительности.

При этом все перечисленные разделы теоретической физики феноменологичны, т. е. носят описательный характер, их целью является получение непротиворечивого математического описания, а не вскрытие внутренних механизмов явлений. Физическая суть выискивается из математических законов, а не наоборот, как это было в классической физике.

Все современные физические теории постулативны, т.е. базируются на неких исходных положениях, аксиоматически принимаемых за истину, общее число постулатов составляет несколько десятков.

Все они сводят сущность физических процессов к пространственно-временным искажениям.

Таким образом, созданная в ХХ веке теоретическая физика, имеющая в своей основе специальную теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику, основана не на обобщении опытных данных, а на постулатах, следствия из которых соответствуют лишь отдельным опытным данным.

Эти теории не обладают преемственностью с теориями классической физики, отказываются от модельных представлений и от причинно-следственных связей, процессы микромира рассматривают как некие вероятностные процессы, не имеющие физических причин. Эти теории предполагают неевклидовость пространства и непостоянство течения времени.

Энергия в современной физической теории эквивалентна материи, математика превалирует над физикой, а сама физика оказывается подчиненной абстрактной математике.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/3_3256_struktura-sovremennoy-teoreticheskoy-fiziki.html

К положению в современной теоретической физике

К положению в современной теоретической физике
?

Как известно, в основе современной теоретической физики лежат две теории – Специальная теория относительности А.Эйнштейна (СТО) и квантовая механика.

Появление этих теорий привело к принципиальным изменениям в методологии теоретической физики. Если целью физики XVII – XIX вв.

было понимание сущности явлений, объяснение сложных явлений взаимодействием понятных элементов, участвующих в этих явлениях, то физика

ХХ столетия фактически отказалась от этих целей. Вместо того чтобы путем обобщения многих данных о различных явлениях делать выводы о внутренней сущности процессов, физики стали выдвигать так называемые «постулаты», т.е. предположения, которым, по их мнению, должна следовать природа.

В основе СТО лежит пять постулатов (а не два, как обычно пишут в учебниках):отсутствие эфира в природе;принцип относительности (все процессы в системе, движущейся равномерно и прямолинейно, протекают по тем же законам, что и в покоящейся системе);принцип постоянства скорости света (скорость света в любой инерциальной системе постоянна и не зависит от скорости источника света);инвариантность четырехмерного интервала, в котором «пространство» и «время» оказываются связанными между собой через скорость света;

принцип одновременности событий (по восприятию наблюдателями световых сигналов от этих событий).

В основе квантовой механики лежит десять постулатов:отсутствие внутриатомной среды (эфира в природе);принцип квантования энергии (энергия излучается порциями – квантами);стационарность орбит электронов в атоме (для электрона в атоме существуют «разрешенные» орбиты);принцип соответствия (в предельных случаях следствия квантовой механики должны совпадать с результатами классической механики)»всеобщность корпускулярно-волнового дуализма (все тела обладают корпускулярными и волновыми свойствами);принцип взаимосвязи (параметры частиц не присущи им, а раскрываются во взаимосвязи с классическими объектами);принцип запрета (две тождественные частицы с полуцелым спином не могут находиться в одном состоянии);вероятностный характер волновой функции;принцип дополнительности (получение экспериментальных данных об одних параметрах частицы приводит к изменению данных о дополнительных параметрах);

принцип неопределенности (координаты и импульс не могут иметь одновременно точные значения).

Общая теория относительности (ОТО) или, как ее еще называют, «теория гравитации» в своей основе имеет СТО с ее постулатами, но добавляет свои пять:все постулаты СТО распространяются на гравитацию;пространство и время связаны с гравитационным полем и обусловливают его;ковариантность систем уравнений относительно преобразований;равенство скорости распространения гравитации скорости света;

наличие в пространстве эфира (!).

Различные разделы теоретической физики – квантовая статистика, квантовая электродинамика, квантовая хромодинамика, теория суперсимметрии, теория суперструн и т. п., так или иначе, опираются на СТО и квантовую механику, но добавляют к ним свои постулаты, общее число которых уже составляет несколько десятков.

Схема построения теорий при этом такова. На основе анализа результатов ограниченного числа так называемых «критических» экспериментов формулируется некоторое противоречие фактов существующим теориям. Далее выдвигаются постулаты – предположительные утверждения, которым, по мнению их авторов, природе полагается соответствовать.

На основе постулатов создается новая теория, дающая некоторые следствия. Эти следствия сопоставляются с результатами новых экспериментов.

Если результаты этих экспериментов соответствуют предсказанным, то считается, что теория получила экспериментальное подтверждение и что она верна, а тем самым верны и постулаты, положенные в ее основу, которые затем

беспредельно распространяются на все без исключения физические явления. При этом к самим опытным фактам выработалось отношение, как к чему-то такому, что можно принимать или не принимать, в зависимости от того, насколько факт соответствует этому положению:              если новый факт

соответствует этому положению, то он принимается, а если не соответствует, то отбрасывается. Он становится «не признанным». Однако при этом упускается из виду, что каждая конечная совокупность фактов может предсказываться различными теориями, часто взаимно исключающими друг друга. И, таким образом, ни один факт, взятый сам по себе, не может подтвердить именно данную и только данную теорию. Это же факт может таким же образом подтвердить и другую теорию, в корне отличающуюся от проверяемой теории. А, кроме того, в каждом эксперименте присутствуют и неучтенные факторы, которые неправомерно отбрасываются, если результаты опытов подгоняются под принятую схему. Обратимся к истории. СТО – Специальная теория относительности, отвергающая существование в природе эфира в принципе, использует в качестве основного математического аппарата так называемые «Преобразования Лоренца», выведенные Лоренцем при рассмотрении движения зарядов в неподвижном эфире. В основе этих «Преобразований» лежали представления Лоренца о том, что при движении в эфире симметричное электрическое поле зарядов начинает изменять свою форму, преобразуясь из сферической в эллипсоидальную. При этом в направлении движения сфера сплющивается, а в перпендикулярном направлении растягивается, так что объем электрического поля сохраняется неизменным. А поскольку атомы всех тел связаны электрическими полями, то и происходит сокращения длины тела в направлении движения. Это и есть так называемое Лоренцово сокращение длины тела. Как видно, в основе этих представлений лежит определенная физическая модель, которая затем приобрела математическое описание, которое и получило название «Преобразований Лоренца». Эти преобразования были выведены Лоренцем в 1904 году, т. е. за год до опубликования Эйнштейном своей первой статьи по теории относительности. Поэтому совпадение результатов экспериментов с расчетами по СТО, основанными на преобразованиях Лоренца, может означать и «подтверждение» теории Лоренца, противоречащей СТО. Уже по одному этому все «экспериментальные подтверждения» Специальной и Общей теории относительности А.Эйнштейна могут иметь различное толкование. Важнейший из постулатов СТО – об отсутствии в природе эфира – был сформулирован Эйнштейном в 1905 году, но обоснован позже в статье «Принцип относительности и его следствия», опубликованной в 1910 году [4, с. 140 и 143]. Здесь Эйнштейн пишет, что наличие эфира, увлекающегося движущейся материей, требует введения каких-либо предположений относительно связи между эфиром и движущейся материей, а при неподвижном эфире «на основе теории Максвелла не требуется никакой дополнительной гипотезы, могущей осложнить основы теории», и далее указывается, что «нельзя создать удовлетворительную теорию, не отказавшись от существования некоей среды, заполняющей все пространство». Это и есть все обоснование!

Правда, перед этим рассматриваются результаты экспериментов Физо (1851), подтвердившие частичное увлечение эфира, и Майкельсона (1881, 1887), измерявшего эфирный ветер, но не получившего тогда положительных результатов. Но уже в 1901-1905 гг. сотрудники Майкельсона Е .Морли и Д.К.

Миллер перенесли, по совету Майкельсона, эксперимент на Евклидовы высоты и получили вполне достоверные результаты, которыми Эйнштейн пренебрег. Правда, эксперименты дали не то направление эфирного ветра, которое ожидалось и не то значение его скорости, которая предполагалась, но это были вполне осязаемые и добросовестно полученные результаты: скорость эфирного ветра на высоте 250 м.

над уровнем моря составила всего лишь 3,5 км/с, хотя ожидалось значение в 30 км/с. А еще позже – в 1921-1925 гг. в обсерватории Маунт Вилсон на высоте над уровнем моря в 1800 м профессором Кейсовской школы прикладной науки Д.К.Миллером было получено блестящее подтверждение существования эфирного ветра. В результате обработки обширнейших результатов измерений (только в 1925 г.

с помощью усовершенствованного интерферометра Майкельсона было выполнено более 100 тысяч независимых измерений скорости эфирного ветра) была установлена скорость эфирного ветра на этой высоте в 8 – 10 км/с и определено его галактическое направление – со стороны звезды «Дзета» созвездия Дракона (26 град. Южнее Полюса мира), т. е. со стороны полюса земной орбиты, а не в ее плоскости [5].

Эти результаты отвергнуты современными ведущими физиками, не признаны до сих пор, и тем самым совершен научный подлог!

Автором проведен анализ экспериментальных «подтверждений» Специальной и Общей теории относительности Эйнштейна [6] и выяснено, что «экспериментов, в которых получены положительные и однозначно интерпретируемые результаты, подтвердившие положения и выводы теории относительности Эйнштейна, не существует».

К этому нужно добавить, что никогда не было и можно надеяться, что и не будет.

Теория относительности Эйнштейна базируется на произвольно выбранных и не обоснованных в достаточной степени постулатах, ложна в своей основе и принципиально не может служить основой для построения теории, отражающей закономерности реального мира.

Кому же нужна эта «теория»?
Среди многочисленных работ В.И.Ленина есть статья «О значении воинствующего материализма» [7].. Эта статья вышла в свет в связи с созданием журнала «Под знаменем марксизма» (ныне журнал «Вопросы философии»). «Надо помнить, – указывает В.И.Ленин в этой статье, – что именно из крутой ломки, которую переживает современное естествознание, родятся сплошь да рядом реакционные школы и школки, направления и направленьица». В числе последних упоминается теория относительности Эйнштейна, за теорию которого «.ухватилась уже громадная масса представителей буржуазной интеллигенции всех стран. ». Приходится с прискорбием отметить, что такой буржуазной интеллигенцией являются и многие представители современной российской интеллигенции, давно и, к сожалению, традиционно пресмыкающиеся перед западной «наукой» и готовые за соросовские «гранты» продать все, что угодно. Правда, если говорить серьезно, продавать им нечего, ибо никаких реальных научных достижений у них нет. Не может служить основой для построения физической картины мира и квантовая механика в ее современном виде, хотя ее вычислительные методы во многих случаях оказались полезными для решения прикладных задач. В свое время был обнаружен ряд противоречий планетарной модели атома Резерфорда, в соответствии с которой в центре атома имеется положительно заряженное ядро малого размера, вокруг которого на различных орбитах (в атоме они называются орбиталями) движутся отрицательно заряженные электроны. Согласно классической электродинамике заряженная частица, движущаяся с ускорением, должна непрерывно излучать электромагнитную энергию. Здесь сразу возникает некоторое недоумение, связанное с тем, что почему-то не делается различия между продольным и поперечным ускорениями, хотя продольное ускорение (замедления) требует добавления (уменьшения) энергии, а поперечное, которое присутствует при круговом движении, этого не требует. Но тогда непонятно, почему теория предсказывает, что при круговом движении должно происходить излучение, неизбежно связанное с потерями энергии у источника излучения, в данном случае у электрона, который движется по кругу с постоянной скоростью, а, следовательно, и с постоянной энергией. Поэтому, в соответствии все с той же «классической» теорией, излучая энергию, электроны за ничтожную долю секунды должны упасть на ядро, а этого не происходит. Это есть парадокс. Другая трудность состояла в том, что частота излучаемого света должна бы равняться частоте обращения электрона вокруг ядра, что также противоречило опытным данным, хотя и здесь непонятно, почему, если у вращающего по орбите электрона нет энергетических причин для излучения, вообще нужно связывать частоту его обращения с частотой излучения. Для устранения этих, в общем-то, надуманных противоречий датский физик Нильс Бор выдвинул два постулата:              о существовании «разрешенных» орбит, на которых электрон не излучает, и о пропорциональности частоты излучений разности энергий между энергиями состояний электрона на «разрешенных» орбитах. Никакого обоснования этих постулатов Бор не дал. Дальнейшее развития физики показало справедливость расчетов, выполненных с использованием постулатов Бора, не только для атомов, но и для молекул и атомных ядер.

Началом нового этапа развития физики и собственно исходным пунктом квантовой механики послужили идеи французского физика Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме. Тогда же Э.

Шредингер показал, что устойчивым движением электрона в атоме соответствуют стоячие волны, причем стационарным орбиталям электронов соответствуют целые числа волн на орбитали.

Развитие этих представлений позволило разрешить многие противоречия, разработать методы расчета распределения плотности электронного заряда в атомах и молекулах и многое другое.

Однако дальнейшее развитие моделей атома было приостановлено. Квантовая механика отказалась от дальнейшего рассмотрения структур микрочастиц. Структуру электронных оболочек стали рассматривать с чисто математических и даже вероятностных представлений, без какого бы то ни было объяснения причин вероятности появления электрона в данной точке пространства. Квантовая механика оказалась неспособной объяснить многие свойства микромира, например, структуру микрочастиц, природу электрического и других зарядов, природу спина, магнитного момента и других важных параметров микрообъектов.
Сегодня квантовая механика провозглашает бесструктурность элементарных частиц. Частицы точечны, т. е. безразмерны. И, хотя это обстоятельство приводит к энергетическому парадоксу (энергия электрического и магнитного полей любой частицы оказывается бесконечно большой), никого это не смущает. Никто не ставит под сомнение исходную планетарную модель атома, разработанную Резерфордом еще в 1911 г. Почему-то забыли, что и постулаты Бора, и представление о вращении электронов вокруг ядра есть всего лишь положения планетарной модели атома Резерфорда, и, если эта модель ведет к противоречиям с опытом, то следует найти иную модель. И вообще, каков механизм всех этих «разрешений», вероятности появления электрона в данной точке пространства и пр., если никакой внутриатомной среды, т. е. все того же эфира на свете не существует? Вместо изучения конкретных структур и механизмов взаимодействий все, в конце концов, свелось к чисто внешнему, весьма поверхностному описанию.
Дело дошло до того, что сама возможность какого бы то ни было механизма в явлениях микромира стала отрицаться. Отрицаются и причинно-следственные отношения в явлениях микромира, чем накладываются принципиальные ограничения на познавательные возможности человека.
Используя постулаты теории относительности и квантовой механики, современная физика стала сводить физические явления к искажениям «пространства-времени», ко всяким «искривлениям» пространства и «дискретностям» времени, совершенно игнорируя тот факт, что все эти нелинейности пространства и времени есть функции, которые могут существовать лишь тогда, когда существуют их линейные аргументы, а сами по себе нелинейности относительно самих себя просто не могут существовать.
Теоретическая физика прекратила попытки выяснить внутреннюю сущность явлений и объявила феноменологию, т. е. внешнее описание явлений основным методом познания природы. Результатом господства феноменологии явилось подчинение физики математике. Сама физика стала частью математики, из нее совершенно исчезла материя, т. е. исчезли представления о природе явлений, об их внутреннем механизме, вместо того, чтобы математика как необходимое и полезное дополнение, как инструмент использовалась физикой. Целью теоретической физики было объявлено создание внутренне непротиворечивого описания внешней стороны явлений с помощью все усложняющегося математического аппарата. Своей же высшей целью теоретическая физика объявила не познание природы, а создание ТВО – Теории Великого Объединения, т. е. такой теории, в которой основные фундаментальные взаимодействия – сильное и слабое ядерные, электромагнитное и гравитационное будут описаны едиными математическим приемом. Спрашивается, если такое объединение будет выполнено, это хоть на иоту приблизит нас к пониманию физики природных явлений? Ответ очевиден: не приблизит. А тогда зачем?

К большому сожалению, все ленинские предсказания по отношению к современным «модным» теориям естествознания оправдались, и именно благодаря этому современное естествознание находится в тупике, что признается практически всеми.

Признаками этого тупика являются:невозможность в рамках сегодняшних теорий разобраться в существе явлений, которыми мы давно и широко пользуемся, – в электричестве и магнетизме, в гравитации, в ядерной энергии и во многом другом; все частицы, по мнению современных ученых, не имеют структуры, их свойства взялись ниоткуда;

физики предпочитают не обобщать явления природы, а их постулировать, тем самым сознание (идея, постулат) идет впереди материи (природы, фактов), если факты не укладываются в теорию, то не теория исправляется, как это сделали бы материалисты, а факты отбрасываются (чего стоит одна лишь история с отбрасыванием результатов исследования эфирного ветра, обнаруженного Майкельсоном

и его последователями);

математика, т.е. способ описания, навязывает физике, т.е.

природе свои весьма поверхностные модели и законы; все процессы, по ее мнению, носят вероятностный характер, а внутреннего механизма у них нет;

в теоретической физике обосновываются понятия, которые непосредственно противоречат диалектическому материализму, например, теория «Большого взрыва», т.е. «начала создания Вселенной», правда, при этом заявляется, что сам диалектический материализм устарел.

Идеалистическая философия родила идеалистическую методологию, следствием чего и явился тупик в физике и далее – в естествознании.

На основе Теории относительности был создан ряд крупных экспериментальных установок, задачей которых было выяснение устройства материи (ускорители частиц высоких энергий) и обеспечение человечества неограниченным количеством энергии («токамаки»).

Все они кончились полным провалом: устройство материи так и не установлено, энергия не получена, программы свернуты. Правда, есть и некоторые достижения. Много лет тому назад под руководством академика Б.Б.Кадомцева была получена «устойчивая плазма» просуществовавшая «целых» 0,01 секунды.

С тех пор построены многочисленные установки для получения термоядерной энергии, призванные навечно обеспечить человечество энергией. Однако установки есть, созданы институты и заводы для этих целей, проводятся конференции и заседания, раздаются награды и ученые степени. Нет лишь самого термояда, и никто не знает, будет ли он когда-нибудь.

Почему сторонники Теории относительности столь упорно защищают эту «теорию», даже, несмотря на ее нелогичность и, в общем, бесплодность? Потому что они защищают не столько ее, эту теорию, сколько себя.

Провал Теории относительности будет означать неизбежность постановки вопроса о том, чем же эта школа занималась целое двадцатое столетие, когда по ее рекомендациям были безрезультатно истрачены средства, соизмеримые с бюджетами крупных государств. Это будет означать полное фиаско всех представителей этой школы. Все это дает основание считать, что современная фундаментальная наука и ее основа – теоретическая физика уже много лет находятся в глубоком кризисе. Внешними признаками этого кризиса являются:

отсутствие новых открытий, исключая, разве что, открытие многочисленных «элементарных частиц», число которых составляет уже несколько сотен (от 200 до 2000, в зависимости от того, как считать);

– дороговизна фундаментальных исследований (сколько стоит, интересно, сооружение Серпуховского ускорителя, размещенного в подземном туннеле, длина которого составляет 22 км (!), в котором установлены 6000 магнитов весом каждый в десятки тонн, опутанных трубопроводами, в которых нужно пропустить жидкий гелий?);
полное непонимание структуры вещества (у «элементарных частиц» нет не только структуры, но даже размеров, все их свойства – магнитные моменты, спины, заряды и пр. взялись ниоткуда) и полей («поле – особый вид материи»(!) и все);
фактическое прекращение фундаментальной наукой помощи прикладникам в решении практических задач, (созданные отраслевые области прикладных наук не только отделились от фундаментальной науки, но и во многом опередили ее).

Не будучи в состоянии предложить что-либо для дальнейшего развития естествознания, современные «теоретики» от физики ищут пути смыкания с религией, что церковью вполне приветствуется. Примером таких попыток является Международная конференция по объединению науки и религии, которую под руководством своего ректора И.Б.Федорова провел МГТУ им. Баумана 23-26 декабря 2002 г.

На ней выступали высокопоставленные и весьма эрудированные церковные иерархи, которые полностью поддержали эту инициативу. Сегодня перед естествознанием стоят две важных задачи: ревизия всего, что достигнуто наукой к настоящему времени, и выявление структур материальных объектов и внутренних механизмов явлений.

Первая задача обусловлена тем, что далеко не все, принятое за истину, таковой является, а двигаться дальше можно, только осознав, что на самом деле достигнуто, а что является ложным. К этому ложному относятся, например, все так называемые экспериментальные подтверждения теории относительности.

Это в первую очередь связано с тем, что любой экспериментальный факт может иметь бесчисленное множество трактовок, а не только те, которые предпочитают сторонники релятивизма. Примером может являться также эксперимент Физо по определению скорости света в 1849 г., когда для использованной им методологии и поставленного им якобы эксперимента не было никакой технической базы.

Из того же перечня можно назвать коэффициент Френеля, не использованного ни в одном оптическом приборе, и ряд других. Вызывают также сомнения точности определения некоторых параметров частиц – пятый знак после запятой и т. д. Некоторые методологии просто никуда не годятся, например, методология определения времени жизни протона и т. д.

Все это требует внимательного рассмотрения свежим взглядом. Особое внимание следует уделить проблеме инвариантности исходных категорий, поскольку любая теория должна опираться на некоторые инварианты – физические категории, принятые неизменными в пределах данной теории или эксперимента.

Для всеобщей физической теории такими инвариантами могут быть только всеобщие физические категории, те, которые присутствуют во всех физических структурах, процессах и явлениях. Нетрудно видеть, что таким категориями являются материя, пространство, время и их совокупность – движение. Являясь исходными, аргументальными, эти категории не могут быть функциями никаких других категорий.

Это означает, что материя, пространство, время и их совокупность – движение не создаваемы и не уничтожаемы, что Вселенная существовала и будет существовать всегда, что она имела и будет иметь в среднем один и тот же вид, что наше реальное пространство евклидово, время однонаправлено и линейно, дробление материи бесконечно вглубь и на всех уровнях организации материи действуют одни и те же физические законы. Квантовые законы следует рассматривать как частные случаи обычной физики. Это одновременно означает, что любые теории, не соответствующие инвариантности материи, пространства и времени, не соответствуют реальной действительности и не могут далее претендовать на роль физических теорий. Это относится к теории относительности Эйнштейна, теории Логунова, теории Козырева, теории Шипова, пространству Минковского и т. д., и т. п. Все подобные теории основаны на произвольных и никак не обоснованных постулатах, оперируют не движениями материи, а пространственно-временными искажениями и ничуть не лучше теории относительности Эйнштейна, с которыми они пытаются конкурировать.

Вторая задача связана с тем, что непонимание внутренних структур материальных образований и непонимание внутренних механизмов явлений не позволяет судить о них сколько-нибудь полно. А это значит, что и использовать законы природы в необходимой полноте не представляется возможным.

Источник: В.А. Ацюковский. Диалектический и исторический материализм и современность. М.: «Петит», 2005, 142 с.. 2005http://scibook.net/osnovyi-filosofii-knigi/polojeniyu-sovremennoy-teoreticheskoy-30752.html

материя, наука

Источник: https://mls2000.livejournal.com/9454.html

Структура и основные положения Современной теоретической физики — allRefs.net

К положению в современной теоретической физике

Структура и основные положения Современной теоретической физики – раздел Физика, Глава 1. Структура И Основные Положения …

Глава 1. Структура и основные положения

Современной теоретической физики

  Как известно, в основе современной теоретической физики лежит классическая… Следует обратить внимание на то, что, сводя состояние системы материальных тел к состоянию тел, ее составляющих, т. е.…

Все перечисленные теории являются результатом выводов из опытных данных, накопленных естествознанием.

Рассмотренные выше физические теории представляют собой единую систему. Характерная черта этой системы – ее материа-листичность, поскольку все ее построения основывались на мате-риальных телах и материальных средах; материя, пространство и время выступают неотъемлемыми свойствами этих тел и сред.

Метафизика конца 19-го века как причина кризиса классической физики

В конце 19-го в. физика представлялась современникам почти завершенной. Казалось, что все физические явления можно свести к механике молекул или атомов и эфира. Эфир рассматривался как механическая среда, в которой разыгрываются электромагнитные явления. Один из крупнейших физиков 19 в. В.

Томсон обращал внимание лишь на два необъяснимых факта – отрицательный результат опыта Майкельсона по обнаружению движения Земли относительно эфира и непонятную с точки зрения молекулярно-кинетической теории газов зависимость теплоемкости газов от температуры.

Однако именно эти факты явились первым указанием на необходимость пересмотра основных представлений физики 19 в. Для объяснения этих и множества других фактов, открытых впоследствии, были созданы Теория относительности (А.Эйнштейн) и квантовая механика (М.Планк, А.Эйнштейн, Н.Бор, Л. де Бройль, Э. Шредингер и др.).

Создание этих теорий знаменовало не просто этап в развитии физики, но смену всей ее методологии и даже идеологии.

Если законы классической физики 19-го и предыдущих столе-тий являлись теоретическим обобщением накопленных опытных данных, являлись естественным выводом из этого обобщения, то «законы» физики 20-го столетия являлись результатом постулирования отдельных положений, и это само по себе знаменовало переход от материалистической методологии к идеалистической, тем самым разрешение кризиса физики, который возник в конце 19-го столетия, просто отодвигалось.

Возникает вопрос, а нельзя ли было уже тогда, в конце 19-го столетия, когда возникли трудности с объяснением новых явлений, включая «отрицательные» результаты опытов Майкельсона и непонятную с точки зрения молекулярно-кинетической теории газов зависимость теплоемкости газов от температуры объяснить классическим способом? Так ли уж фатально необходимым был переход к порочной идеалистической методологии? Не были ли уже тогда допущены методологические ошибки в развитии физики?

Оказывается, ошибки были, они носили метафизический характер, связанный с упрощенным представлением об устройстве материи, но уже тогда можно было не отказываться от классической физики, требовался всего лишь иной взгляд на сущность физических процессов и на организацию материи.

Принципиальных методологических ошибок было допущено две, и обе носили метафизический характер.

Первой из них являлась идеализация полученных физикой и «хорошо проверенных», как тогда казалось, ее «законов». Примером такой идеализации является Закон всемирного тяготения И.Ньютона.

Как известно, Закон всемирного тяготения был опубликован Ньютоном в 1687 г. в «Математических началах натуральной философии». Этот закон являлся результатом математического обобщения трех законов небесной механики, разработанных И.Кеплером и изложенных им в 1609 г. в труде «Новая астрономия» (первые два закона) и в 1616 г.

в 3-й главе 5-й книги «Гармония мира» (третий закон). Но сами эти законы Кеплер разработал на основе обработки обширных экспериментальных материалов известного датского астроном Т.Браге, умершего в 1601 г. и оставившего Кеплеру ценнейшие материалы своих многолетних наблюдений за поведением нескольких планет, в основном, Марса.

Таким образом, законы и Кеплера, и Ньютона отражали внешнее явление – перемещение планет в пространстве, а не физическую сущность этого явления – причины, по которым происходит это движение.

Как известно, все попытки Ньютона найти физическую причину Всемирного закона тяготения окончились неудачей, что нашло отражение в его знаменитой фразе «Гипотез я не измышляю!».

Но далее пошло триумфальное шествие ньютоновского Зако-на всемирного тяготения, особенно после того, как на его основе французским ученым А.Клеро был предсказан день появления кометы Галлея – 12 марта 1759 г., в который она и появилась.

Однако следует отметить, что любое явление имеет бесчисленное количество сторон, бесчисленное количество качеств и, следовательно, любая конкретная модель или конкретное описание любого явления есть лишь его некоторое приближение. Это относится и к математическому описанию.

По мере накопления новых или уточнения уже известных фактов возникает необходимость их учета, что может вылиться не только в уточнение, но и в полный пересмотр исходной модели или математического описания.

Это означает, что ни одно положение физики не может считаться окончательным и, тем более, идеальным, в том числе и Закон всемирного тяготения Ньютона. Идеализация этого закона уже в 19 в.

привела к появлению известного гравитационного космологического парадокса Неймана-Зелигера: распространение Закона всемирного тяготения Ньютона на всю бесконечную Вселенную приводит к бесконечно большому значению гравитационного потенциала от всех масс звезд в любой точке пространства, и притяжение тел друг к другу оказывается невозможным.

Положение было бы иным, если бы Ньютону удалось найти физическую основу тяготения, его внутренний механизм.

Тогда с самого начала было бы понятно, что в основу математического выражения Закона тяготения заложена определенная физическая модель, которая, конечно, тоже ограничена, но все же дает более точное представление о сути явления и поэтому появляется больше возможностей для более точного его математического описания. К сожалению, недостаточный общий уровень науки того времени не позволил Ньютону это сделать.

Чем же можно было объяснить «отрицательны» результат первых экспериментов Майкельсона 1881 г. и Майкельсона и Морли 1887 г.? Прежде всего, полным непониманием свойств самого эфира, перемещения которого в пространстве они искали.

Сама постановка задачи Максвеллом по обнаружению эфирного ветра исходила из абсолютной неподвижности эфира в пространстве (гипотеза Френеля-Лоренца) и его идеальности, т.е. не сжимаемости и не вязкости и его всепроникновения.

Достаточно нарушения любого из этих свойств, чтобы эксперимент Майкельсона, проводившего его в подвале фундаментального здания, был бы обречен на неудачу, что и произошло.

И только позже, когда часть из этих свойств реального эфира была интуитивно учтена, был получен положительный и весомый результат (Морли и Миллер, 1905; Миллер, 1921-1925; Майкельсон, Пис и Пирсон, 1929). При этом никакого отказа от классической физики не было, просто некоторые обстоятельства постановки эксперимента были изменены в соответствии с уточненными представлениями о свойствах эфира.

Нечто подобное произошло и с проблемой излучения черного тела: при рассмотрении этого сложного явления была первонача-льно использована чрезмерно упрощенная модель излучения.

Как отметил профессор Т.А.Лебедев [5], расчеты английских физиков Рэлея и Джинса, первых исследователей излучения черного тела, исходили из умозрительной схемы и поэтому вообще не имели никакого отношения к классической физике, хотя именно эти работы послужили началом сомнений в ее справедливости. Это видно из следующего:

авторы рассматривали некоторый объем, занятый излучением, фактически искали число собственных колебаний сплошной среды, изолированной от вещества;

авторы выделили электромагнитные колебания из всех взаимодействий, совершаемых в полости твердого тела. Это не могло по своей физической сути привести к правильным результатам. В данном случае рассматривалось всего лишь следствие (излучение), оторванное от своей причины (нагреваемого тела);

для подсчета энергии в сплошной среде Рэлей и Джинс неоправданно использовали «закон» равномерного распре-деления энергии по степеням свободы.

Известно, однако, что этот «закон», давая более или менее приемлемые результаты для одноатомных газов, ни в каких других случаях себя не оправдывает.

Таким образом, расчеты Рэлея и Джинса основываются на слишком грубой модели, не учитывающей существенных для рассматриваемого случая обстоятельств.

Следует отметить, что ничего необычного и, тем более, катастрофического не произошло: просто несовпадение результатов расчетов с опытными данными надо было трактовать не как кризис в физике, а всего лишь как неполноту принятой модели, как неполноту учета всех существенных факторов.

Более поздние расчеты излучения черного тела, выполненные в 1896 г. немецким физиком Вином, уже основывались на более близких данных, но и он сделал некоторые допущения, оказавшимися слишком грубыми: Вин считал частицы газа идеальными.

Если бы им рассматривался реальный газ, то его расчет оказался бы ближе к реальной кривой излучения, поскольку в реальном газе должно возникать больше низкочастотных излучений по сравнению с идеальным газом, поэтому в области длинноволновых излучений кривая Вина стала бы ближе к реальной, чем это следовало из его расчетов.

Как известно, проблему излучения черного тела решил немецкий физик-теоретик М.Планк, который ввел дискретность действия, что, по мнению физиков, означало совершенно новый подход к проблеме. Однако это не совсем точно.

И Планк, и Вин в своих расчетах рассматривали излучение осцилляторов, под которыми они понимали возбужденные молекулы. Эти молекулы при колебаниях должны были посылать волны излучения, которые по физической природе являются дискретными.

Поэтому Планк сделал не «принципиально новый шаг», а всего лишь учел фактор, которыми предыдущими исследователями упускался из виду, – дискретность излучения возбужденных молекул.

Учет этого фактора позволил наиболее близко отразить явление излучения черного тела, и уже в пределах допустимых погрешностей были получены удовлетворительные результаты по совпадению расчетных и опытных данных.

Спрашивается, ну, а теперь, после ввода Планком дискретности излучения, все, наконец учтено? Конечно, нет.

Если бы была возможность непрерывно уточнять опытные данные, то неизбежно обнаружилось бы, что и кривая Планка имеет расхождение с полученными экспериментальными результатами.

Пришлось бы тогда искать новые неучтенные факторы, например, различия в строении молекул черного тела и заполняющего его полость газа, учитывать факт наличия отверстия в полости тела, влияние окружающей среды, других тел и т. д.

Таким образом, методологическая ошибка физиков-теоретиков в рассмотренных случаях заключалась в том, что они идеализировали свои модели, которые на самом деле, как и всякие модели, являлись приближенными.

Второй существенной ошибкой всех тех, кто полагал, что новые открытия типа рентгеновского излучения или радиоактивности требовали пересмотра основ классической физики, был не учет иерархической организации материи вглубь, отождествление всей материи с конкретными ее формами, освоенными тогдашней наукой.

Открытие существования в природе радиоактивности показало, что, хотя вещества и состоят из молекул, а молекул из атомов, которые считались неделимыми, атомы оказались делимыми, они не являются простейшими, а являются сложными образованиями, и с этим нужно разбираться в первую очередь на физическом, а не на математическом уровне. Собственно, это и произошло, когда Дж.Дж.Томсон выдвинул свою модель атома в виде положительно заряженной сферы с вкрапленными в нее отрицательно заряженными электронами.

Открытие рентгеновского излучения, так же как и открытие до этого электрического и магнитного полей, взаимодействую-щих с веществом, прямо указывало, с одной стороны, на единство физической природы вещества и полей, иначе они не могли бы взаимодействовать, но, с другой стороны, это же говорило и об их качественном различии, поскольку у излучений и у вещества массовые плотности были несоизмеримы. Единственным вариантом, который мог разрешить противоречия, было признание за силовыми полями статуса структуры, основанной на более глубоком иерархическом уровне организации материи, чем организация вещества, и к этому были все предпосылки, поскольку всеми признавалось существование в природе эфира. Это было прямое указание на то, что эфир является строительным материалом и полей, и вещества. Однако вместо этого произошла подмена понятий: силовым полям присвоили статус «особого вида материи», как будто это хоть о чем-то говорит, и были прекращены всякие попытки вскрыть физическую сущность силовых полей взаимодействий, включая и электромагнитные, и гравитационные. А вскоре исчез из поля зрения физиков и сам эфир, и работать стало не над чем.

Таким образом, никаких принципиальных причин для того, чтобы отказываться от представлений классической физики в связи с появлением новых фактов или не совпадений полученных в опытах результатов с ожидавшимися из модельных представлений, не было: нужно было всего лишь уточнять свои представления, а не ломать всю физику.

Структура и особенности современной физической теории

Появившаяся в начале 20-го в. Теория относительности А.

Эйнштейна, а в дальнейшем и квантовая механика принципиально по-иному поставили всю… В основе Специальной теории относительности [6], которая считается физической… Первым и самым главным постулатом Специальной теории относительности является отсутствие в природе эфира. Этот…

Таблица 1. Постулаты и принципы, положенные в основу современной теоретической физики

Постулат или «принцип» Формулировка Исто-чник
Специальная теория относительности Эйнштейна   Отсутствие в Нельзя создать удовлетворительную те- [6] природе эфира орию, не отказавшись от существования некоей среды, заполняющей мировое про- странство   Принцип Все процессы в физической инерциаль- [6] относительности ной системе, т. е. системе, приведенной в состояние свободного равномерного и пря- молинейного движения, происходят по тем же законам, что и в «покоящейся» системе   Принцип посто- Скорость света в любой инерциальной [6] янства скорости системе постоянна и не зависит от скорос- света ти движения источника света   Инвариантность ds2 = dx2 + dy2 + dz2 + (icdt)2 [6] интервала   Принцип одно- Все события, протекающие в двух раз- [6] временности личных точках пространства, одновремен- событий ны, если до наблюдателей, находящегося на равных расстояниях от обеих точек, свето- вые сигналы доходят одновременно Общая теория относительности Эйнштейна   Все постулаты СТО Отдельно не сформулировано [7] распространяются на гравитационные явления   Пространство и Свойства масштабов и часов определя- [7] время связаны с ются гравитационным полем, которое есть гравитационным состояние пространства полем   Ковариантность Все системы уравнений относительно [7] систем уравнений координатных преобразований ковариан- относительно тны (преобразуютсяодинаково) преобразований   Равенство скоро- Скорость распространения гравитации [7] стей света и гра- равна скорости света витации   Наличие в про- Пространство немыслимо без эфира. [26] странстве эфира Мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира   Квантовая механика   Принцип кванто- Энергия излучается квантами – [27] вания энергии порциями энергии   Стационарность Для электронов в атомах существуют [28] орбит электонов избранные или «разрешенные» орбиты, в атоме двигаясь по которым они не излучают энергию, но могут перейти на более близкую к ядру «дозволенную» орбиту и при этом испустить квант электромаг- нитной энергии, пропорциональной ча- стоте электромагнитной волны   Принцип соот- В предельных случаях физические след- [29] ветствия ствия квантовой механики должны совпа- дать с результатами классической физики   Всеобщность кор- Все тела без исключения обладают кор- [9] пускулярно-вол- пускулярными и волновыми свойствами нового дуализма   Принцип взаимо- Параметры частиц (координаты, им- [30] связи импульс, энергия и др.) не присущи ми- крочастицам сами по себе, а раскрываю- тся во взаимосвязи с классическими объ- ектами, для которых эти величины име- ют определенный смысл и все одновре- менно имеют определенное значение   Вероятностный Квадрат модуля волновой функции [31] характер волно- указывает значение вероятности тех вой функции величин, от которых зависит волновая функция   Принцип допол- В микромире нет таких состояний, в [32] нительности которых объект имел бы одновременно точные динамические характеристики. Получение экспериментальных данных об одних физических величинах, описы- вающих микрообъект, неизбежно связа- но с изменением таких данных о вели- чинах, дополнительных к первым (на- пример, координата и импульс)   Принцип неопре- Любая физическая система не мо- [33] деленности жет находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции и им- пульс одновременно принимают вполне определенные и точные значения   Квантовая теория поля Постулат эквива- Каждому типу возбуждения поля [11] лентности поля (волне) можно сопоставить частицу, об- и частиц ладающую теми же, что и волна, энерги- ей и импульсом (а, следовательно, и мас- сой) и имеющей спин   Постулат о при- Вакуум есть низшее энергетическое [12] роде вакуума состояние полей частиц вещества   Постулат вирту- Порождение частиц из вакуума есть [12, 34] альности переход частиц из не наблюдаемого состояния в состояние реальное   Постулат испу- Взаимодействие полей и зарядов есть [11] скания результат испускания зарядом квантов поля нов

Выводы

1. Созданные до начала 20 в.

фундаментальные основы физики – классическая механика, механика сплошных сред, термодинамика, статистическая физика, электродинамика – обладали преемственностью, оперировали физическими модельными представлениями, предполагали наличие причинно-следственных связей между телами и явлениями, рассматривали процессы как следствие внутренних движений материи, подразумевали евклидовость пространства, равномерность течения времени, несоздаваемость и неуничтожимость материи и энергии, причем энергия рассматривалась как мера движения материи. Эти теории являются результатом выводов из накоплен-ного естествознанием опыта. Математика в классической теории подчинялась физике и являлась ее полезным дополнением.

2. Созданная в 20 в. теоретическая физика, имеющая в свой основе Специальную теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику, основана не на обобщении опытных данных, а на постулатах, следствия из которых соответствуют лишь отдельным опытным данным.

Эти теории не обладают преемственностью с теориями классической физики, отказыва-ются от физических модельных представлений и от причинно-следственных связей, процессы микромира рассматривают не как следствия скрытых форм движения материи, а как некие вероятностные процессы, не имеющие физических причин. Эти теории предполагают неевклидовость пространства и не равномерность течения времени. Энергия в современной физической теории эквивалентна материи, математика превалирует над физикой, физика оказывается подчиненной абстрактной математике.

Развернуть

Открыть в широком формате

Источник: http://allrefs.net/c24/3ih5t/

Book for ucheba
Добавить комментарий