«Анализ законов и принципов естествознания Минимизация заблуждений “История науки показывает, что прогресс науки постоянно сковывался тираническим влиянием определенных концепций, когда их начинали расматривать в виде ...»

Галилей был горячим сторонником гелиоцентрических взглядов Н. Коперника и применения экспериментальных методов позПринцип относительности Галилея нания природы. Галилея по праву считают зачинателем современной механики. Глубоко изучая различные виды движений, он опирался на идею движения по инерции. В своих знаменитых “Беседах” Галилей одним из первых отметил [ 46, с.57], что равномерное прямолинейное движение корабля не влияет на протекание физических процессов в каюте под палубой. Таким образом, закон инерции и независимость физических процессов от равномерного прямолинейного движения вплотную подвели Галилея к представлению об относительности движения по инерции.

Смысл принципа относительности Галилея в современном понимании заключен в словах: “Законы природы не зависят от равномерного прямолинейного движения системы отсчета”. Интересен тот факт, что ни Галилей, ни Ньютон не употребляли термина “система отсчета”. Это понятие появилось значительно позже, после того, как при описании явлений природы в физике стали широко применяться математические методы исследования. Первопроходцы описания явлений природы пользовались понятием тело или материальная точка, движущиеся в пространстве.

В настоящее время для изучения физических явлений выбираются, обычно, наиболее простые системы отсчета, движущиеся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Такие системы отсчета называются инерциальными. Уравнения движения в инерциальных системах имеют наиболее простой вид. Теоретичестически инерциальных систем отсчета может быть бесконечное множество, причем все они считаются равноправными (эквивалентными) друг по отношению к другу.

Эквивалентность всех инерциальных систем по своим физическим свойствам обеспечивает одинаковый вид уравнений движения, записываемых в этих системах. Наряду с этим, эквивалентность инерциальных систем отсчета заставляет считать равномерное прямолинейное движение понятием относительным, так как никакого различия между покоем и равномерным движением не делается. И это положение переносится не только на системы отсчета, но и на конкретные вещественные тела.

Распространение представления об относительности равномерного прямолинейного движения на конкретные тела обусловлено тем, что реализация систем отсчета в реальном мире возможна только при условии привязки системы отсчета к конкретному вещественному телу. Рассмотрение движения голых систем отсчета (геометрических образов) в физике не имеет смысла.

Принцип относительности Галилея носит название классического принципа отностельности. Этим названием подчеркиватся принадлежность галилеевского принципа к классической физике, созданной в ХVII XIX векaх и завершенной в основных чертах 122 Глава 4. Система классических законов и принципов.

к началу ХХ в. В ХХ в. берет свое начало Новая физика, в которой место принципа относительности Галилея заняли релятивистские принципы относительности, необоснованно усилившие идею относительности движения.

При анализе принципа относительности Галилея и релятивистских принципов нельзя не отметить факт исключительной важности: инерциальную систему ортодоксальной физики реализовать в природе невозможно. Это положение неизбежно следует из того неопровержимого положения, что реальное пространство заполнено неоднородными гравитационными полями, поэтому любая система отсчета, связанная с вещественным телом, при длительном движении неизбежно будет отклоняться этими полями от прямолинейного движения. Невозможность реализации инерциальных систем отсчета в реальном мире, делает описание природных явлений приближенным. Приближенной является и вся классическая (ортодоксальная) физика.

О приближенности наших знаний, касающихся природы, необходимо помнить всегда. Законы Ньютона, составляющие основу классической механики, в принципе не могут адекватно описывать физические явления. Точно так же нам необходимо помнить о том, что приближенность наших знаний о природе однозначно следует из положений диалектического материализма.

Из общей оценки достоверности описания событий в ортодоксальной науке следует неизбежная приближенность операций, выполняемых в рамках законов Ньютона и принципа относительности Галилея. Это относится и к известным операциям перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой. Чтобы осуществить переход от инерциальной системы отсчета К, связанной с телом М, к системе К *, обозначим через r радиусвектор, определяющий положение тела М в системе К в некоторый момент времени t. Радиус-вектор и время для того же события в системе отсчета К * обозначим через r * и t * Скорость тела М в системе К обозначим через v o. Тогда формулы преобразования координат и времени приобретут вид Если продифференцировать по времени выражение (4.3), то получим закон сложения скоростей в системах отсчета К и К* Согласно принципу относительности Галилея “абсолютных” избранных систем отсчета не существует. Если тело покоится в одной инерциальной системе отсчета, то относительно всех других оно движется с различающимися постоянными скоростями, поэтому не существует причин отдавать предпочтение какой-либо одной инерциальной системы отсчета перед другими. Все они теоретически считаются равноправными.

Что касается ускорений, то в сравниваемых инерциальных системах отсчета они записываются одинаково. Действительно, взяв производные от обеих частей равенства (4.4), получим равные величины ускорения в обеих системах отсчета К и К *.

Выполняя преобразования координат, следует иметь в виду, что выбор системы отсчета и переход от одной системы к другой по своей сущности является операциями субъективными, которые осуществляется вне времени. Это означает, что принцип относительности Галилея функционирует в согласии с принципом дальнодействия. Действительно, если бы действие распространялось с конечной скоростью, то из закона сложения скоростей (4.4) неизбежно следует, что эта скорость для различных систем отсчета была бы разной.

Сосуществование принципа дальнодействия и принципа относительности Галилея отметил [61, с.21] Б.П. Иванов: “Из галилеевского принципа относительности непосредственно следует, что взаимодействие тел распространяется в пространстве мгновенно, т. е. если изменить состояние одного тела, то уже вслед за этим можно обнаружить хотя бы очень слабое изменение во взаимодействующих с ним телах, как бы далеко они не находились”.

В связи с принципом относительности Галилея возникает парадоксальная ситуация: в предыдущем § 4.2 принцип дальнодействия был охарактеризован как некорректный, не соответствующий реальности и подлежащий исключению из физических представлений. Мы пытались выдворить его в дверь, а он снова лезет к нам в открытое окно. В этой связи нам ничего не остается делать, как признать, что в ньютоновской (ортодоксальной) физике функционирует принцип действия на расстоянии, некоррекный по своей природе.

Произвол в выборе системы отсчета является существенным недостатком современного естествознания и причиной появления замеченных и незамеченных неувязок. По отношению к механике, когда для объяснения отдельных явлений (маятник Фуко, отклонение падающих тел к востоку и др.) требуется привлекать 124 Глава 4. Система классических законов и принципов.

специальную систему отсчета, объективно высказались [98, с.16] Л.Г. Лойцянский и А.И. Лурье: “Все эти комбинированные подходы к каждому явлению со своей системой координат являются неотъемлемым недостатком классической механики и лишены той общности и принципиальности, которые во всем остальном характеризуют механику как наиболее точную область естествознания”. К сожалению, этот недостаток в той или иной мере касается всего естествознания.

Принцип относительности Галилея совместно с принципом дальнодействия при их тщательном анализе демонстрируют не просто недостаток (что-то несущественное), а покушаются на фундаментальный закон сохранения материи. Это вытекает из скромного замечания С.Э. Хайкина [185, с.246 ] о том, что при переходе от одной системы отсчета к другой кинетическая энергия тела будет различна в этих двух системах. Хотя речь идет о кинетической энергии, мы должны помнить о том, что энергии без ее носителя – материи – не бывает. Поэтому различные энергии одного и того же тела в разных системах отсчета означают различные количества материи в одном и том теле, т. е. несохранение материи, выраженное через разность масс одного и того же тела в разных системах отсчета. Покажем это на примере, приняв прежние обозначения инерциальных систем отсчета и кинематические параметры тела М.

Пусть тело с массой М в системе отсчета К имеет скoрость vо. Его кинетическая энергия W определяется величиной При переходе к инерциальной системе отсчета К*, движущейся относительно К со скоростью vr, энергия тела М приобретет значение Согласно формуле сложения скоростей (4.5), скорость vr в системе К* определяется из выражения С учетом выражения (4.9) энергия тела М в системе К* составит Разность энергий тела М в системах отсчета К и К* окажется равной Операции (4.7)(4.11), касающиеся энергии при переходе от одной инерциальной системы к другой, противоречат основной идее ортодоксальной физики: изменение энергии тела или системы должно происходить при внешнем воздействии тел, сил или полей. В отмеченных операциях изменение энергии происходит по желанию наблюдателя, что противоречит и принципам ортодоксальной физики и здравому смыслу. Эта противоречивая ситуация возникла от того, что инерциальные системы отсчета не равноправны. Неравноправность этих систем следует также из того факта, что инерциальную систему отсчета, как уже отмечалось, невозможно осуществить в реальном мире. Решение этой непростой проблемы кратко освещено в «Физике материи» [21].

Неравноправность инерциальных систем отсчета проявляется не только в рамках принципа относительности Галилея, т. е. в пределах классической физики, но является также неотъемлемой характеристикой инерциальных систем специальной теории относительности (СТО). Обоснование этого положения также приведено в работе [21 прилож. 7].

§ 4.4. Силы инерции и принцип Маха Силы инерции, как и все остальные ньютоновские силы, покрыты пеленой таинственности. И пелена эта будет покрывать сущность ньютоновских сил, в том числе сил инерции, до тех пор, пока мы не осознаем, что сила – это абстракция, заменяющая собой конкретное воздействие (взаимодействие) движущейся материи. Такое отношение к силам (и не только к ним) следует из того неоспоримого положения (материалистического постулата) о том, что в мире нет ничего, кроме движущейся материи. Поэтому, если имеется какое-нибудь силовое воздействие, то необходимо искать соответствующее ему движение материи, сопровождающееся воздействием.

Ортодоксальное естествознание не основано на принципе первичности материи, поэтому для того, чтобы объяснить и понять, что представляют собой силы инерции необходимо понимать язык, который использует природа, поставляя нам информацию о самой себе. А разговаривает природа на языке движений 126 Глава 4. Система классических законов и принципов.

материи, так как иного языка у нее просто не существует. Здесь нельзя не вспомнить слова великого Галилея: “Кто не знаком с законами движения, тот не может познать природы”.

Только после изучения языка природы, можно сделать попытку расшифровать естественную информацию о силах инерции, поставляемую нам природой. Пока же мы рассмотрим те сведения о силах инерции, которые удалось раздобыть ортодоксальной науке. Сведения эти весьма важные, но далеко не полные, так как сущность сил инерции в рамках ортодоксальной физики остается нераскрытой. С такой оценкой состояния всей проблемы согласуется мнение К.П. Станюковича и др. [164с.25]: “Масса есть количественное выражение инерции тела и больше ничего о ее происхождении мы сказать не можем также, как и о происхождении самой инерции”.

Силы инерции в ортодоксальной физике связывают обычно с появлением ускорений в инерциальных системах отсчета, а также при ускоренном вращении тела вокруг его оси. В зависимости от видов ускорений плоского движения различают несколько сил инерции:

– относительная сила инерции т jo, которой соответствует относительное ускорение jo ;

– переносная сила инерции т jс, зависящая от угловой скорости переносного движения, при этом jс = 2 r ;.

– кориолисова сила инерции т jк, зависящая как от относительной скорости vo, так и от угловой скорости переносного движения, при этом jк = 2[ vo] ;.

– сила инерции при вращательном движении, обусловленная угловым ускорением.

Перечисленные силы инерции могут возникнуть одновременно, если по диску, вращающемуся с угловой скоростью, вдоль его радиуса будет ускоренно перемещаться материальная точка (тело) массой т со скоростью vo. Величина результирующей силы инерции в этом случае окажется равной векторной сумме всех трех инерционных сил Кроме перечисленных сил инерции, в случае вращательного движения различают центробежные силы инерции, направленные от центра вращения, и центростремительные, действующие в направлении центра вращения. Силы эти равны друг дружке по величине и направлены в противоположные стороны. Выделение центробежной и центростремительной сил инерции обусловлено тем, что силы эти приложены к разным телам: центробежная сиСилы инерции и принцип Маха ла приложена к связи, удерживающей тело, а центростремительная сила приложена к телу и заставляет его непрерывно отклоняться от прямолинейного движения.

Таинственная природа сил инерции и их свойство приобретать нулевые значения при соответствующем выборе системы отсчета стали причиной неоднозначного отношения к этим типам сил: одни исследователи считают их реальными, а другие – фиктивными. Г.И. Шипов проанализировал ряд учебников и привел [200, с.27] следующие данные:

– авторы учебников, считающие силы инерции нереальными, составляют 60 % ;

– число сторонников реальности сил инерции существенно меньшее, оно составляет 20 % ;

– есть и такие авторы, которые считают, что часть сил инерции реальны, а часть фиктивны, таких 10 % ;

– наконец, 10 % авторов обходят молчанием проблему реальности сил инерции.

Опираясь на положения «Физики материи» [21], можно уверенно утверждать, что силы инерции – силы реальные. А разве могут быть фиктивными силы, которые разрывают вращающиеся маховики? Чудес в природе не бывает. Разорвать вращающийся маховик могут только реальные силы.

Рис. 4. 3. Возникшая сила пружины к стене вагона. Появившаяся инерции F растягивает пру- при ускорении вагона сила инерции расжину при ускорении вагона тягивает пружину с силой При ускорении вагона, кроме силы инерции F, на шар с массой т действует также пружина с силой Fп = тW. Fп – это реакция связи, по величине равная силе инерции F, но противоположно направленная (сила Fп на рис. 4.2 условно не показана). После того, как пружина растянулась, наступает состояние 128 Глава 4. Система классических законов и принципов.

рановесия шара на полке, которое можно записать в виде Состояние равновесия, когда сила инерции F урановешивается реакцией связи Fп (в данном случае пружиной), называется принципом Даламбера. Принцип Даламбера является замечательным приемом для решения динамических задач механики методами статики [ 98, с.256].

В истории ортодоксальной науки известны попытки выяснить природу сил инерции. Такую попытку предпринял немецкий физик Эрнст Мах, полагавший, что инерция обусловлена взаимодействием рассматриваемого тела со всем остальным веществом Вселенной. Этот взгляд на природу инерции получил название принципа Маха.

В русском издании кнгиги «Механика», увидевшей свет в Петербурге в 1909 г., Э. Мах писал [27, с.180]: “Вместо того, чтобы относить движущееся тело К к пространству ( к какой-нибудь системе координат), мы будем теперь прямо рассматривать его отношение к телам мирового пространства, которыми эта система координат только и может быть определена”. Из приведенной выдержки видно, что речь действительно идет о веществе (телах) всего мира. Но каков механизм влияния небесных тел, удаленных на миллиарды световых лет, на конкретное событие ни Э. Мах, ни его последователи не дали. Зато появились не совсем корректные уточнения взглядов Э. Маха.

Так, в работе К.П. Станюковича и др. [164, с.86] находим:

“Итак, если следовать принципу Маха, то необходимо допустить, что инерция тела есть результат взаимодействия данного тела со всей остальной материей во Вселенной”. Здесь некорректность проявилась в том, что Э. Мах не употреблял слово материя, а использовал понятия о телах и системах координат. Авторы же работы [164], отождествляя понятия “вещество” и “материя”, ответственность за инерцию возложили на “остальную материю во Вселенной”. Отождествление вещества с материей – это глубочайшее философское заблуждение!

Сам Э. Мах, несмотря на его ошибочную трактовку инерционных свойств тел, смотрел на проблему инерции значительно шире и допускал иную ее природу. В работе В.Я. Бриля приведена [ 27, с.180] любопытная цитата из «Механики» Э. Маха:

“Если все (кажущиеся) действия на расстоянии, ускорения, оказываются достигнутыми через посредство какой-то среды, то вопрос вообще освещается другим светом …”. Под “средой”, по всей вероятности, здесь подразумевается эфир. Какова природа инерции в случае заполнения пустого пространства эфиром, или физическим вакуумом, интересующийся читатель может узнать из «Физики материи» [21].

Если оценивать принцип Маха с позиций диалектического материализма, то явно проявляется метафизическая природа этого принципа. Принцип Маха непосредственно связан с порочной идеей дальнодействия. Ведь инерция, хотим мы того или не хотим, – явление локальное. Инерция возникает в самом начале движения, которое мы по желанию сообщаем телу. До далекой звезды информация (сигнал) о начале движения дойдет через миллиарды лет. Поэтому далекая звезда, равно как вся их совокупность во Вселенной, никак не смогут реагировать на начавшееся движение. В этой связи принцип Маха следует отнести к группе принципов-заблуждений (таких, как принцип актуализма, принцип дальнодействия), которые представляют лишь исторический интерес и не могут служить основанием для дальнейшего развития естествознания.

§ 4.5. Принцип наименьшего действия Несмотря на то, что мир – это движущаяся материя, в приприроде объективно существует своеобразное стремление к экономии движения, его локализация, проявляющаяся, например, в явлении огромной концентрации энергии покоя в веществе. Энергия покоя вещества (внутреннее движение ) огромна, она объективно существует, но мы этого движения непосредственно не ощущаем. Внутреннее движение в веществе оказывается законсервированным и до поры, до времени не проявляется, косвенно демонстрируя свое родство с принципом наименьшего действия.

Читатель, возможно, не согласится с приведенным сравнением явления локализации энергии в веществе и принципом наименьшего действия, но дело в том, что сам принцип наименьшешего действия проявляется в природе не только в его классическом отношении к движению, но и значительно шире. Наример, в быту существует вполне обоснованный тезис: “где тонко, там и рвется”. Не надо особенно напрягаться в доказательстве того, что концы каната, соединенные тонкой нитью, разорвутся в месте их соединения, так как для разрыва нити требуется небольшое усилие (действиие).

Существуют также менее известные проявления принципа наименьшего действия. Например, известно, что наибольшая ось тела Луны постоянно направлена к Земле. Почему? Это явление обусловлено тем, что при таком положении наибольшей оси инерции тело Луны оказывает меньшее сопротивление энергетическоГлава 4. Система классических законов и принципов.

му потоку поля тяготения [21], направленному к Земле. Луна в энергетическом потоке земного поля тяжести ориентируется так, чтобы сопротивление потоку было наименьшим. Это явление свидетельствует о существовании экранирования телами гравитационного воздействия. Экранирования не учитывает закон тяготения Ньютона, но ориентация наибольшей оси инерции Луны однозначно указывает на существование экранирования гравитационных воздействий.

Следует упомянуть еще одно проявление в природе принципа наименьшего действия. Геологам хорошо известны месторождения ния алмазов, приуроченные к так называемым алмазным трубкам, являющимися по существу вертикальными штоками (столбами) глубинных пород, вытолкнутыми из земных недр. Само название “трубка” свидетельствует о цилиндрической форме породного обобразования. Почему шток имеет цилиндрическую форму? Без привлечения принципа наименьшего действия понять образование этого природного феномена невозможно. Привлечение понятия наименьшего действия полностью раскрывает “логику природы”.

Оказывается, периметр цилиндра имеет минимальную длину при той же площади (объеме) вмещающих пород. Минимальная длина периметра обеспечивает наименьшую силу трения перемещающихся вверх пород. Форма трубки обеспечивает минимальное усилие, направленное вверх и обеспечивающее формирование месторождения.

Проявления принципа наименьшего действия были замечены человеком очень давно, еще в первобытно-общинном устройстве общества. Лук и стрела известны человечеству с незапамятных времен. Стрела при полете в воздухе длительно сохраняет состотояние движения благодаря заостренному наконечнику, обеспечивающему минимальное сопротивление движению.

Ньютон непосредственно не рассматривал принцип наименьшего действия, но он тонко чувствовал особенности движущихся тел, что позволило ему высказать положение [ 46, с. 252], касающееся принципа наименьшего действия: “… философы утверждают, что природа ничего не делает напрасно, а было бы напрасным утверждать многим то, что может быть сделано меньшим.

Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей”. Здесь явно речь идет об экономном использовании воздействий в природе, т. е. о том, что составляет суть принципа наименьшего действия.

С принципом наименьшего действия связана фунаментальная загадка природы инерциального движения. О природе этой загадки К.П. Станюкович с соавторами [164, с. 24] писали: “… если присмотреться внимательнее, то можно прийти к выводу, что и свободное от всякого внешнего воздействия тело есть неразгаданная до настоящего времени шарада. Почему оно движется прямолинейно и с постоянной скоростью? Мы не знаем сколько-нибудь вразумительного ответа на тот вопрос. Все наши догадки сводятся к тому, что так оно и должно быть или что для свободного тела есть свое собственное основание”. Для второй половины ХХ в. это весьма значимое и интересное признание. Разве не правда? Но что оно означает для ортодоксальной физики?

В упомянутой шараде фигурирует целый комплекс заблуждений. Первое состоит в том, что инерциальных систем отсчета в природе не существует. Инерциальная система отсчета – это абстракция с грубыми упрощениями. Как уже отмечалось, в реальном мире, среди гравитационных полей любое тело не может двигаться прямолинейно по инерции. Второе заблуждение кроется в том, что реальные тела не могут двигаться по инерции бесконечное время. Тело, движущееся в пространстве, заполненном полями и … эфиром, тормозится этими полями. Вечное движение по инерции – это тоже не существующая абстракция, составляющая шараду. В реальном мире существует лишь тенденция движения вещественных тел по инерции. Без внешних воздействий движение по инерции в среде материальных полей и эфира неизбежно должно прекращаться. В принципе, движение во Вселенной ничего общего не имеет с “первоначальным толчком”, породившем идею последовавшего за толчком движения по инерции. Движение в мире сохраняется и поддерживается совершенно иным механизмом, безотказно функционирующем в новой парадигме [21].

Третье заблуждение кроется в том, что инерцию Ньютон определил как свойство, принадлежащее исключительно телам, а мерой инерции тел по Ньютону является их масса. По Канту как инерция, как и масса, – это вещи в себе, не подлежащие расшифровке. Здесь мы сталкиваемся с заблуждением в заблуждении.

Кантовские вещи в себе ошибочно запрещают их расшифровку, а по существу – запрещают познание заблуждений. В результате получается замкнутый круг: расшифровка запрещена, а без нее нельзя выявить заблуждения.

Отмеченный клубок принципиальных заблуждений расшифровывается в «Физике материи» [21], положения которой позволяют рассматривать массу в качестве меры сопротивления, в основном, ускоренному движению тел с добавлением сопротивления, связанного со скоростью. Среда существенно сопротивляляется ускоренному движению и незначительно тормозит движение тела при малых скоростях. Таким образом, масса в новой парадигме естествознания является совместным свойством матеГлава 4. Система классических законов и принципов.

риальной среды и вещественных тел. При этом в начале движения возникает эфирно-полевой сгусток, сопровождающий движение тела. В процессе движения происходит обмен полевой материей между движущимся телом и средой. Прилегающая к телу часть среды становится активной и неотъемлемой частью движущегося тела, ответственной за его инерцию.

Понимание движения в «Физике материи» позволяет осмысслить, почему тело стремится (обладает тенденцией) двигаться прямолинейно. Такое поведение тела обусловлено объективными причинами, именно потому, что при прямолинейном направлении движения существует наименьшее сопротивление движению тела.

Если тело по какой-то случайной причине отклонится от прямолинейного пути, то неизбежно возникнет боковая (центростремительная) сила, которая возвратит тело в прежнее положение и восстановит направление движения, которое осуществлялось в предшествующий момент времени. Таким образом, движение по инерции регулируется принципом наименьшего действия.

Если слабое случайное воздействие на движущееся по инерции тело будет иметь произвольное направление (вправо, влево, вверх или вниз), оно не сможет изменить направление движения по той простой причине, что среда будет оказывать тем большее сопротивление отклонению тела от прямолинейного пути, чем сильнее случайное воздействие. Но для такого поведения тела необходима материальная среда (поля, вмороженные в эфир).

Как известно, у Ньютона движение тел осуществляется не в материальной среде, а в пустом математическом пространстве. У Эйнштейна пространство тоже пустое, хотя и искривленное. Однако кривизна пустоты – это все равно, что кривизна мысли. Никакого влияния на движение тел кривизна пространства (понятие не материальное) оказать не может точно так же, как геометрия (продукт мысли) бессильна оказывать какое-либо влияние на движение тел. Поэтому в ортодоксальной физике, когда заменяют материальные тела системами отсчета, возникают шарады при попытке осмысления свободного движения тел. Все однако станоится на свои места, если рассматривать движение тел в материальной среде, имеющей адекватные свойства.

В ортодоксальной физике принцип наименьшего действия был предложен Мопертюи, который полагал, что всякое движение в природе происходит так, чтобы действие было минимальным. Величину, называемую действием, Мопертюи представлял в виде произведения m v s трех величин: массы тела m; его скорости v; пройденного телом пути s. Однако функция, выбранная Мопертюи, не давала правильных уравнений движения [164, с.29], поэтому впоследствии она была заменена функцией Лагранжа L (r, v) dt, а действием S стали называть выражение в котором r – радиус–вектор рассматриваемого тела (материальной точки) ; v – вектор скорости; t – время. Интегрирование выполняется вдоль пути от момента времени t1 до момента t2.

Обращает на себя внимание тот факт, что функция Лагранжа L(r, v) dt ( (лагранжиан) записывется в общем виде и содержит лишь кинематические параметры r, v, t; динамические параметры в лагранжиан не входят. Между тем, функция Лагранжа в явном виде, применяемая в конкретных расчетах, представлена выражением для энергии, присутствие которой является своеобразной загадкой. Загадочность появления энергии в конкретных случаях использования лагранжиана обусловлена историей появления этой функции.

При выводе функции Лагранжа было использовано [164] не воздействие, которое по аналогии с выражением, предложенным Мопертюи, должно было бы иметь вид минимальной порции энергии F dl (сила F, умноженная на элемент пути dl), а утверждение древних греков о том, что прямолинейное движение обусловлено кратчайшим расстоянием между точками пространства. Ошибка здесь кроется в том, что не кратчайшее расстояние обусловливает путь движущегося тела (точки), а окружающая тетело среда. Это ошибочное представление древних открыло дорогу для мнения о том, что тела стремятся двигаться по геодезическим линиям (прямая является геодезической для эвклидова пространства). При этом, энергетическое воздействие (явный вид функции Лагранжа) пришлось вводить в структуру лагранжиана нелогичным приемом.

Явный вид функции Лагранжа записывается [164, с.36] в форме где m v/ 2 – кинетическая, а U (r) – потенциальная энергия точки (тела). Сущность лагранжиана (4.16), его динамическая природа подсказывает, что пространство, постулированное Ньютоном, является в действительности материальной средой, протяженностью материи, способной оказывать сопротивление движению и 134 Глава 4. Система классических законов и принципов.

олицетворять внешние воздействия, проявляющиеся в виде сил инерции. В этой cвязи уравнение Лагранжа в аналитической механике естественно трансформируется [164, с.36]. во второй закон Ньютона (3.2).

Динамическая сущность явной функции Лагранжа (4.16) находит отражение в «Физике материи» [21], где свободное движение тел обусловлено не свойствами пространства, а движениями материи в окрестностях вещественных тел. Поэтому на вопрос, почему свободное тело избирает именно такую траекторию, а не иную, существует вполне определенный ответ: не тело выбирает путь следования и не свойства пространства определяют путь тела, а внешние воздействия совместно с потоками окружающей материи, ответственными за силы инерции, вынуждают двигаться тело в том или ином направлении.

Поскольку природа “не изобилует излишествами”, то этот тезис, рассматриваемый в качестве принципа наименьшего действия можно выразить математически с помощью вариационного исчисления. Величина действия S в виде интеграла по времени от функции Лагранжа L (r, v)dt будет иметь минимальное значение по сравнению с любыми другими возможными траекториями, соединяющми выбранные две точки, когда главная линейная часть интеграла обращается в нуль. Более коротко эта же мысль выражается словами: вариации S от интеграла (4.15) должны равняться нулю, т. е.

Принцип наименьшего действия, подмеченный у самой природы, совместно с методами вариационного исчисления применяется для решения многочисленных задач механики. При этом не следует забывать, что все эти решения приближенные.

§ 4.6. Две меры механического движения Речь будет идти о мерах количества движения (импульса) mv и энергии mv / 2, при этом придется коснуться также проблемы вращательного момента и энергии вращения, которые в принципе не отделимы от общей проблемы движения.

В связи с рассматриваемой темой возникает вопрос: зачем нам две или три меры движения? Вопрос этот далеко не тривиальный и, поскольку он возник без комплексного анализа всей проблемы, то ответ на него может быть дан только с общих фиДве меры механического движения лософских позиций. В связи с тем, что основным методом познания природы является метод проб и ошибок, то располагая двумя или тремя подходами к проблеме, можно сравнивать их и выбирть наилучшее решение, наилучший вариант.

В историческом плане понятие о количестве движения восходит к идеям Р. Декарта, который исходил из представления о сохранении движения и впервые определил количество движения как произведение «величины тела» на его скорость. Необычное определение обусловлено тем, что в эпоху Р. Декарта понятия о массе тела как о количестве вещества в нем еще не существовало.

Такого понятия не употребляет и Х. Гюйгенс, изучавший проблему удара. Оно появилось после работ Ньютона, который дал такое определение количеству движения [46, с.145]: “Количество движения есть мера такового, устанавливаемая пропорционально скорости и массе. Количество движения целого есть сумма количеств движения отдельных частей его, значит, для массы вдвое большей при равных скоростях оно двойное, при двойной же скорости – четверное”.

Понятие об энергии появилось в науке несколько позже, хотя уже Х. Гюйгенс при изучении соударения тел заметил, что постоянными до удара и после удара оказываются произведения “величин тел” на квадраты их скоростей. В работе «Три мемуара по механике» (1669 г.) он писал, что “при соударении двух тел сумма произведений из их величин на квадраты их скоростей остается неизменной до и после удара”. В дальнейшем понятие об энергии как мере движения развивал немецкий философ и математик Г. Лейбниц.

Называя энергию “живой силой”, Лейбниц приходит к мысли об универсальности идеи Гюйгенса о постоянстве величины mv и выступает против декартовой меры движения mv, называя эту меру движения “мертвой” силой. В учении Лейбница о живых и мертвых силах и постоянстве живой силы прослеживается идея сохранения движения и превращения его из одного вида в другой. По сути дела Лейбниц положил начало учению о сохранении и превращении энергии, когда заметил, что при неупругом ударе теряется некоторая часть живой силы и осознал, что эта потеря локальная, кажущаяся. По сообщению [44], историк Б.И. Спасский привел следующее высказывание Лейбница: “То, что поглощается мельчайшими атомами, не теряется безусловно для Вселенной, хотя и теряется для общей силы сталкивающихся тел”.

Разногласия среди ученых о мере механического движения вылились в обширную дискуссию. Центральным в дискуссии был вопрос о том, чт же является мерой механического движения:

декартово количество движения mv или живая сила Лейбница 136 Глава 4. Система классических законов и принципов.

mv. Представляется, что этот вопрос не разрешен до сих пор и вот почему: обе рассматриваемые меры движения принципиально различны и несопоставимы друг с другом. Они освещают различные аспекты одного и того явления. Для сравнения следует отметить, что единицы измерения веса (фунт и килограмм) предназначены для измерения одной и той же величины, а энергия и количество движения измеряются различными единицами, поэтому они характеризуют одно и то же понятие (движение) с различных сторон и совместно раскрывают его сущность. О нерешенности проблемы двух мер движения свидетельствует рассмотренный ниже неуругий удара двух тел на примере баллистического маятника (прилож. 1).

Не должно быть ничего удивительного в том, что сложное событие (а движение можно отнести к категории сложных) вполне может характеризоваться двумя параметрами. В таком подходе нет ничего предосудительного. Однако в этом случае оба параметра необходимо рассматривать в качестве взаимозависимых.

Из такого подхода вытекает весьма важное следствие. Так, достоверно установлено, что в реальном соударении двух тел энергия не сохраняется. Она не сохраняется не только в случае пластичного удара, но даже при соударении весьма упругих тел. Коэффициент восстановления k при реальном ударе не может превышать единицу, k < 1.

Но что это означает для взаимосвязанных параметров mv и mv? Здесь может быть только единственный ответ: в локальных событиях реального мира не сохраняется ни энергия, ни количество движения. При этом не надо ссылаться на наши математические записи, основанные на законах сохранения. Они всегда приближенны и всегда находятся в согласии с положением диалектического материализма о принципиально приближенном отражении внешнего мира в сознании человека. Мы и в дальнейшем будем пользоваться математическими равенствами, записанными на основании законов сохранения, но зная об их приближенности, мы тем самым будем лучше понимать и осмысливать природу. При необходимости уточнения характеристик движения можно выполнять уточняющие эксперименты, что несомненно будет способствовать дальнейшему развитию познания.

Представляет интерес тот факт, что у Ньютона нет ответа на вопрос о том, какая величина (mv или mv) может служить мерой движения. Более того, Я.М. Гельфер приводит [44, с.24] высказывание автора «Начал» о возможности возникновения и уничтожения движения: “Движение может получаться и теряться. Но благодаря вязкости жидкостей, трения их частей и слабой упругости в твердых телах, движение больше теряется, чем получается и всегда находится в состоянии уменьшения… Мы видим, что разнообразие движений, которое мы находим в мире, постоянно уменьшается и существует необходимость сохранения и пополнения его посредством активных начал”. В качестве активного начала Ньютон считал силу тяготения и оказался на высоте.

Интуиция Ньютона удивительна. Рассматривая локальные события, он совершенно правильно оценил идею сохранения движения: движение в локальных явлениях и событиях имеет лишь тендендию к сохранению, однако абсолютного сохранения не наблюдается. Особенно явно безвозвратные потери происходят при превращениях энергии. В локальных событиях для нас энергия исчезает безвозвратно и в этом нет ничего странного, если принять во внимание, что видимые (макроскопические) движения материи имеют тенденцию трансформироваться в невидимые и неощутимые микроскопические движения. Обнаружить потери движения помогает его двойная мера в виде m v и m v.

В ортодоксальной науке законы сохранения исключительно почитаемы, потому существует негласная тенденция не замечать случаи нарушения законов в разнообразных природных процессах и изображать поведение якобы сохраняющихся величин в свете их безусловного сохранения. В качестве примера рассмотрим соотношение двух мер движения (энергии и импульса) в случае неупругого столкновения двух тел.

Пример позаимствован из учебника физики [183, т.1, с.94] и представляет собой задачу определения скорости пули с помощью баллистического маятника, реализованного в виде ящика с песком, подвешенного на гибком тросе. Решение задачи, предложенное авторами работы [183] представлено в прилож. 4. Когда пуля попадает в ящик с песком, происходит удар – весьма бурное явление. Подвешенный ящик отклоняется от вертикали и поднимается на конечную высоту h. Скорость пули v до удара согласно прилож. 4 определяется выражением (4.18) в предположении, что при неупругом ударе сохраняется количество движения где m2 – масса ящика; m1 – масса пули; g – гравитационное ускорение.

Обращает на себя внимание тот факт, что на подъем ящика расходуется незначительная часть начальной энергии пули. Подавляющая ее часть рассеивается. исчезает. Однако об исчезновении энергии и потери количества движения в рассматриваемом примере ничего не говорится. На фоне выпячивания законов сохраГлава 4. Система классических законов и принципов.

нения такой подход в работе (183), возможно. оправдан, но он далек от истинного состояния дел. Чтобы определить потерянную при ударе энергию, следуя логике решения в прилож. 4, необходимо из начальной энергии пули вычесть ту часть энергии системы которая обеспечила подъем ящика на высоту h. По величине эта энергия равна произведению (m1+ m2 )g h. При этом потерянная (рассеянная) энергия пули составляет Очевидно, что потерянная энергия пули составляет существенную долю начальной энергии. Подстановка скорости v в выражение (4.19) по формуле (п4.5) приложения дает для рассеянной энергии величину Так как количество движения и энергия связаны между собой одной и той же скоростью, то потерянное количество движения определяется из формулы, связывающей импульс и потерянную энергию.

где Рр = – потерянное количество движения (потерянный импульс). Как видим, теряется не только энергия, но и импульс.

В рассмотренном примере (прилож. 4) о рассеянии энергии и количества движения ничего не сказано. На первый взгляд (формально) все подчиняется законам сохранения. Решение начинанается с записи закона сохранения количества движения до и после неупругого удара. Но какими экспериментами подтверждается сохранение количества движения при неупругом ударе? Такие эксперименты сегодня не известны. На умолчание по поводу потери количества движения и энергии можно было бы не обращать внимания, если бы рассматриваемый пример в работе (183) основывался на экспериментальных данных, а сама работа не была бы учебником. В учебниках описание явлений должно быть максимально объективным, с объяснением случаев отклонения теоретических положений от реальности, а не в угоду задекларированным законам сохранения.

К сожалению, объективность в современной учебной литературе не считается обязательным правилом. В результате множатся некорректные пояснения явлений природы и рассмотренный пример – красноречивое тому свидетельство. В самом деле, выражение (4.21) однозначно связывает энергию Wp и импульс Рр.

Поэтому, если не сохраняется энергия при неупругом ударе, а она объективно не сохраняется, то согласно зависимости (4.21) пропорционально энергии не сохраняется и квадрат импульса.

В случае оценки сохранности количества движения при взаимодействии тел следовало бы учесть мнение Г. Лейбница, высказанное им по поводу сохранения декартовой меры движения m v, и приведенное Я.М. Гельфером [44, с.21]: “Мнение, что при столкновении тел сохраняется то же количество движения господствовало долгое время и слыло у новых философов за аксиому. Теперь начинают в этом разубеждаться, особенно с тех пор, как мнение это оставлено наиболее старыми, наиболее искусными и значительными его сторонниками …”. Как видим, в справедливости закона сохранения количества движения основательно сомневались известные ученые.

Что же происходит в действительности в подвешенном ящике с песком при попадании в него пули? Отдельные фрагменты необычной картины были выяснены случайно в чрезвычайных обстоятельствах войны. На календаре 1943 год. Через рабочий поселок, прокатился фронт, сопровождаемый заревом пожарищ. Немецкие войска оставляли за собой выжженную землю. На месте жилых построек торчали печные трубы. Уцелели от огня лишь три коровника бывшей базы для откормки скота. В коровниках расположился полевой госпиталь с группой обслуживающих его солдат. Проходя мимо, я услышал выстрел. Кто-то из солдат случайно выстрелил из винтовки под острым углом к горизонту. Пуля вошла в землю недалеко от стрелявшего, прочертив в грунте полуметровый след.

Обычное подростковое любопытство побудило меня раскопать этот след и найти остатки пули. Латунная оболочка пули оказалась покареженной, на ощупь она была теплая, а на внутренней ее поверхности блестели капельки расплавленного свинца.

И деформация оболочки пули, и ее повышенная от удара температура, и расплвленый свинец свидетельствовали о превращении механической энергии движения в другие ее виды. Но главное свидетельство заключалось в том, что механическая энергия рассеялась. Аналогичная картина превращения механической энергии осуществляется и в основном опыте – в ящике с песком.

Так как в ортодоксальной физике и энергия, и количество движения считаются сохраняющимися величинами, то каждая из них может рассматриваться в природных явлениях независимо одна от другой. Для выяснения сущности проблемы двух мер механического движения весьма поучительным является случай, когГлава 4. Система классических законов и принципов.

да сохраняются энергия и количество движения при взаимодействии двух тел, но начальные условия взаимодействия двух тел эдесь таковы, что позволяют трактовать этот случай с позиций упругого удара.

Так, С.Э. Хайкин [185, с.155] на примере двух подвешенных шаров с массами m1 < m2, между которыми располагается сжатая пружина, рассматривает задачу расталкивания шаров (рис. 4.4), применяя при этом законны сохранения энергии и количества движения. Пружина стянута нитью, после пережигания которой две массы отталкиваются одна от другой, отклоняются от вертикали и поднимаются на разные высоты h2 < h1. Задача отталкивания шаров может служить наглядной моделью деления сложных атомных ядер.

Рис. 4. 4. Иллюстрация спонтанного распада сложного ядра на два осколка На основании третьего закона Ньютона можно полагать, что сила F, развитая пружиной, действовала на обе массы одинаково и потому сообщила им одинаковые импульсы величина которых определятся из выражения Поскольку вся потенциальная энергия U пружины превращается в кинетическую энергию шаров, то на основании закона сохранения энергии можно записать Потенциальная энергия пружины, также как и суммарный импульс 2 р, распределится поровну между шарами. Используя соОртодоксальные законы сохранения соотношение между импульсом и энергией (4.21), получим доли энергии, приобретенные каждым шаром Из выражений (425) определяются высоты, на которые поднимается каждый шар Высоты, на которые поднимаются шары, оказываются обратно пропорциональными квадратам их масс.

§ 4.7. Ортодоксальные законы сохранения Идея сохранения корнями уходит в глубину веков. Ее придерживались мыслители-материалисты, признававшие различные первоначала или первостихии. Среди древних греков, разделявших идею первоначал и их сохроанение были Фалес Милетский (VI в. до н.э), Гераклит Эфесский, а также атомисты: Лекипп, Демокрит, Эпикур. По своей сущности идея сохранения – это материалистическая идея и в масштабах Вселенной она соблюдается безукоризненно. Из нее непосредственно следует вечное существование Вселенной в противовес идеалистическим представлениям о сотворении мира или волюнтаристскому «Большому взрыву», якобы положившему начало существования наблюдаемого мира.

Становление и развитие идеи сохранения сопровождалось коллизиями, противостояниями, нагромождением заблуждений. В истории науки по поводу идеи сохранения можно найти самые различные высказывания. В эпоху Возрождения идея охранения из вселенских масштабов была распространена на физические величины и понятия. В работах Галилея берет свое начало идея сохранения механического движения. Сформулированный им постулат о движении тел по инерции оказался самым первым из целой серии сохраняющихся физических величин, а Р. Декарт предложил меру сохраняющегося механического движения m v.

При всей полезности идеи сохранения мы не можем не задаться вопросом: можно ли в абсолют возводить идею сохранения физических величин, если один из основных принципов механики – движение по инерции – является абстракцией, а реалиГлава 4. Система классических законов и принципов.

зовать движение тела по инерции на галактических расстояниях невозможно? Почему? По той простой причине, что неоднородное гравитационное поле Галактики искривит траекторию движения тела, а криволинейное движение, как известно, не является движением по инерции.

В ортодоксальной физике не рассматривается нарушение закона движения по инерции – первого закона Ньютона. Между тем доказательство нарушения инерционного движения безупречно и неопровержимо. Невозможность реализации инерциального движения в реальном мире предопределяет нарушение других законов ортодоксальной физики и естествознания в целом. С этим положением связано ранее упомянутое нарушение закона сохранения энергии при переходе от одной инерциальной системы к другой (см. стр. 124).

Нарушение закона сохранения энергии при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой обусловлено неправомерностью утверждения о равноправности инерциальных систем отсчета [21, прилож.7], при определенных условиях приводящее к абсурду. Так, в приведенном расчете [21] по желанию наблюдателя (!!!) масса Земли может увеличиться на абсурдно неприемлемую величину (1,33·1013 т). Поскольку же энергия однозначно связана с количеством движения, то волюнтаристский мгновенный переход от одной инерциальной системы отсчета к другой неизбежно приводит к нарушению закона количества движения.

В физике придается чрезвычайно большое значение законам сохранения физических величин Классическая физика, если воспользоваться метафорой, буквально соткана из законов сохранения. В этой связи классическая физика по своей сущности закономерно может быть названа [21] консервативной. Не потому, что физика ретроградная или реакционная наука, а потому, что ее теоретической основой являются законы сохранения.

Идее сохранения посвящена основательная и весьма полезная работа Я.М. Гельфера [44] – своеобразная поэма, воспевающая законы сохранения и демонстрирующая, к сожалению, только положительную сторону идеи сохранения физических величин.

В действительности идее сохранения присущи и негативные особенности, не замечать которые нельзя, исходя из требований объективности науки и стремления к адекватному описанию природных явлений.

При первых же попытках проанализировать сохранность задекларированных “сохраняющихся“ физических величин оказывается, что свойства этих величин и условия им сопутствующие не способствуют необходимой полноте сохранения. При этом обнаруживается некоторая диалектическая противоречивость, внутренОртодоксальные законы сохранения нее противодействие самой идее сохранения в локальном масштабе. Действительно, если следовать тезису “В мире нет ничего, кроме движущейся материи”, то локальная идея сохранения физических величин входит в противоречие с этим тезисом по той причине, что движение – это непрерывное и постоянное изменение, исключающее местное, локальное сохранение. Приходится вспоминать Гераклита и его знаменитое “Панта рей!” – все течет!

Все изменяется. Возможно ли в таком случае локальное сохранение самого движения и наблюдаемых материальных структур? Скорее всего, вечно сохраняется само изменение. Что же касается локального и длительного сохранения физических величин, то в условиях непрерывного движения и изменения полное сохранение физических величин, отражающих движение материи, принципиально невозможно.

Представляется, что именно такой компромиссный взгляд на идею сохранения (избирательное сохранение) наиболее полно соответствует реальности. Объективные, фундаментальные понятия бытия – Вселенная, материя и ее движение – сохраняются безусловно и абсолютно. Физические же понятия, локальные материальные образования, наиболее значимые физические величины, свойства и характеристики различных материальных структур имеют лишь тенденцию к сохранению, но они не сохраняются потому, что возникают и исчезают на фоне непрекращающегося движения материи.

Следует отметит ь, что идея избирательного сохранения физических величин не преследует цель кардинальной ломки ортодоксальных представлений о законах сохранения. Эта идея лишь высвечивает особенность сложившейся ситуации. А особенность эта состоит в том, что для реализации идеи сохранения в консервативной физике естествоиспытателям пришлось придумать такое понятие как замкнутая (изолированная) система. В такой изолированной системе тел (процессов) законы сохранения выполняются исключительно теоретически, только на бумаге, ибо всем физикам хорошо известно, что изолированных систем, этих абсстрактных понятий, в природе не существует. Ведь изолированные системы – это вымышленное небытие. В свою очередь, небытие изолированных систем означает, что в реальном мире локальные законы сохранения не выполняются.

Степень нарушения законов сохранения самая разная. Это скрытое нарушение закона сохранения энергии при переходе из одной системы отсчета в другую, оно трудно обнаружимое. Более отчетливо и более заметно происходит рассеяние (уничтожение) энергии при неупругом ударе. В природе постоянно происходит безвозвратная потеря энергии, уносимой тепловым потоком из 144 Глава 4. Система классических законов и принципов.

недр Земли. Гораздо бльшая энергия излучается звездами и, если проследить ее путь в космическом пространстве, то окажется, что энергия, излученная звездами, в конце концов, тоже рассеивается в вакууме, исчезает для наблюдателя. В таком исчезновении энергии нет ничего катастрофического, так как носитель энергии – материальная субстанция – идет на пополнение вакуумного состояния материи [21].

Ортодоксальная, она же консервативная, физика, утверждая абсолютность закона сохранения энергии, совершенно не заботится о том, что же происходит с энергией, излученной звездами, и тепловым потоком, покидающим планеты, после того, как эта энергия (световая и тепловая) оказывается в открытом космосе.

Этот вопрос рассматривается в «Физике материи» при обсуждении кругооборота материи в природе. В результате рассмотрения сделан однозначный вывод не в пользу закона сохранения энергии в локальных процессах и явлениях.

Кроме количественного нарушения законов сохранения существуют также системные нарушения, обусловленные внутренними противоречиями консервативной физики. Одно из таких противоречий связано с неаддитивностью потенциальной энергии поля тяжести. Нарушение законов сохранения энергии этого типа обнаружилось [21] при анализе выражений для потенциальной энергии гравитационного поля, созданного различными массами М1, М2, М3… Суть нарушения заключается в том, что все виды энергии до недавнего времени считались аддитивными, т.е. подчиняющимися алгебраическому сложению однородных величин.

Так, если два тела обладают энергией W1 и W2, то всегда соблюдается равенство Привычка считать всякую энергию аддитивной величиной может стать причиной серьезного заблуждения, связанного с тем, что потенциальная энергия поля тяжести двух тел зависит от расположения масс, создающих гравитационные поля. Так, если мы имеем точечную массу М3, связанную равенством то потенциальная энергия поля тяжести, созданного суммарной массой М3 определяется [21, с.362] выражением где f – гравитационная постоянная; R – радиус тела при средней плотности.

Подставив в выражение (4.29) вместо массы М3 ее значение по формуле (4.28), суммарное значение потенциальной энергии окажется равным W3 = ––––––––––– = ––––––––––––––––––––––. (4.30) Если же определять потенциальную энергию полей тяготения отдельно для каждой массы М1 и М2, то для их суммы W1.2 получается иное численное значение энергии, причем W1.2 < W3.

Сравнение выражений (4.30) и (4.31) свидетельствует о том, что первое из них больше второго на величину энергии, равной 6 М1 М2 / 5 R. Эта разность и есть проявление той самой неаддитивности, в связи с которой возникают вопросы: куда исчезает (или откуда появляется) эта разность энергий и почему математические операции влияют на величину потенциальной энергии гравитационных полей? Неаддитивность потенциальной энергии полей тяготения – это неопровержимое свидетельство нарушения закона сохранения энергии, которое совместно с другими отступлениями от сохранения физических величин не позволяет рассматривать локальные процессы в качестве безусловно сохраняющихся понятий.

Представляется, что неаддитивность потенциальной энергии гравитационного поля, зависимость этого вида энергии от математических операций своим проявлением обязаны таинственной природе ньютоновских сил, фактическому признанию дальнодейдствия и исключению из явления тяготения фактора времени.

Ведь закон Ньютона, описывающий тяготение и лежащий в основе теории потенциала, не зависит от времени. Эта комбинация факторов, некорректных в своей основе, привела, уже после Ньютона, к еще более некорректному представлению о потнциальной энергии поля тяжести и к ее описанию как исключительно абстрактной умозрительной величины.

Существует ряд признаков, свидетельствующих об умозризтельной природе потенциальной энергии поля тяжести. Прежде всего – это отмеченные факторы, перешедшие в теорию вместе с упрощающими предпосылками Ньютона. Во-вторых – это существование нескольких разновидностей потенциальной энергии 146 Глава 4. Система классических законов и принципов.

гравитационного поля, подробно рассмотренных в работе [21]:

– потенциальной энергии тела (ПЭТ), находящегося в поле тяжести другого тела (массы М) ; это взаимная энергия [185, с.133];

– потенциальной энергии поля (ПЭП), созданного массой М;

– потенциальной энергии массы (ПЭМ) в ее собственном объеме.

Потенциальная энергия поля тяжести обычно считается отрицательной и записывается со знаком минус (–). Однако при взаимодействия двух электрических зарядов (а энергия электростатического поля тоже потенциальная) невольно приходится пользоваться также [185 с.133] положительной потенциальной энергией электрополя, созданного разноименными зарядами.

По своей природе магнитная энергия электрического тока тоже является потенциальной. Неаддитивность магнитной энергии свидетельствует о том, что мы чего-то не учитываем при вычислении энергии магнитных полей, которые, в отличие от потенциальных полей тяжести, демонстрируют нам внутреннее движение магнитных вихрей. Но что движется в потенциальных полях силы тяжести? Ортодоксальная физика не дает ответа на этот вопрос, на него отвечает «Физика материи»: поле тяготения обусловлено движением вакуумной материи, энергетический поток которой направлен к центру земного шара и представляет собой кинетическую энергию [21], плотность которой связана с гравитационным ускорением g зависимостью где – поверхностная плотность массы; с – скорость света; – плотность массы в энергетическом потоке.

Привлечение в работе [21], движения материи к объяснению сущности поля тяжести снимает многие противоречия, привнесенсенные метафизическими представлениями о природе гравитации. Энергия в таком случае является свойством материи, а не самостоятельной сущностью, что однозначно согласуется с философией диалектического материализма, основные положения которого разделяют многие исследователи, в том числе Я.И. Гельфер [44, с.120]: «Материалистическая физика и философия отвергают идею о самостоятельном существовании энергии как некоей материальной субстанции. Точка зрения современной науки сводится к тому, что энергия, так же как и масса, является свойством материи, причем масса характеризует инертные и гравитационные свойства материи, а энергия связана с движением материи …». Для понимания законов сохранения ортодоксальной физики необходима именно материалистическая философия, рассматривающая мир таким, каков он есть в действительности.

Материалистическое понимание энергии как свойства движущейся материи (мера движения, мера воздействия) позволяет понять и осмыслить, почему законы сохранения, в том числе закон сохранения энергии, нарушаются. Основанием для понимания причин нарушения законов сохранения могут послужить гениальные догадки В. Гегеля, Ф. Энгельса, В.И. Ленина (см. эпиграф к гл. 5) о том, что эфир невесом. Анализ свойств эфира в работе (21) показал, что эфир действительно не имеет веса. Такое представление о материальной среде-эфире означает, что эфир не имеет не только веса, но и такого свойства материальных образований как масса, неизменно проявляющееся при взаимодействии вещества и эфира.

Как известно, массу Ньютон представлял в виде врожденного свойства вещественных тел. Затем такое представление о массе было экстраполировано на поля и даже на эфир. В действительности же масса – это совместное свойство вещества и эфира [21]. Без эфира не могло бы существовать тяготение и такое понятие как масса. Поэтому, в зависимости от условий взаимодействия этих двух материальных образований (состояний материи), масса неизбежно должна меняться, иногда скачкообразно, что не может не приводить к нарушению законов сохранения.

Чтобы поддержать видимость сохранения физических величин, в понятийный аппарат физики было введено понятие изолированной (замкнутой) системы. Но такая операция не могла спасти ортодоксальную физику от нарушения ее законов, Наоборот, введение изолированных систем только подчеркнуло создавшуюситуацию: законы сохранения физических величин в ортодоксальной физике неизбежно нарушаются. Ведь известно, что изолированные системы – это сугубо теоретическое изобретение: в природе изолированные системы не существуют. Наряду с этим, согласно новой парадигме, кинетическая энергия гравитационного поля изменяется со временем, т.е. в принципе не является сохраняющейся величиной.

Однако представление о замкнутых системах оказалось полезным в том смысле, что позволяло математически записывать и выражать формулами различные трансформации энергии, количества движения, вращательного момента и т. п., а также соотношения различных величин. Поэтому разработанные методики различных расчетов едва ли следует пересматривать, но при этом необходимо помнить, что они приближенны в такой же степени, в какой приближенны относительные истины и все наши представления о реальном мире.

Развитие идеи сохранения в ортодоксальной физике осуществлялось путем синтеза геометрических принципов симметрии и 148 Глава 4. Система классических законов и принципов.

закономерностей, содержащихся в законах механики Ньютона.

Взаимные связи свойств симметрии пространства и динамических законов механики капитально исследовали Д. Гильберт и Ф. Клейн. На основании их работ Эмми Нтер в 1918 г. сформулировала теорему, согласно которой основополагающие законы сохранения физических величин соответствуют вполне определенным свойствам пространственно-временной симметрии.

Согласно теореме, однородности времени соответствует закон сохранения энергии; однородности пространства – закон сохранения количества движения; изотропности пространства – закон сохранения вращательного момента. Теорема вскрывает также тесную связь между инерциальными системами отсчета и свойствавами пространства и времени: если бы пространство не обладало однородностью и изотропностью, а время не было бы однородным, то инерциальные системы отсчета теоретически не могли бы существовать, а физические законы отличались бы от законов ортодоксальной физики.

Поскольку гравитационные поля делают реальное пространство неоднородным, то в нем невозможно реализовать инерциальные системы отсчета, поэтому из теоремы Э. Нтер непосредственно следует, что в реальном мире законы сохранения неизбежно должны нарушаться.

В связи с теоремой Э. Нтер следует отметить еще одно очень важное обстоятельство. Теорема сформулирована для идеального неподвижного пространства, введенного Ньютоном и к самой теореме не существует каких-либо претензий.

Однако признание равноправности всех инерциальных систем отсчета (ИСО) привнесло в теорию скрытое противоречие. Дело в том, что движущаяся ИСО по своей сути эквивалентна движущемуся пространству относительно неподвижного пространства, введенного Ньютоном. Причем, ньютоново пространство является пустым лишь условно, на деле оно не является пустым, так как сопротивляется ускоренному движению вещественных тел.

При ускоренном движении тел проявляются силы инерции, которые являются ничем иным как сопротивлением движению, т. е. Ньютон наделил пространство чем-то воздействующим на тела, движущиеся ускоренно (силой сопротивления ускоренному движению).

Следуя логике, сопротивление движению тел могут оказывать только материальные образования, поэтому пространство у Ньютона обладает де-факто материальными свойствами, хотя об этих свойствах обычно не говорят, заменяя фактически материальные свойства пространства силами инерции. По этой причине при переходе от одной ИСО к другой нарушается закон сохранения энергии. Поскольку же с величиной энергии однозначно связано количество движения, то при переходе от одной ИСО к другой неизбежно нарушаются оба этих закона.

Нарушение закона сохранения энергии при переходе от одной ИСО к другой подробно описано С.Э Хайкиным [185, с.246].

Правда, о нарушении законов сохранения там речь не идет (это не модно), а проблема именуется как изменение кинетической энергии при переходе от одной инерциальной системы к другой.

Но суть проблемы от этого не меняется. Законы сохранения нарушаются, причем по желанию наблюдателя (!), когда он захочет перейти в другую инерциальную систему. Большего абсурда, чем изменение энергии тела по желанию наблюдателя отыскать весьма и весьма трудно.

Нарушение законов сохранения происходит не только в описанных случаях, перечислить их все довольно сложно. Некоторая часть явлений и процессов, в которых законы сохранения не выполняются, описаны в «Физике материи» [21]. В настоящей работе преследуется цель привлечь внимание к проблеме идеи сохранения физических величин и отметить основные случаи нарушения законов ортодоксальной физики для того, чтобы как-то учесть отклонения от законов сохранения и использовать эту проблему при построении реальной картины мира. А для этого необходимо отметить еще несколько значимых случаев несохранения физических величин.

§ 4.8. Стабильность в микромире Одним из заблуждений ортодоксальной физики, является утверждение о стабильности фотона – полевой частицы микромира, одновременно проявляющей свойства электромагнитной волны и корпускулы. Фотон обладает энергией Еф, массой движения mф и спином = 1. Массы покоя фотон не имеет. Между этими характеристиками существуют общепризнанные соотношения где h = 6,625·10 эрг/сек – постоянная Планка; v – частота фотона, сек–1 ; с = 3·1010 см / сек – скорость света в вакууме.

Стабильность фотонов, принятая в ортодоксальной физике, означает их сохранение в пространстве и во времени. Но разве можно говорить о сохранении фотона и его спине, если никто никогда не оценивал, сколько фотонов рождается в мире и скольГлава 4. Система классических законов и принципов.

ко их погибает в единицу времени при столкновении с веществом?

Фотон испускается возбужденными атомами вещества и, перемещаясь в эфире, постепенно теряет свою энергию и массу движения. Если фотон, путешествуя по просторам космоса, поглощается в веществе, то он исчезает, перестает существовать в качестве автономного материального образования. При этом составляющая его материя сохранятся в вакууме. Можно ли такую материальную частицу, хотя и существующую в движении автономно, считать стабильной? Ведь она рождается, существует и исчезает; при остановке фотон трансформируется в хаотически движущуюся локальную область эфира, т. е. проявляет себя как обычное врменное явление. Разумеется, такое материальное образование как фотон нельзя называть стабильной частицей.

Хотя фотон по многим признакам не является стабильной частицей, в ядерной физике [123, с.0; 124, с.21] он считается, стабильным, вопреки здравому смыслу. Такой подход связан, вероятно, с негативным отношением к эфиру, с верой в непогрешимость законов сохранения (в частности, сохранения спина) и с представлением об «элементарных частицах» как точечных объектах квантовой механики.

О нестабильности фотона и его сложном строении однозначно свидетельствуют различные случаи участия фотонов в трансформациях элементарных частиц и взаимодействиях фотонов с веществом. Независимым явлением, подтверждающим нестабильность фотонов, является эффект Комптона (рассеяние коротковолновых рентгеновских фотонов на электронах вещества). Специфика явления заключается в том, что, после взаимодействия с веществом, рассеянный пучок фотонов содержит, кроме фотонов исходной частоты, частицы света меньшей частоты (большей длины волны). При этом изменение длины волны фотона описывается [183, т.3, с.385] выражением где – длина волны рассеянного фотона; – угол рассея-ния;

о = h / mо с – комптоновсая длина волны электрона рав-ная 2,426 ·10–12 см; h – остоянная Панка; mо – масса элекрона; с – скорость света.

Явление Комптона однозначно свидетельствует о том, что фотон не элементарная частица, что он является сложной материальной структурой, которая при взаимодействии с веществом разрушается по частям. Это следует из того, что фотон при взаимодействия с электроном передает часть своей энергии электроСтабильность в микромире рону. При этом уменьшается масса движения фотона, его энергия, частота и импульс. Одновременно с энергией электрону передается некоторая доля материи, соответствующая передаваемой энергии. Такой обмен энергией и материей возможен только в том случае, если электрон и фотон состоят из одной и той же субстанции.

Как свидетельствует формула (4.33) никаких ограничений на изменение длины волны в явлении Комптона не существует. Величина может приобретать бесконечно малые значения. Это означает, что фотон может быть разделен (разрушен) на бесконечно малые дозы материи, на материальные точки с бесконечно малыми размерами. В этой связи, вполне обоснованно можно считать, что материя, из которой состоит фотон, делима до бесконечности. Поскольку электрон, как и фотон, состоит из одной и той же субстанции-материи, то его структура тоже образована из тех же мельчайших доз (порций, частиц) материи.

Столкновение фотонов с электронами происходит в динамическом режиме световых скоростей, поэтому мельчайшие порции материи фотона передаются не только электрону, они неизбежно разбрызгиваются в окружающее пространство. На основании аналогии столкновения двух булыжников, когда от удара во все стороны разлетаются искры, можно полагать, что при рассеянии фотонов при столкновении с веществом мельчайшие дозы материи разбрызгиваются в окружающее пространство. Из этой аналогии следует весьма важный вывод: материя, заполняющая пространсство, тоже делима до бесконечности. Важно подчеркнуть, что вывод, касающийся заполнения физического пространства (структуры эфира), получен из сведений ортодоксальной физики.

В явлении Комптона участвуют рентгеновские фотоны. Но разрушение фотонов по частям свойственно не только рентгеновкому излучению. В физике известно явление комбинационного рассеяния света при его движении в прозрачном веществе. Фотоны самой различной частоты, разрушаясь по частям, краснеют, а при длительном путешествии в просторах космоса постепенно теряют энергию (явление красного космологического смещения частоты) и, в конце концов, исчезают. Такая же участь ожидает не только свет, но и радиоволны. Эти явления подтверждают нарушение законов ортодоксальной физики. Ведь вместе с исчезновением фотонов и радиоволн рассеивается, исчезает и их энергия.

Уверенность о стабильности вещества микромира в ортодоксальной физике основывается на весьма устойчивой структуре нуклонов. Стабильность нуклонов во времени, несмотря на явление аннигиляции, позволила сформулировать закон сохранения барионного заряда, согласно которому число тяжелых частиц (баГлава 4. Система классических законов и принципов.

рионов), в основном протонов и нейтронов, неизменно во Вселенной. Появление этого закона обусловлено идеей сохранения материи, которую в ортодоксальной физике некорректно отождествляли с веществом. Но в конце ХХ в. эта уверенность была освательно поколеблена. Несмотря на закон сохранения барионного заряда, начали появляться сообщения о самопроизвольном распаде протонов.

Своеобразным предвестником распада протонов стала их аннигиляция с антипротонами, благодаря которой было выяснено из чего состоит нуклон: оказалось, что составляющими распада нуклонов являются короткоживущие частицы с последующим обобразованием из них фотонов. По проблеме аннигиляции нуклонов К.Н. Мухин писал [123, С. 631]: “ …аннигиляция антинуклонов сопровождается возникновением -мезонов (95%) и К-мезонов (5%)”. Сложная структура нуклона указывала на возможность его самопроизвольного распада.

Статья [11] окончательно развеяла легенду о вечной стабильности нуклонов. В оглавлении журнала к этой статье помещен комментарий, не оставляющий сомнений в возможности распада нуклонов: “Нет оснований считать протон стабильной частицей – к такому выводу приводят современные теории, объединенные фундаментальные взаимодействия”. А в основном тексте статьи сказано, что в Индии на глубине 7,6 км (шахта Колар-Голд-Филд) зарегистрировано несколько событий, которые расценены авторами как распады нуклонов. Указана также возможная схема распада протона р где – эта-нуль мезон; µ – мезон; – гамма-квант.

В согласии со сведениями В. Березинского [11] находится сообщение Ю.М. Михайлова [121, с.102]: “…физики из Миланского университета под руководством профессора Этторе Фиорини, установив приборы высоко в горах, зарегистрировали разрушение протона – частицы, период полураспада которой теория предсказывала соизмеримым со временем жизни Вселенной. Это было первое экспериментальное подтверждение нестабильности протона. Ученые долго перепроверяли результаты исследований, прежде чем решились опубликовать их. Когда же данные эксперимента были обнародованы, то оказалось, что подобные случаи зафиксированы и индийскими физиками”.

Открытие разрушения протона имеет важное значение для представления о кругообороте материи и энергии в природе, для обоснования концепции растущей Земли и исследования явлений соглано положений «Физики материи» [21]. Схема такого кругооборота представлена в работах [19; 21]. Основана схема на положении о том, что, если протон (нуклон) может самопроизвольно разрушться, то он неизбежно должен рождаться. Задача науки состоит в том, чтобы определить эти условия и научно доказать возможность появления новых нуклонов.

После обнаружения отклонений от законов сохранения ортодоксальной физики и открытия самопроизвольного распада протонов, стабильность вещества в микромире выглядит призрачной.

Наш материальный мир существует только потому что процессы разрушения и созидания компенсируют друг друга. Чтобы наши взгляды на мир соответствовали действительности, следует руководствоваться положением: все течет, все меняется. В этой связи неоднократно приходится вспоминать пророческие слова мудреца Гераклита: “Панта рей” (“все течет”). Именно этим объективным положениям соответствует парадигма, на основе которой построена «Физика материи» [21].

§ 4.9. Закон возрастания энтропии Рассматривая нарушение законов сохранения в ортодоксальной физике, нельзя пройти мимо второго начала термодинамики, во многом определяющего мировоззрение исследователей. Смысл этого закона заключен в словах: теплота не может сама собой переходить от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой. Эта формулировка второго начала принадлежит Р. Клаузиусу. Существуют и другие формулировки второго начала термодинамики. Так В. Томсон и М. Планк содержание второго начала связали с возможностью получения работы от источника тепловой энергии [71, с.139]: “В природе невозможен процесс, полный эффект которого состоял бы в охлаждении теплового резервуара и в эквивалентной механической раработе”. В последней формулировке прослеживается идея потери энергии, неизбежного ее рассеивания.

Если называть вещи своими именами, то смыл второго начала термодинамики сводится к утверждению: при протекании тепловых процессов в природе происходит неизбежная потеря энергии, ее рассеяние, т. е. полное исчезновение. При этом материя, как носитель рассеянной энергии, теряет свое свойство производить действия на другие материальные тела. Почему происходит именно так, ортодоксальная физика на этот вопрос не отвечает и ответить не может. Причин этому множество и одна из них – это философский нигилизм (см. §1.5, 2.1), игнорирование достижений 154 Глава 4. Система классических законов и принципов.

передовой философской мысли, представленной в учении о диалектическом материализме.

О связи философии с естествознанием о ее влиянии на естественные науки в “Диалектике природы” Ф.Энгельс [213, с.175] писал: “Какую бы позу ни принимали естествоиспытатели, над ними властвует философия”. В реальной же жизни довольно часто получатся так, что исследователи не считаются с рекомендациями прогрессивных философов. Тогда, как отметил Ф. Энгельс, “Философия мстит за себя задним числом естествознанию за то, что последнее покинуло ее”. Склонностью естествоиспытателей к философскому нигилизму обусловлены многие противоречия и теоретические неувязки, которые выявлены в ходе проведения настоящего анализа.

Наблюдаемое рассеяние энергии в земной практике и многочисленные примеры излучающих звезд без надлежащего философского осмысления вели к представлению о неизбежном выравнивании температур, потенциалов и движений тел во Вселенной.

Если Вселенную рассматривать как замкнутую систему, то в конечном результате все процессы в ней должны приостановиться, в природе должно наступить уравновешенное, застывшее состояние, образно названное “тепловой смертью”.

Открытие второго начала (закона) термодинамики обуловлено промышленной революцией XIХ в. и использованием в производстве паровых машин. Появление закона связывают с именем французского инженера Сади Карно (1796-1832), но окончательно закон был признан после работ В.Клапейрона, Р. Клаузиуса и В. Томсона (лорда Кельвина). В теоретической физике акцент во втором законе термодинамики связывался не столько с рассеянинием энергии, сколько с изменением энтропии – абстрктной величины, характеризующей состояние термодинамической системы. Энтропия S связана с термодинамическими характеристиками зависимостью где Q – энергия системы, а T – ее температура.

Энтропия, отнесенная к единице массы рабочего тела (пара), в термодинамических циклах выполняет роль удельной энергии [193, с.65]. Если цикл обратим (предельный теоретический случай), то энтропия системы в продолжение цикла не изменяется.

Но реальные циклы тепловых машин не обратимы, поэтому энтропия рабочего тела в них в течение цикла увеличивается, что полностью согласуется с представлением об отсутствии в природе замкнутых систем и неизбежным рассеянием энергии. Одновременно с энергией систему покидает материя – носитель этой энергии, но адептов ортодоксальной физики совершенно не интересует вопрос, куда девается эта материя. О ней предпочитают не говорить и обходить этот вопрос молчанием.

Проблема увеличения энтропии, порожденная термодинамикой, стала широко обсуждаться после того, как Р. Клаузиус распространил возрастание энтропии на всю Вселенную. Известно его знаменитое изречение [193, с.59]: “Энтропия Вселенной стремится к максимуму”. Представление Р. Клаузиуса, уже на основе вероятностной трактовки энтропии поддержал Л. Больцман. В конце XIХ в. он опубликовал работу, содержащую утверждение о том, что мир стремится к наиболее вероятному состоянию, в котором температуры отдельных небесных тел и их систем снивелированы. В таком мире невозможно протекание наблюдаемых активных процессов.

Против явно идеалистических представлений Р. Клаузиуса и Л. Больцмана о будущем развитии мира выступали многие исследователи. Подборку материалов по этой проблеме содержит работа П.К. Ощепкова [128]. Против идеи “тепловой смерти” Вселенной дружно выступили ученые-материалисты. Известно, например пророческое высказывание Ф. Энгельса о том, что рассеянная в космосе энергия должна каким-то, пока неизвестным путем, регенерироваться и снова включиться в мировой кругооборот. По смыслу и характеру возражения против “тепловой смерти” мира были самые разнообразные. Так, П. Шамбадаль проблемы, связанные с энтропией, считал ложными [193, с.275].

Однако предъявить обоснованные возражения против представлений метафизиков о “тепловой смерти” Вселенной не удавалось. Эта проблема зависла в науке до настоящего времени, хотя ее решение и приведено в [21]. Известна и причина, которая препятствовала решению проблемы. Принцип первичности вещества, на котором основана ортодоксальная наука, с его ограниченным пониманием материи не позволял решить проблему энтропии в принципе.

В настоящее время существует удовлетворительное решение проблемы энтропии и “и теплой смерти” Вселенной. Но чтобы сделать его действенным, необходимо сведения касающиеся проблемы энтропии включить в учебные программы вузов с надлежащими объяснениями всех вопросов, касающихся энтропии, согласно «Физике материи» [21]. Но пока вузовская наука не торопится и “тепловая смерть” по-прежнему витает в головах и мыслях преподавателей и студентов созвучно с регрессивной идеологией ХXI-го века.

Необходимо отметить, что проблема энтропии в качественном отношении была решена в конце XIХ в. нашим соотечестГлава 4. Система классических законов и принципов.

венником И.О. Ярковским. В работе “Всемирное тяготение как как следствие образования весомой материи внутри небесных тел” он полностью отмежевался от выводов ортодоксальной термодинанамики [218, с.348]: “Мы видим в природе постоянный круговорот: ни материя, ни энергия не исчезают; мы наблюдаем только постоянное их превращение, – возможно ли чтобы построенная таким образом Вселенная во всем своем целом приближалась к концу – к могиле, из которой ей никогда уже не суждено воскреснуть?

Несмотря на всю убедительность доводов термодинамики, ее заключения делаются положительно немыслимыми”. Но достоинство работы Ярковского не в отрицании выводов термодинамики, а в том, что он предложил действенный механизм кругооборота материи и энергии в природе, на материалистической основе обеспечивающий вечное существование Вселенной. Это фундаментальное предложение И.О. Ярковского было развито и опубликов монографиях [19, 21] и анализируется в настоящей работе.

Для последующего анализа важно иметь в виду, что представление об эфире – непрерывной среде, заполняющей ньютоновское “пустое пространство”, является продуктом классической физики. Это представление было использовано Ярковским и будет проанализировано в следующем разделе с учетом современных сведений об этой материальной среде.

Неуловимый эфир – состояние материи § 5.1. Существует ли пустота ?

Понятие об эфире ввел в научный обиход Аристотель. Наряду с четырьмя элементами бытия (земля, вода, воздух, огонь), “божественный эфир” у Аристотеля был пятым элементом [110, с. 25]. Из эфира согласно учению Аристотеля состояли небесные сферы и звезды. С греческого языка слово эфир переводится как “воздух”, “небо”, “верхние сферы”.

Реальная история науки сложна и сопровождалась непримиримой борьбой идеологий, возникших в истории земной цивилизации. При рассмотрении проблемы эфира не следует забывать о социальном аспекте науки, сопровождающемся борьбой не тольмнений, но и непосредственными физическими воздействиями на исследователей, из-за чего ошибочные взгляды на природу могли занимать господствующее положение весьма длительное время и существенно тормозить развитие познания.

В науке Нового времени активно развивались эмпирические методы исследования наряду с теоретическим их осмыслением.

Гелиоцентрическая система мира Коперника стимулировала исследования и требовала ответов на многие вопросы. Такими исследованиями были охвачены вопросы, связанные с проблемой пустоты. Существует ли пустота? Если пустота существует, то что она представляет собой, какими свойствами обладает? Является ли пустота бытием, или пустота – ничто, небытие? Вс это как раз те вопросы, на которые не было обоснованных ответов и 158 Глава 5. Неуловимый эфир – состояние материи.

решение которых было крайне необходимо для дальнейшего развития познания. Несколько позже на подобные вопросы пытался ответить Ньютон.

Непосредственное изучение пустоты стало возможным после того, как немецкий изобретатель Отто Герике (1602–1686) изобрел воздушный насос, позволявший получать торричеллеву пустоту. Изобретение провоцировало дискуссии о природе этого понятия. Кроме того, изобретение О. Герике позволило ученику Галилея Э. Торричелли (168–1647) обосновать идею об атмосферном давлении и весе воздуха.

В становлении представления об эфире немаловажную роль сыграло мнение Аристотеля о том, что природа боится пустоты и поэтому, согласно мнению Аристотеля, пустоты в реальном мире не существует. В Новое время Рене Декарт (1596–1650), признавая материальность мира, заполнил пространство материей и для пустоты у него не осталось места. Более того, Декарт развил представления об эфире, о его вихревых структурах и создал теорию тяготения, на основе которой объяснял образование вещества (материи в его понимании) и небесных тел. История сохранила весьма ценную для нас подсказку Декарта о природе весомости тел [51, с.230]: “…тяжесть заключается не в чем ином, как в том, что земные тела в действительности толкаются к центру Земли тонкой материей”.

Казалось бы, взгляды на пустое пространство должны были бы иметь черты преемственности, но … вопреки этому, Ньютон формально ввел в теорию метафизические силы и … пустое пространство. Метафизическая пустота возвратилась в науку из небытия! Формальное признание пустоты явилось причиной многих недоразумений в последующем развитии познания.

В действительности пустое пространство Ньютона оказалось очень странным: при равномерном вращении тела на него действуют невидимые силы, способные разорвать вращающиеся маховики. Почему эти силы существуют при обычном равномерном вращении в пустом пространстве, и главное, после воздействия вращательного момента, приведшего тело в движение? В пустом пространстве, после прекращения действия вращательного момента, существование невидимых сил казалось весьма странным и на эту странность обратил внимание Э. Мах. Он вынужден был “изобретать” принцип Маха (см. § 4.4).

Объяснение появления центробежных, центростремительных и кориолисовых сил существенно упрощается, если рассматривать [21] равномерное вращение тела в материальной среде (в эфире).

В такой ситуации становится закономерным появление сил инерСуществует ли пустота ? ции как результата взаимодействия тела с эфиром, с окружющей материальной средой. Если бы в свое время вращательное движение было проанализировано с позиций диалектического матерализма, возможно, развитие познания пошло бы по иному пути.

Ведь существование сил инерции при равномерном вращении явно указывало на наличие в пространстве какого-то материального агента. Не так уж трудно было догадаться, что невидимая материальная среда, проявляющаяся при равномерном вращении тел, и есть декартов эфир, исключающий само представление о пустом пространстве. Таким образом, представление о пустоте – это продукт мышления, не соответствующий реальности. Принимая во внимние взгляды Р. Декарта, пространство уже в XVII в. могло быть интерпретировано как протяженность материи.

Но диалектического материализма в XVII в. еще не было, а влияние идеализма и метафизики сказывалось весьма сильно. И хотя объективные обстоятельства указывали на существование эфира и на отсутствие пустоты, эти указания (признаки) не были замечены наукой XVII в. И хотя Ньютон серьезно предупреждал: “Физика, берегись метафизики!”, сам он оказался в цепких объятиях метафизических понятий. Иначе едва ли можно понять, почему в его теоретических построениях фигурируют сугубо метафизические представления о первом толчке, о пустом пространстве, о таинственных силах. Понимание исторических событий в трудном процессе познания природы вполне возможно, если учесть, что гораздо лучше иметь приближенные, но системные знания о природе, чем блуждать в потемках.

Относительно существования эфира И. Ньютон несколько раз менял свои взгляды на проблему эфира. И такое его поведение вполне объяснимо: нельзя было совместить представление о пустом пространстве и одновременном существовании промежуточной среды (эфира). Несмотря на эти противоречивые положения, и изменение взглядов на проблему эфира “И. Ньютон много лет пытался построить физическую модель эфира как основу физических явлений и тяготения небесных тел” [6, с.10].

Древнее понятие об эфире основательно закрепилось в науке тогда, когда ученые всесторонне, широким фронтом начали изучать световые явления. Одним из первых исследователей природы света был голландский физик, астроном и математик Христиан Гюйгенс (1629–1695). На основе представления об эфире и движении его частиц Гюйгенс смог вывести закономерности преломления и отражения света. Основой интерпретации световых явлений служил известный принцип Гюйгенса, согласно которому всякая точка волнового фронта становится генератором вторичных возГлава 5. Неуловимый эфир – состояние материи.

буждений в эфире, а огибающая таких возбуждений образует новый волновой фронт.

Миропонимание Х. Гюйгенса формировалось под влиянием успехов механики, поэтому совершенно не случайно Х. Гюйгенс придавал большое значение ее возможностям. Об этом свидетельствует пророческое высказывание, содержащееся в его работе “Трактат о свете”, опубликованной в 1690 г.: “Истинная философия сводит все причины явлений природы к механическим причинам.

Именно так надо поступать по моему мнению, или же вообще оставить всякую надежду понять что-либо в физике”.

Тезис Х. Гюйгенса о механических причинах природных явлений вполне можно распространить и на эфир, так как эфир материален, а материя может двигаться исключительно механическим способом. Ко всему, с философской точки зрения движение – это перемещение одной порции материи относительно результирущего движения материального окружения. Так происходит любое изменение. Иная точка зрения чревата отступлением от материализма.

К сожалению, мнение Гюйгенса услышано не было. Эфир был отнесен к второстепенным понятиям из-за его не наблюдаемости.

Главным действующим агентом было вещество, отождествлявшееся с матерей. Отсюда берет начало принцип первичности вещества (см. § 3.7). Неосознанное использование этого принципа способствовало тому, что под фундамент взглядов на эфир были заложены мины замедленного действия. Этими минами оказались закон всемирного тяготения Ньютона, неявно содержащий в себе принцип действия на расстоянии, пустое математическое пространство, и таинственные силы инерции, в качестве постулатов введенные Ньютоном. И закон тяготения, и действие на расстоянии и природа сил инерции стали причиной множества безответных вопросов. Закономерно возникла неразрешимая коллизия: если возможна мгновенная передача воздействий на любое расстояние, то зачем тогда нужна промежуточная среда? Если эфир материален, то почему он не оказывает сопротивление равномерному движению тел по инерции?

В ортодоксальной физике существует много безответных вопросов, ждущих своих решений. Кроме ранее обозначенных, существует и такие, казалось бы всем понятные, но не имеющие однозначных и удовлетворительных ответов. Попробуйте найти в физических справочниках сведения о материи или о ньютоновской силе инерции. Если читатель пожелает получить сведения о поднятых вопросах, можно порекомендовать ему обратиться к «Физике материи» [21]. Следует отметить, что на последний вопСуществует ли пустота ? рос автор нашел ответ у Л.Е. Федулаева [180, с.43], высказанный проф. А.П. Минакоым: “Когда люди не знают, как объяснить что-нибудь, они говорят «сила» …” Проблемы пустоты, эфира и ньютоновских сил – это проблемы мировоззренческие, составляющие парадигму естествознания.

Частично они решены уже нашими предшественниками и тщательно обоснованы. Целое множество таких решений имеется в арсенале сведений диалектического материализма. Эти сведения нам необходимо лишь разыскать, отобрать и надлежащим, оптимальным способом использовать.

В арсенале уже обоснованных материалистических идей мы имеем положение, восходящее к картезианцам и весьма распространенное среди материалистов, о том, что мир – это движущаяся материя. В «Материализме и эмпириокритицизме» по поводу этой идеи В.И.Ленин приводит [95, с.284] мнение Альфреда Корню, высказанное им на Международном конгрессе физиков (Париж, 1900 г.): “…Чем больше мы познаем явления природы, тем больше развивается и точнее становится смелое картезианское воззрение на механизм мира: в физическом мире нет ничего, кроме материи и движения”.

Сам В.И. Ленин в отмеченной работе [95, с.162] высказал аналогичную мысль: “В мире нет ничего, кроме движущейся материи и движущаяся материя не может двигаться иначе, как в пространстве и во времени”. Из этих положений неизбежно следует вывод по существу пустоты: поскольку существует лишь движущаяся материя, то, следуя логике, можно вполне определенно сказать, что пустоты в природе не существует. Пространство является протяженностью материи. Пустота – это вымышленное понятие.

Ф. Энгельс подходит к решению вопроса о пустоте совершенно по иному. Привлекая диалектику Гегеля, он рассматривает проблему пустоты с позиций делимости материального субстрата [213, с. 212]: “Гегель очень легко разделывается с этим вопросом, говоря, что материя – и то, и другое, и делима и непрерывна ….”. И здесь нет парадокса. Мы не можем не считаться с тем, что вещество дискретно, (оно состоит, в основном, из протонов, нейтронов и электронов), а эфир и дискретный и, непрерывный: иначе сквозь него не могли бы двигаться многочисленные небесные тела и те же дискретные простейшие частицы вещества. Непрерывность эфира обеспечивается тем, что пустого пространства не существует и тем, что само пространство является, протяженностью материи, заполняющей всю бесконечную и вечно существующую Вселенную.

162 Глава 5. Неуловимый эфир – состояние материи.

Идеей совмещения материей дискретности и непрерывности восхищен философ Л.Е. Федулаев [180, с.152]: “Материя и дискретна, и непрерывна, – одновременно!”. В “Физике материи” доказывать дискретность вещества нет необходимости, так как дискретность его очевидна. Что же касается эфира как состояния материи, то его дискретность доказывается экспериментально при взаимодействии рентгеновских лучей с веществом (явление Комптона) и при комбинационном рассеянии света [21]. Фотоны при этом разрушаются бесконечно малыми порциями. Причем сам фотон содержит не так уж много материи. Кратко эти явления рассмотрены в § 4.8.

§ 5.2. Легенда о неуловимости эфира Автор книги “Физическая форма гравитации” не без юмора вложил [180, с.193] в уста релятивиста слова, “О каком эфире может идти речь, если у Эйнштейна его нет?”. Эти слова релятивиста содержат мысль о том, что если Эйнштейн не разрабатывал теорию эфира, то сам эфир – призрак, который, конечно же, не существует и который не заслуживает никакого внимания. Такое отношение к эфиру исходило не от отдельного релятивиста, а от официального естествознания от всей ортодоксальной физики и существовало почти на всем протяжении ХХ в. Ситуация, сложилась, надо сказать, весьма странная, В работе «Материализм и релятивизм» В.А.Ацюковский посвятил [4, с.144] этой, столь странной ситуации, целый раздел под названием “Почему эфир отсутствует в концепциях ХХ в. ? ”.