Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Физика
Размещена 11.11.2021.
Просмотров - 358

Что первично в поиске научной истины - математический рационализм или эмпиризм?

Васильев Эдуард Федорович

кандидат технических наук

пенсионер

пенсионер

Аннотация:
В статье анализируются критерии и источники создания фундаментальных теорий Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна, Стандартной модели, значение мысленного эксперимента в создании физических теорий, перспективы использования экспериментальных исследований по созданию единой теории поля, особенности создания теории струн.


Abstract:
The article analyzes the criteria and sources for the creation of fundamental theories of Galileo, Newton, Maxwell, Einstein, the Standard model, the impotrance of a thought experiment in the creation of physical theories, the prospects for usjng experimental research to create a unified field theory and features of string theory.


Ключевые слова:
закон инерции; закон свободного падения; принцип относительности; законы классической механики; закон всемирного тяготения; специальная теория относительности; общая теория относительности; стандартная модель; физика элементарных частиц; Большой адронный коллайдер; теория струн

Keywords:
law of inertia; free fall law; principle of relativity; the laws of classical mechanics; the law of universal gravitation; special and general theory of relativity; standard model; physics of elementary particles; Large Hadron Collider; string theory


УДК 530.1

Введение.

Развитие классической науки сопровождается двумя направлениями – стратегиями научного познания – эмпиризма и математического рационализма.

Первая стратегия – единственный надежный самостоятельный источник знаний – опыт (эмпиризм). Вторая стратегия – средство постижения знания – математика. Здесь эксперимент рассматривается как приложение рациональной теории.

Эмпирические исследования исторически возникли раньше теоретических. Наряду с реальным экспериментом, к величайшим достижениям в науке привели мысленные эксперименты. Метод мысленного экспериментирования традиционно связывают с физикой. Многие великие физики, начиная с Галилея, реализовали замечательные эксперименты этого типа.

Понятие мысленного эксперимента вошло в науку благодаря Эрнсту Маху – австрийский физик и философ – который много сделал для популяризации этой идеи.[1] Мах понимал мысленный эксперимент, как предварительное проигрывание в воображении реального эксперимента, на этой основе  разрабатываются новые теории.

Мысленный эксперимент является своего рода теоретическим уровнем, представляющим из себя  обработку эмпирических данных с помощью работы мысли с заменой реального явления действительности ее упрощенной моделью[2].

В статье сделана попытка понять первоосновы создания состоявшихся фундаментальных   

физических теорий, определивших современное развитие физики  и новой физической теории, остающейся главной нерешенной проблемой теоретической физики.

Актуальность.

До настоящего времени не удается построение единой фундаментальной теории устройства Вселенной, которая объединила бы все взаимодействия элементарных частиц, включая гравитационное.

Начало работ над этой теорией относится к 1916 г., когда А. Эйнштейн поставил целью создание единой теории поля, которая бы объединила теорию электромагнитного поля Д. Максвелла и его теорию гравитации.

В рамках рассматриваемой темы использованы материалы, полученные при создании фундаментальных физических теорий Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна и не законченной современной физической теории единого поля – теории струн.

Цели.

Проследить становление теории движения и свободного падения Галилея, классической механики Ньютона, теории электромагнитного поля Максвелла, теории относительности Эйнштейна, оценить роль эксперимента в их создании, и остановиться на некоторых особенностях создания теории струн, не позволяющих рассчитывать на положительный результат не только в ближайшем будущем.

Научная новизна.

Новое – это всегда выход за рамки общепринятого. Создание фундаментальных теорий Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна показало, что научное исследование в каждой теории совершает движение от эмпирии к теории и от теории к проверяющей ее практике.

В статье дается анализ – может ли этот принцип служить реальной и доказательной базой при создании новых теорий и, в частности, единой теории поля. Отсутствие реальной физической основы и доказательной базы ведет к не предсказуемому практическому результату.

Основная часть.

ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЙ (1564 – 1642)

История физики, как самостоятельной науки, начинается в XVII веке с опытов Галилея. Галилей впервые применил экспериментальный метод познания, соединив опыт с логикой и математикой, за что его по праву считают основателем экспериментальной физики.

Особую роль в исследованиях Галилея занимает мысленный эксперимент и его вклад в развитие научного познания и получение нового знания о природе. Согласно Галилею эксперимент только тогда имеет научную ценность, когда он становится предметом теоретического истолкования.  

Более 2000 лет теория движения тел представлялась механикой Аристотеля [3], одними из основных положений которой являлись:

- покой является естественным состоянием любого тела и, предоставленное само себе тело непременно вернется в это естественное состояние. Движение, не поддерживаемое силой, прекращается.  

На вопрос – почему брошенный камень летит некоторое время после прекращения силы, придавшей ему движение – Аристотель объяснял это тем, что камень увлекается воздухом, который был приведен в движение тогда, когда камень набирал скорость под действием соответствующей силы. И эта теория признавалась учеными и преподавалась в университетах более 2000 лет, хотя при этом отсутствует объяснение – почему же воздух подталкивает камень и сохраняет способность к движению, когда уже никакие силы не увлекают воздух вперед.

- поскольку движение по природе есть, стало быть, нет пустоты. Если бы была пустота не было бы движения по природе. 

- тела различного веса движутся в одной и той же среде со скоростями пропорциональными их весу.

Переход от умозрительной механики Аристотеля к теории Галилея в фундаментальном труде Галилея “Беседы и математические доказательства, касающиеся  двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению”, 1638 г. [4], открывает новую эру в науке – эру экспериментально – математического естествознания. Галилей выдвигает на первый план математические методы исследования законов природы на основе мысленного эксперимента и опыта.   

“Беседы…” положили основание двум новым отраслям знания – науки о сопротивлении материалов и динамике, написаны в познавательно – драматизированной форме столкновения мнений и обоснований фундаментальных проблем физики двух собеседников – почитателя механики Аристотеля, ученого, представляющего Галилея и третьего участника – просто умного человека воспринимаемого с интересом диспут двух ученых и задающего вопросы, чтобы понять смысл и правоту научной истины, показывающей ошибочность механики Аристотеля.

Теория движения тел рассматривается в трех разделах – О равномерном движении, О естественно-ускоренном движении, О движении брошенных тел.   

Построение теории основано на базе первоначальных рассуждений – мысленных экспериментов с последующими выводами и математическими доказательствами, проводимыми на геометрических принципах.

ЗАКОН  ИНЕРЦИИ.  

Первый закон классической механики – это Закон инерции Галилея, открытый им на основе мысленного эксперимента.  

Галилей сначала мысленно представляет различные движения тела по наклонной плоскости. Затем математически, на геометрических принципах, определяются зависимости времен движения по плоскостям с различными наклонами, также имеющими различный наклон, но одинаковую высоту, также при движении тела сначала по вертикали с продолжением движения по наклонной и горизонтальной плоскости.

На основании мысленного эксперимента с последующими математическими доказательствами и логическими рассуждениями делается вывод: “Степень скорости, обнаруживаемая телом, ненарушимо лежит в самой его природе, в то время как причины ускорения или замедления являются внешними. Это можно заметить лишь на горизонтальной плоскости, ибо при движении по наклонной плоскости вниз наблюдается ускорение, а при движении вверх – замедление. Отсюда следует, что движение по горизонтали является вечным, ибо если оно является равномерным, то оно ничем не ослабляется, не замедляется и не уничтожается”.  

В реальном мире такой эксперимент невозможен в связи с наличием трения и сопротивления воздуха. Однако предельная идеализация позволила получить новое знание о природе и сформулировать Принцип инерции Галилея – Свойство тел сохранять состояние покоя или прямолинейного равномерного движения при отсутствии действия на него других сил – который Ньютоном был возведен в ранг Первого закона классической механики – Закона инерции.

Галилей доказал связь между силой и изменением скорости – ускорением, а не между силой  и самой скоростью, как трактовалось механикой Аристотеля, подтвердив это реальным проведением экспериментов по движению тел по наклонной плоскости.

Закон инерции является первым большим успехом в физике, фактически ее действительным началом.

ЗАКОН  СВОБОДНОГО  ПАДЕНИЯ

Опровергая механику Аристотеля о зависимости скорости падения тела от его веса, Галилей использует серию мысленных экспериментов. Мысленные эксперименты проводятся с падением тел разного веса в средах с различной сопротивляемостью. .

Первоначально Галилей доказывает, что “ если положить большой камень на меньший и принять утверждение Аристотеля, что меньший камень двигается медленнее большего, то меньший замедлит движение большего и, таким образом, целое двигалось бы медленнее, будучи больше своей части, что противно нашему положению. Выведем из всего этого, что тела большие и малые, имеющие одинаковый удельный вес, движутся с одинаковой скоростью”.

Затем Галилей рассматривает движение тел разного веса в средах с различной сопротивляемостью, в результате чего делается вывод о том, что среда замедляет движение тел тем сильнее, чем менее их удельный вес. И далее, рассматривая сравнительное движение тел в более податливых и более сопротивляющихся средах, при котором тела различного веса будут все менее и менее отличаться друг от друга по скорости падения, Галилей делает вывод -  “причина различной скорости падения тел различного веса не заключается в самом их весе, а обусловливается внешними причинами, в частности, сопротивлением среды, так что если бы устранить последнее, то все тела падали бы с одинаковой скоростью”.

Можно только восхищаться глубиной мысли и физической интуицией Галилея,  который при отсутствии опыта и действующим положением  Аристотеля об отсутствии в природе пустоты смог сделать такой революционный вывод о новом познании природы.

Так родился Закон свободного падения – Любое тело при свободном падении в пустоте движется под действием силы тяжести с одним и тем же ускорением.

Точным реальным экспериментом это подтвердил Ньютон – ускорение, сообщаемое телу силой тяжести при падении, от массы тела не зависит[5]

ПРИНЦИП  ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Принцип относительности родился у Галилея в процессе доказательства истинности гелиоцентрической модели Вселенной Коперника в “Послании к Инголи”.[6]

В этом труде проявляется страстная борьба Галилея за утверждение гелиоцентрической системы мира Коперника против многовековой системы мира Птолемея, в которой Земля неподвижна, а Солнце находится в движении..

Франческо Инголи – итальянский католический священник, изучал астрономию, его имя связано с полемикой вокруг системы Коперника, был автором научных трудов по поддержке теории Птолемея, которая признавалась католической церковью.

“Послание к Инголи” было ответом Галилея на научные труды и обоснования Инголи, доказательством их ошибочности и неприемлимости.

Сначала мысленным экспериментом Галилей доказывает ошибочность трактования теории Птолемея по различному результату свободного падения камня с вершины мачты корабля, который движется и находится в состоянии покоя. Согласно теории Птолемея, в связи с неподвижностью Земли камень упадет перпендикулярно на палубу, когда он неподвижен и отстанет от подножия мачты к корме, когда корабль движется.

Главная ошибка теории Птолемея, как это доказывает Галилей, заключается в том , что из видимого явления отвесного падения камня к подножию мачты, когда корабль в состоянии покоя, нельзя сделать вывод, что Земля неподвижна. Земля вращается и несет вместе с собой корабль и все, что находится на нем, движение камня получается составным, оно слагается из всеобщего суточного кругового движения и случайного движения камня, направленному в ту же сторону. Камень опускается книзу, следуя за кораблем, слагая из обоих движений одно в направлении куда движется корабль, поэтому при движении корабля он попадает в то же самое место корабля, которого он достигал в покое. Это было подтверждено реально проведенным Галилеем экспериментом, который показал тот же результат.

После этого Галилей предложил провести всевозможные мысленные эксперименты, наблюдая различные механические явления в каюте корабля под палубой.

Подвесьте высоко сосуд, из которого вода падала бы по каплям в другой нижний сосуд с узким горлышком, прыгайте ногами вместе с определением смещения по полу, наблюдайте за движением рыбок в аквариуме и полетом бабочек и других летающих насекомых.

Наблюдая за этими механическими явлениями в каюте корабля под палубой, невозможно удостовериться движется ли корабль равномерно или стоит неподвижно. Все капли будут падать в нижний сосуд, и ни одна капля не отстанет к корме, хотя, пока капли находятся в воздухе, корабль пройдет некоторое расстояние, прыжки не будут длиннее в сторону кормы, не будет ни малейшей разницы в поведении рыбок в аквариуме и летающих насекомых. Равномерное прямолинейное движение никак не сказывается на протекании механических явлений на корабле.

В результате был открыт и сформулирован принцип относительности Галилея – фундаментальный физический принцип, согласно которому все механические процессы в инерциальных системах отсчета(в которых выполняется Закон инерции) протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.

Открытие Галилеем законов движения тел и принципа относительности на основе мысленного эксперимента и опыта убедительно доказало ошибочность механики Аристотеля и оказало основополагающее влияние на развитие современной физики.

ИСААК  НЬЮТОН (1642 – 1727)

Теоретический фундамент классической физики создал Ньютон. Ньютон – основатель классической механики, как цельной научной теории на основе трех основных законов механики и закона всемирного тяготения, изложенной в фундаментальном труде “Математические начала натуральной философии”.[5]

Первые два закона классической механики – это по признанию Ньютона законы, открытые Галилеем – “Пользуясь первыми двумя законами и первыми двумя следствиями Галилей нашел, что падение тел пропорционально квадрату времени…”[5]

Открытый Ньютоном Закон всемирного тяготения он также воспринимает как экспериментальный факт – “…До сих пор я изъяснял небесные явления и приливы наших морей на основании силы тяготения…Причину этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю…”[5]

И.Кеплер, немецкий астроном и математик, первооткрыватель законов движения планет Солнечной системы на базе изучения и обобщения результатов наблюдений датского астронома   Т. Браге, но это не позволяло объяснить, чем обусловлено формирование орбит и удержание планет на орбитах, орбитальное движение планет в других звездных системах.[7]

Три Закона Кеплера – это три эмпирических соотношения, интуитивно подобранных Кеплером.

Ньютон доказал, что законы Кеплера выводятся из законов механики и закона всемирного тяготения, обеспечивая их обоснование, теорию формирования орбит планет и их удержания на орбитах, универсальность применения в любой планетной системе.

Ньютон свел воедино законы движения планет и законы движения в условиях Земли, создал необходимый математический аппарат, изобрев дифференциальное и интегральное исчисления. Три основных закона классической позволяют записать уравнения движения для любой механической системы в любой момент времени, если известны силы, действующие на составляющие ее тела.

Создав теоретический фундамент классической физики, Ньютон отмечал, что отличительной чертой классической науки является опора на эксперименты и факты, фундамент научного знания составляют научные принципы, которые устанавливаются на основе опыта: ”Все, что не выводится из явлений, должно называться гипотезою, гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии”.[5]

ДЖЕЙМС  КЛАРК  МАКСВЕЛЛ (1831 – 1879)

Д. Максвелл, английский физик и математик, заложил основы современной классической электродинамики, создал теорию электромагнитного поля, разработал электромагнитную теорию природы света.

В изучение электромагнетизма значительный вклад внес французский физик и математик Ампер, назвавший новую область физики “электродинамикой”. В 1826 г. был издан основной труд Ампера “Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта”. Ампер признавал, что электродинамические силы – это новые силы, отличные от сил, известных в электростатике. Изящная и цельная математическая теория основывалась на ньютоновской механике, фундаменте теории тяготения – “дальнодействии”, мгновенном действии одного тела на другое на расстоянии без помощи какой-либо промежуточной среды. Ампер был убежден, что промежуточная среда во взаимодействии электрических зарядов участия не принимает, взаимодействие происходит без ее участия мгновенно.

В 1831 г. английский физик – экспериментатор Майкл Фарадей, действуя чисто эмпирически, открыл закон электромагнитной индукции – генерируемая электродвижущая сила в замкнутом проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока – основной закон электродинамики, лежащий в основе современного производства электричества, электрических машин, трансформаторов.

Воззрения Фарадея расходились с принятой теорий Ампера, касающейся мгновенной передачи действия на расстоянии от одного тела к другому без посредства промежуточной среды. В 1839 г. был издан фундаментальный труд Фарадея “Экспериментальные исследования по электричеству”[8] – теория Фарадея без математического описания, которая не воспринималась учеными того времени. Экспериментально доказываемая идея Фарадея, связанная с понятиями поля, пронизанного силовыми линиями, подрывала устои Ньютона о мгновенном действии на расстоянии.

Фарадей экспериментально доказал истинность концепции близкодействия, перенеся центр тяжести своих исследований с электрических и магнитных тел на пространство между этими телами. Введя понятие “силовое поле”, “индукция”, Фарадей перестроил науку об электромагнетизме, акцентируя внимание на процессы, совершающиеся в пространстве между намагниченными и наэлектризованными телами. Поле является переносчиком взаимодействия тел.

Д. Максвелл понимал, что электромагнитные явления не укладываются в схему ньютоновской механики. Глубоко изучив “Экспериментальные исследования по электричеству”, Максвелл безоговорочно присоединяется к фарадеевской концепции “поля” и осуществляет математическую разработку идей Фарадея, что ложится в основу математических уравнений, которые получили название “Максвелловой теории электромагнитного поля”[9]:

- изменение во времени электрического поля ведет к появлению магнитного поля и наоборот.

Максвелл соединил оба эффекта воедино и доказал существование циклического процесса, в котором электрическое и магнитное поле постоянно подпитывают друг друга в бесконечной электромагнитной волне.

- скорость распространения электромагнитных волн в точности равна скорости света.

- свет представляет собой частный случай электромагнитных волн.

- уравнения Максвелла дают описание всех известных электромагнитных колебаний в математической форме.

Основоположником учения об электромагнетизме является Фарадей, Максвелл использовал математические средства своей теории, как средство синтеза экспериментального материала и способ моделирования экспериментальной действительности, характеризующей новое знание о природе.

Экспериментально рожденная теория Фарадея о существовании поля, как свойства пространства, обладающего физическими эффектами, оказала значительное влияние на развитие теоретической физики, в том числе, квантовой теории поля, на которой базируется физика элементарных частиц.

АЛЬБЕРТ  ЭЙНШТЕЙН (1879 – 1955)

Знаменитое выражение Эйнштейна, объясняющее ключевой подход к построению теорий: “Все физические теории, какой бы математикой они не выражались, должны допускать простое описание, понятное даже ребенку”. Мысленный эксперимент – это известный способ Эйнштейна визуализировать идеи и физические модели, что привело к величайшим достижениям в физике.[10]

В конце XIX – начале XX века физика столкнулась с проблемами понимания и объяснения физических явлений, противоречащих классической механике Ньютона.

Согласно теории Ньютона абсолютное пространство и время существуют раздельно и не зависят от происходящих физических событий [5]:

-“Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным”.

-“Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему либо внешнему, протекает равномерно”.

-“Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может”.

- Закон сложения скоростей – Если источник движения, сообщающий телу скорость U, имеет в том же направлении скорость V относительно неподвижного наблюдателя, то скорость тела  будет U+V относительно этого же наблюдателя.

-Согласно второму закону Ньютона постоянная сила, действующая на тело продолжительное время, может сообщить ему сколь угодно большую скорость.

Для выяснения справедливости закона сложения скоростей при световых явлениях французский физик Физо осуществил  в 1851 г. уникальный опыт.[11]

Луч от источника света разделялся на два луча, один из которых, отражаясь от зеркала, проходил через текущую воду по направлению движения, а второй против движения и оба луча направлялись в интерферометр. По смещению интерференционных полос определялась разность времени прохождения лучей света  в воде – по и против течения. Результаты оказались неожиданными – сложение скоростей света в воде со скоростью движения воды не соответствовало требованиям закона сложения скоростей.

Для спасения классической механики Ньютона была принята гипотеза существования неподвижного мирового эфира, согласно которой все тела во Вселенной движутся в неподвижном  эфире и это спасало опыт Физо – эфир находится между частицами воды и воздуха и поэтому скорость движения частиц вещества не передается полностью находящемуся между частицами эфиру, что препятствует сложению скоростей света и воды.

И этот гипотетический эфир характеризовался еще двумя основными свойствами – как неподвижный эфир – абсолютная система отсчета, относительно которой можно измерять любые скорости и как “светоносный” эфир – среда для переноса электромагнитных волн.

Но принятие гипотезы требовало экспериментального подтверждения, которое осуществили американские физики Майкельсон и Морли в 1881 г.[12]

 В уникальной оптической установке луч света расщеплялся на два луча, которые направлялись в разные стороны под прямым углом друг к другу, после чего результирующий пучок света, отражаясь от зеркала, направлялся в интерферометр, который  по интерференционной картине должен был выявить десинхронизацию двух лучей, подтверждая их разные скорости. Предполагалось, что при движении Земли относительно гипотетического эфира полгода в одном направлении навстречу “эфирному ветру” и полгода в другом направлении, интерференционная картина покажет запаздывание одного луча относительно другого, что должно было подтвердить классический закон сложения скоростей.

Наблюдая в течение года за своей установкой, Майкельсон и Морли не обнаружили никаких смещений в интерферометре. Опыт Майкельсона и Морли показал, что относительно наблюдателя на движущейся Земле свет распространяется по всем направлениям с одинаковой скоростью, что подтвердило отсутствие эфира и неразрешимый конфликт с классической механикой Ньютона.

Временным разрешителем конфликта и спасителем теории существования эфира, несмотря на отрицательный результат опыта Майкельсона-Морли, стал голландский физик-теоретик Х. Лоренц, который в своем труде “Электромагнитная теория Максвелла и ее приложение к движущимся телам” на основе электронной теории и гипотезы о сокращении тел в направлении движения сделал вывод, что движущийся электрон, испытывая воздействие со стороны эфира, должен “сплющиваться” в направлении движения, что приводит к сокращению длины всех тел, в том числе и измерительных устройств. Поэтому в действительности это сокращение обнаружить невозможно.

Получив сомнительную заплату на теории Ньютона, маститые представители физической науки, видя противоречия теории эфира, делали попытки исключить эти противоречия в строгих рамках теории Ньютона. Все попытки объединить теорию Ньютона с теорией Максвелла терпели неудачу.

Требовался революционный выход из этой проблемы и эту революцию осуществил Альберт Эйнштейн, доказав несовместимость теории сил Ньютона и теории поля Максвелла, что по сути легло в основу Специальной теории относительности.

СПЕЦИАЛЬНАЯ  ТЕОРИЯ  ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Первый мысленный эксперимент Эйнштейна, который в конечном итоге, привел к научной революции.

В 16 лет, будучи знакомым с некоторыми положениями теории Максвелла, Эйнштейн задумался над мысленным экспериментом в погоне за лучом света – что было бы, если бы удалось догнать световой луч. В соответствии с механикой Ньютона луч света оказался бы неподвижным. Но электромагнитная волна неподвижной быть не может. Уже в 16 лет Эйнштейн увидел противоречие между механикой Ньютона и электромагнитной теорией Максвелла.

Изучив подробно уравнения Максвелла в Политехнической школе, Эйнштейн смог ответить на вопрос, не дававший ему покоя. Решения уравнений Максвелла, при которых свет оказывался неподвижным, не существует. Это был ответ на загадку – луч света догнать невозможно, потому что он всегда удаляется от наблюдателя с одной и той же постоянной скоростью.

Но по Ньютону можно достичь какой угодно большой скорости, а значит и скорости света. Выхода из противоречия механики Ньютона и теории Максвелла, на который потребовалось около 10 лет,  по прежнему не было.

Как был найден выход из этих противоречий показывает следующий мысленный эксперимент Эйнштейна.

Рядом с железной дорогой стоит наблюдатель, мимо которого движется поезд со скоростью близкой к скорости света. Когда центральная точка поезда проходит мимо наблюдателя, в каждый конец поезда бьет молния. Так как молнии бьют на равном расстоянии от наблюдателя, свет от обоих вспышек молнии попадает к наблюдателю одновременно.

Но что видит наблюдатель, находящийся в центре поезда? Поскольку поезд прошел определенное расстояние после удара молнии до прихода импульса света к наблюдателю, свет, приходящий к нему от задней молнии проходит большее расстояние, чем свет от начала, т.е. импульсы света приходят к наблюдателю в разное время, из чего делается заключение, что удары молнии не одновременны.

Два человека видят одно и то же событие совершенно по разному. И чем больше будет скорость поезда, эта не одновременность будет увеличиваться.

При скоростях движения близких к скорости света интервал времени между двумя событиями (удар молнии и получение импульса наблюдателем) может быть разным в разных системах отсчета (система наблюдателя у железнодорожного полотна и система наблюдателя в поезде), т.е. интервал времени зависит от системы отсчета и является относительным. При увеличении относительной скорости движения системы отсчета временные интервалы растягиваются.

Оба наблюдателя правы и их рассуждения полностью согласуются с постоянством скорости света и относительностью одновременности.

Этим экспериментом Эйнштейн открыл новое знание о природе – время не может быть определено абсолютно, а это значит, что время в разных точках Вселенной может идти с разной скоростью в зависимости от скорости движения.

Приняв за основу постоянство скорости света и относительность одновременности Эйнштейн вплотную подошел к созданию Специальной теории относительности (далее СТО).

В основе СТО, представленной Эйнштейном в 1905 г. в труде “К электродинамике движущихся тел”[13], два постулата:

1.Скорость света постоянна во всех инерциальных системах отсчета.

2.Законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.

Первым постулатом Эйнштейн доказал не только постоянство скорости света во всех инерциальных системах отсчета, а то, что скорость света – это максимально возможная скорость во Вселенной, достигнуть которой и превзойти невозможно.

Эйнштейн утвердил постоянство скорости света как фундаментальный закон природы.

Установленная зависимость между пространственными координатами и моментами времени в двух различных инерциальных системах отсчета независимо от Х. Лоренца, голландского физика-теоретика, опубликовавшего в 1904 г. работу “Электромагнитные явления в системе, движущейся со скоростью меньшей скорости света”, раскрыла фундаментальную связь пространства и времени.

τ=τ0 / √1- v2 / c2 (1) l=l0 √1-v2/ c2   (2)

  τ , l – время и расстояние между двумя событиями движущегося объекта с точки зрения неподвижного наблюдателя,τ0 ,l0  – то же самое с точки зрения наблюдателя на движущемся объекте, v – скорость движущегося объекта, с – скорость света.

Уравнение 1 отражает реальный физический эффект в природе, установленный СТО, заключающийся в том, что с точки зрения наблюдателя все физические процессы в движущейся относительно него системе отсчета проходят медленнее.

Рассмотрим это на примере преследователя в погоне за световым лучом, требующее объяснения- почему невозможно догнать луч света.

Допустим, что у преследователя светового луча имеются часы, у которых между двумя последовательными ударами проходит одна минута, тогда, в соответствии с зависимостью 1 неподвижный наблюдатель найдет, что между двумя последовательными ударами больше минуты, т.е. с его точки зрения часы преследователя отстают.

τ всегда больше τ0 и разница растет с увеличением скорости. Неподвижный наблюдатель, наблюдая за часами преследователя, увидел бы, что с ростом скорости время преследователя все больше и больше замедляется и с приближением к скорости света его часы почти останавливаются. При v = c  τ обращается в бесконечность, что теряет всякий смысл и говорит о том, что скорость света это предельная скорость в природе, которую достичь и превзойти невозможно. Вот и ответ почему нельзя догнать луч света.

Пространство и время неразрывно зависят от относительного движения наблюдателя и объекта наблюдения. Ход времени зависит от скорости движения. Время – еще одно измерение во Вселенной.

И мы, в земных условиях, тоже живем в подчинении этому фундаментальному закону природы, но мы это не замечаем в связи с низкими, по сравнению со скоростью света, скоростями.

А как это работает в действительности и отражается на нашей жизни показывает Система Глобального Позиционирования (GPS), без которой современный мир армии автомобилистов представить невозможно.

24 спутника с установленными атомными часами, вращающиеся на высоте порядка 20000 км с орбитальной скоростью 14000 км в час, при которой бортовые атомные часы на спутниках должны запаздывать относительно таких же часов на Земле в соответствии с уравнением 1 на 7 микросекунд в день. На высоте 20000 км часы должны спешить  на 45 микросекунд в день в связи с удалением от массивного объекта – Земля согласно Общей теории относительности.

Комбинация этих двух эффектов означает,что часы на спутниках относительно часов на Земле должны идти быстрее на 45-7 =38 микросекунд в день, что учитывается до отправки спутников в космос. Не принимая это в расчет, GPS была бы абсолютно не пригодной, так как ошибки в местоположениях объектов накапливались бы со скоростью 10 км в день.

Что касается уравнения 2, то у Лоренца изменение длины объяснялось эффектом динамическим при взаимодействии элементарных частиц, из которых построены все тела, с эфиром – v – скорость относительно неподвижного эфира, вследствие чего движущийся электрон, испытывая воздействие со стороны эфира сплющивается в направлении движения, что приводит к изменению длины тел.

Эйнштейн доказал истинный объективный физический смысл этого уравнения. Никакого эфира нет, v – скорость относительно наблюдателя. Движущиеся тела изменяют свои размеры не вследствие каких-то изменений, происходящих с ними самими, а просто потому, что они движутся относительно наблюдателя. Эффект этот не динамический, а чисто геометрический, “кажущийся” – это природа самого пространства-времени, а не результат взаимодействия между материей и эфиром.

Таким образом, Эйнштейн доказал отсутствие неподвижного эфира и понятия абсолютного покоя и бессмысленность его использования в качестве абсолютной системы отсчета и носителя электромагнитных колебаний с утверждением материальности самого электромагнитного поля.

Вторым постулатом Эйнштейн доказал, что если принцип относительности Галилея распространялся только на механические процессы, то принцип относительности Эйнштейна утверждает то же самое для электродинамических и оптических процессов. Таким образом, принцип относительности из ранга гипотезы переведен Эйнштейном в ранг фундаментального закона природы.

Закон сложения скоростей представлен в СТО в новом виде для скоростей близких к скорости света:

W =U + V / 1 + UxV / c2

При бесконечно малых скоростях по сравнению со скоростью света, это уравнение сводится  к закону сложения скоростей в классической механике Ньютона.

Особенностью этого закона является то, что при сложении любых скоростей никогда нельзя получить W больше скорости света 300000 км в сек. – предел скорости во Вселенной.

Геометрическую интерпретацию СТО разработал немецкий математик Г. Минковский, доказав, что время и пространство не следует рассматривать как раздельные непрерывные объекты, заменив их на единый четырехмерный континуум “пространство – время” – пространство Минковского[14] – плоская Вселенная, в которой состояние движения двух физических объектов относительно друг друга может быть четко определено независимо от того, какое расстояние их разделяет.

ОБЩАЯ  ТЕОРИЯ  ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ  

В законе всемирного тяготения Ньютона, хотя количественная зависимость силы тяготения от масс и расстояния между ними точно установлена, природа тяготения оставалась загадкой, в том числе и для Ньютона [5].

Общая теория относительности (далее ОТО) исследует источник  и действие гравитации, не обращаясь к закону Ньютона.

Такой же, как в погоне за лучом, простой, но значимый, мысленный эксперимент, возникший у Эйнштейна, сидящего в кресле патентного бюро в г. Берне, подвел его к пониманию природы тяготения. Эйнштейн представил, что случись упасть ему с кресла, на мгновенье он не будет ощущать собственного веса. Он понял, что действие гравитации компенсируется ускорением свободного падения, в связи с чем он становится невесомым.

В основе ОТО, в сущности, лежит один экспериментальный факт, известный еще Галилею и Ньютону – все тела падают в поле тяжести с одинаковым ускорением. Эйнштейн интерпретировал этот установленный факт в фундаментальное свойство тяготения, сделав логический вывод – если при равенстве гравитационной и инертной масс все тела получают одинаковое ускорение, значит это ускорение связано не со свойствами тел, а со свойствами самого пространства.

Научная интуиция Эйнштейна в мысленном эксперименте “лифт Эйнштейна” привела его к величайшему достижению – созданию ОТО [15].

Тела находятся в лифте, который бесконечно удален от гравитационных полей и движется с постоянным ускорением. На все тела в лифте действует сила инерции F = - ma, которые под действием этой силы будут давить на опору, пол лифта, т.е. тела будут обладать весом.

Если лифт находится в состоянии покоя в гравитационном поле, все тела также будут обладать весом.

Этим мысленным экспериментом Эйнштейн открыл фундаментальный закон – Законы природы в ускоряющейся системе отсчета и в системе отсчета с гравитацией неразличимы.

Эйнштейн, принимая пространство – время, как единый четырехмерный континуум, вынужден был заменить геометрию Минковского, для которого Вселенная  представляла собой плоское пространство, и принять, что при наличии гравитационного поля пространство – время уже не плоское, а искривленное, что привело его к величайшему достижению в познании природы – связи геометрии пространства и гравитационной силы.

ОТО определила зависимость пространства – времени от концентрации и движения материальных масс. Гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел, а деформацией самого пространства – времени, которая связана с присутствием масс.

Массы, как мера влияния на геометрические характеристики пространства – времени, создают гравитационное поле в окружающем их пространстве и изменяют свойства пространства – времени, искривляют его.

Гравитационное поле – есть проявление искривления пространства – времени, т.е. это искривленное физическое пространство, создаваемое массами вещества. В гравитационном поле тела движутся как бы “сами по себе” по кратчайшим путям в искривленном пространстве – времени. Не гравитация притягивает, а пространство подталкивает.

По образному выражению известного американского физика-теоретика Дж. Уилера “вещество диктует пространству, как ему искривляться, а искривленное пространство указывает веществу, как ему двигаться в нем”.

Макс Борн – физик – теоретик, математик, один из создателей квантовой механики так охарактеризовал значение ОТО – “величайший подвиг человеческого мышления перед лицом природы, самое удивительное сочетание философского постижения, физической интуиции и математического мастерства”.

ЭЙНШТЕЙН, ИЗМЕНИВШИЙ САМОМУ СЕБЕ 

После завершения работы над ОТО  - 1916 г. Эйнштейн поставил цель реализовать более грандиозный проект – единую теорию поля, которая объединила бы теорию электромагнитного поля Максвелла и его теорию гравитации, так как другие силы и поля в то время были неизвестны.

ОТО вызвала большой интерес у математиков, что стимулировало их интерес к единой теории поля. Особый интерес у Эйнштейна вызвали разработки математика Т. Калуцы, который показал, что гравитация и электромагнетизм могут быть описаны единым образом, как пространственно – временные искривления, с одним дополнительным пространственным измерением[16].

Но главная проблема, которую увидел Эйнштейн, заключалась не только в том, что это измерение невозможно обнаружить, а в том, что в теорию невозможно встроить свойства известных тогда элементарных частиц – электрона и протона. Математика была строго выдержана, но не имела ничего общего с физическим миром.

Анализируя собственные разработки и предложения математиков по единой теории поля, Эйнштейн писал: “Я думаю, для того, чтобы действительно двигаться вперед, нужно найти общий, подслушанный у природы принцип”.

Фундаментальная проблема, которую впервые испытывал Эйнштейн с момента создания СТО и ОТО – у него не было никакого конкретного физического принципа, который мог бы объединить электромагнетизм и гравитацию. 

При отсутствии физической интуиции и экспериментальных данных, Эйнштейн все больше и больше полагался на математику вместо физики. Постепенное изменение подхода к поиску научной истины привело Эйнштейна к математическому взгляду на физический мир.

Квантовая механика и квантовая теория поля в 1930 – 1940 годы уже достигли впечатляющих результатов, а новые варианты единой теории поля Эйнштейна не выходили за рамки абстрактных математических структур.

Вот как оценил изменение подхода Эйнштейна к поиску научной истины известный физик – теоретик В. Паули – “Остается только Вас поздравить или, лучше сказать, выразить соболезнования с тем, что Вы перешли к чистым математикам”.

В 1953 г. вышло четвертое издание книги Эйнштейна “Сущность теории относительности”. В приложении Эйнштейн представлял читателю содержание своих последних работ по единой теории поля.[17] В представленном письме к румынскому философу, математику М. Соловину, от 28.05.1953, вот как оценил сам Эйнштейн результаты своих более, чем 30-летних поисков единой теории поля: “Разумеется эта работа представляет собой попытку создания единой теории поля, но мне не хотелось бы выпускать книгу под столь претенциозным заголовком, поскольку я не знаю, содержится ли в моей теории физическая истина”.

Все надежды и попытки Эйнштейна получить физически значимый результат остались нереализованными.

Отсутствие апробированного при создании СТО и ОТО принципа – от эмпирии к теории, не согласие с квантовой механикой и отсутствие какой-либо другой концепции теории микромира не позволили Эйнштейну приблизиться к решению создания теории, остающейся не разрешимой проблемой и по сей день.

Идея Т. Калуцы о дополнительном пространственном измерении нашла свое развитие во второй половине XX века.

ЧТО  ЕСТЬ  ДОКАЗАТЕЛЬНАЯ  БАЗА  НОВЫХ  ФИЗИЧЕСКИХ  ТЕОРИЙ ?

Изучение четырех фундаментальных взаимодействий, описывающих весь спектр физических явлений в мире, проходит в двух непримиримых направлениях микро – и макромира, не поддающихся объединению:

-квантовая теория поля в виде Стандартной модели [18] – современной экспериментально подтвержденной теории, описывающей три взаимодействия – сильное (атом – протон, нейтрон, электрон), слабое (при радиоактивном распаде) и электромагнитное всех элементарных частиц.

-ОТО, описывающая четвертое взаимодействие – гравитацию.

Стандартная модель это теоретическая модель субатомного мира, описывающая элементарные частицы, из которых состоит материя и то, как они взаимодействуют между собой.

При создании Стандартная модель нуждалась в механизме приобретения массы элементарными частицами.

В 1964 г. шестеро физиков-теоретиков, в том числе английский физик-теоретик Питер Хиггс, выдвинули гипотезу существования поля, которым заполнено все пространство и в котором по аналогии с другими квантовыми полями должна существовать частица, связанная с этим полем, обеспечивающая приобретение массы элементарными частицами.

В 2012 г. на Большом адронном коллайдере (далее БАК), самом мощном и совершенном ускорителе элементарных частиц, было подтверждено экспериментально существование этой частицы, которая получила название “бозона Хиггса”[19]. Масса элементарной частицы зависит от того, насколько сильно она взаимодействует с бозоном Хиггса.

Это было величайшее открытие теоретической физики XXI века, которое восполнило недостающее звено и завершило создание Стандартной модели с итогом полной проверки всех ее составляющих.

Эта теория выросла на эксперименте и не является исключением из состоявшихся фундаментальных теорий, создание которых соответствует принципу – от эмпирии к теории. Стандартная модель прошла самую строгую проверку на БАК. Все без исключения  эксперименты, которые проводятся, с точностью описываются Стандартной моделью, все измерения процессов рождения частиц находятся в полном согласии с ее предсказаниями.

Стандартная модель открывала все новое и новое в познании строения материи, из которой создано все существующее, и была путеводной звездой, которая указывала куда идти.

Но с открытием бозона Хиггса и полным завершением создания Стандартной модели, похоже, что уже пришли. Стандартная модель описывает 5% от того, что есть во Вселенной. Это то, что мы видим. Это вещество, которое образовано атомами. Но микромир – это меньше атома. 95% массы Вселенной – это темная материя и темная энергия, которые ничего не излучают и поэтому не регистрируются.

Стандартная модель не может считаться законченной теорией элементарных частиц и не может быть использована для получения теоретических предсказаний без получения экспериментальных входных данных, содержащих фундаментальные свойства новых частиц.

Именно поэтому ученые с большой настойчивостью и надеждой ищут неведомые частицы, любые силы и эффекты, которые Стандартной моделью не предсказываются и находятся за ее пределами.

Основным методом исследования является столкновение различных частиц друг с другом. Способ поиска – увеличение энергии сталкивающихся частиц, количества взаимодействий, при которых происходят распады частиц и точности измерений вероятностей их распадов.

Такие исследования постоянно проводятся на БАК. В 2012 г., в год открытия бозона Хиггса, энергия составляла 8 ТэВ, с 2017 г. после модернизации 13 ТэВ.

Но все поиски новых явлений заканчиваются безрезультатно. В настоящее время проводится следующая модернизация БАК с повышением мощности в 6 -7 раз[20].

К сожалению, мир физиков-теоретиков, мир, который под силу далеко очень немногим, закрыт от простых смертных. Этот мир, основанный на глубоком знании всей структуры физики, и который  связан с бесконечным переходом ко все более точному пониманию законов Природы и познаваемости Вселенной.

Но простым смертным хочется знать имеют ли эти эксперименты в своей основе надежную теорию поиска Новой физики и могут ли они приблизить решение главной неподдающейся проблемы теоретической физики – создание единой теории поля.

Такое единое поле, когда были объединены все четыре взаимодействия(сильное, слабое, электромагнитное, гравитационное), согласно теории Большого Взрыва – общепринятой космологической модели раннего развития Вселенной – существовало от 0 до 10-43  сек. после Большого Взрыва при значениях температуры > 1032 К и размера < 10-33м[21].

При планковских значениях времени 10-43 сек., температуры 1032 К и размера 10-33 м гравитация отделилась от других взаимодействий.

Планковская система единиц (названа в честь немецкого физика-теоретика Макса Планка – основоположника квантовой физики) – это границы применимости современных физических теорий. Планковская длина и связанное с ней планковское время – время, за которое частица, двигаясь со скоростью света, преодолеет планковскую длину – определяют масштабы, на которых современные теории перестают работать.

Для объединения гравитации  с сильным, слабым и электромагнитным взаимодействиями необходим эксперимент, повторяющий рождение Вселенной в земных условиях.  

Но в земных условиях гравитационное взаимодействие элементарных частиц, в связи с их малой массой, пренебрежимо мало. Все силы взаимодействия между элементарными частицами растут с уменьшением расстояния между ними, но на планковских расстояниях гравитационное взаимодействие становится сильнее электромагнитного и сильного взаимодействий.

 Расстояние 10-33м, на котором квантовая гравитация становится актуальной, в миллион миллиардов раз меньше расстояния достижимого на БАК - 10-18м. Для объединения всех сил, определения расстояний до 10-33м требуется увеличение энергии до планковской величины 1019 ГэВ, что примерно в квадриллион раз - 1015 больше, чем достижимая энергия на БАК. Для этого потребуется ускоритель диаметром в несколько световых лет [22]. Один световой год -  это расстояние, которое луч света проходит за 1 год со скоростью 300000 км в сек. - равен 9,7 триллионам км.

Создатель Большого Взрыва позаботился, чтобы нельзя было повторить эксперимент в земных условиях.

Явления природы на этих масштабах должна изучать и адекватно описывать теория, объединяющая ОТО и квантовую механику – квантовая гравитация.

В 1960 годах итальянский физик-теоретик Габриэле Венециано искал уравнения, которые могли бы описать сильное взаимодействие. К своему удивлению он обнаружил, что уравнения 200 летней давности швейцарского математика Леонарда Эйлера объясняют это взаимодействие.

Затем американский физик-теоретик Леонард Сасскинд обнаружил, что это уравнение описывает не точечные частицы, а частицы в виде бесконечно тонкой колеблющейся струны, которая может растягиваться, извиваться.

Это послужило началом жизни теории струн, которая начала интенсивно развиваться в 1980 годах [23,24,25]. Главная задача теории струн – построение единой фундаментальной теории микромира, теории, которая объединит все взаимодействия элементарных частиц, включая гравитационное.

В фундаментальной теории, претендующей на описание квантовой гравитации, изначально заложен размерный параметр струны равный планковской длине 10-33м, на которой квантовая гравитация и струнные эффекты становятся существенными.

Геометрия пространства – времени на расстояниях порядка планковской длины и меньших теряет смысл. Единая теория поля ведет к кардинальным изменениям пространства – времени. 

В результате сложных исследований было выяснено, что наше пространство должно иметь не четыре (длина, высота, глубина всех объектов во Вселенной – оси координат X, Y, Z – и “время”, необходимое  для определения позиции объекта во времени), а десять измерений – т.е. шесть дополнительных неизвестных измерений. Согласно теории струн многомерная геометрия должна присутствовать в каждой точке пространства.

Одна из основных черт теории струн состоит в том, что свойства частиц диктуются геометрией измерений (размером и формой).

Одна струна – это система с бесконечным числом  элементарных частиц, которые все компактно заключены в одной струне. Все струны являются абсолютно идентичными.

Струна, проходящая между пространственными измерениями, “протискивается” между ними, что приводит к вибрации струны и соответственно различным типам ее колебаний на разных участках. Чем больше частота, тем больше энергия, накопленная в таком колебании и, в соответствии с великой формулой Эйнштейна E = mс2, тем больше масса частицы, в роли которой проявляет себя колеблющаяся струна на каждом участке между пространственными измерениями.

Свойства элементарных частиц  - их массы и параметры различных взаимодействий в точности определяются типами колебаний струны ( частота и амплитуда), а типы колебаний зависят от размеров и геометрической формы пространственных измерений.

Струна по всей ее протяженности сама превращается в частицы – вибрирует с одной частотой – одна частица, с другой частотой – другая частица и т.д.

Из теории струн выводится не включенный в список частиц Стандартной модели и не обнаруживаемый экспериментально гравитон – частица, которая является квантом гравитационного поля.

В отличие от Стандартной модели теория струн, совершенно  оторванная от эксперимента, должна получить все свойства частиц математически, т.е. частицы – составляющие материи определяются самой теорией.

Определение и предсказание свойств вибрирующих струн и, следовательно, свойств элементарных частиц, порожденных колебаниями струны, - это одна из основных проблем теории струн, которая вызвана тем, что разработчикам теории струн не известны эти шесть пространственных измерений, их  геометрическая форма и размеры в новом понимании природы пространства – времени.

Понимая невозможность определения дополнительных пространственных измерений в земных условиях, астрофизики решили помочь и осуществить это в естественных условиях [26,27].

Космический аппарат “Интеграл” Европейского космического агенства показал, что квантование пространства значительно меньше, чем предсказывает теория струн. “Интегралу” удалось измерить поляризацию гамма-лучей разных энергий, наблюдая одну из самых ярких когда-либо зарегистрированных гамма-вспышек.

Точность измерений “Интеграла” показала, что до масштаба 10-48м зернистость пространства никак себя не проявляет. Как на это реагируют разработчики теории струн, при таком результате теория струн, только рождаясь, уже требует пересмотра  ?

Астрономическая международная лаборатория квантового исследования пространства – времени также собирается с помощью гамма излучения определить степень квантования пространства. Проект Grail Quest предусматривает разработку и создание от нескольких дюжин до нескольких тысяч высокотехнологичных космических зондов, которые смогут долгое время мониторить самые мощные взрывы во Вселенной и выделяемое после них гамма излучение. Запуск такого флота компактных космолетов планируется примерно на 2035 – 2050 годы.

Заключение, результаты и выводы.

Создание фундаментальных теорий Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна показало, что основой фундаментальных теорий являются эмпирически найденные свойства явлений природы и принципы, из которых следуют математически сформулированные критерии.

Существенную роль в построении этих теорий сыграл мысленный эксперимент, как результат научного воображения, позволяющий выделить ключевые принципы, лежащих за любым явлением и увидеть не открытые еще законы природы в форме физических картинок.

Сколько времени нужно было бы Эйнштейну ждать реального эксперимента с поездом и лифтом и в погоне за лучом для создания теории относительности?

Отсутствие в современной теоретической физике актуальных мысленных экспериментов фундаментального характера представляет серьезную проблему в связи с непреодолимой трудностью реального экспериментирования, в частности, в области современной физики на масштабах планковских величин.

Интенсивное развитие ускорительной техники и экспериментальной базы вытеснило мысленный эксперимент, как средство исследования природы при помощи воображения, а реальный эксперимент достиг уровня не возможности обеспечения потребностей теоретической физики.

Претендуя на роль фундаментальной теории физики микромира и единой теории всех взаимодействий, теория струн, полностью оторванная от эксперимента, является не только не законченной физической теорией, но и очень сложной математической теорией, не сформулированной окончательно из-за невероятной сложности, требующей постоянных поисков соответствующих математических методов решения.

“Бог использовал самую совершенную математику при создании Вселенной”. Поль Дирак, один из создателей квантовой механики, Нобелевский лауреат.

“Мы не только не знаем, каковы фундаментальные уравнения теории струн, но даже не знаем существуют ли они вообще”. Леонард Сасскинд, один из создателей теории струн.

“Так скоро ли сбудутся обещания теории струн? Шесть лет назад (2000 г.) я смотрел в будущее менее оптимистично и говорил, что успеха теории струн придется ждать до следующего тысячелетия.

Сегодня я более оптимистичен: я верю, что он придет уже в этом тысячелетии”. Дэвид Гросс, один из авторов теории струн, Нобелевский лауреат.

Но простые смертные могут быть спокойны. Мы обитаем в той части Вселенной, где господствует Стандартная модель. И никогда эта великая теория строения и взаимодействия элементарных частиц – “строительных кирпичиков”, из которых состоим мы с вами и все вокруг нас, не потеряет своего значения ни до, ни после вхождения в свои права фундаментальной физической теории устройства всей Вселенной.

Так что можно подождать.

Мир ждал подтверждения причинной связи основополагающего учения Демокрита о не возможности существования материи без атомов, без наличия которых процесс деления вещества был бы бесконечен. Через 2500 лет подтверждена невозможность рождения атомов и создания материи без бозона Хиггса.

Мир ждал 2000 лет после Аристотеля творцов современной физики Галилея, Ньютона, Эйнштейна.

Динамичная история физики продолжается, список величайших мыслителей мировой науки остается открытым. Состоится мыслитель, подстать творцам состоявшихся фундаментальных теорий, который сможет сформулировать единую теорию поля – “теорию всего”, как законченную физическую теорию, и, в сочетании с мысленным экспериментом и физической интуицией, полностью использовать возможности математической модели, обеспечив определение параметров теории с высокой точностью, позволяющей сравнение с экспериментальными данными.

А до настоящего времени, на вопрос – что в физике первично – ответ в пользу эмпирии. Движущей силой природы являются физические принципы, в основе которых лежит эксперимент.

Библиографический список:

1. Э. Мах Познание и заблуждение. Очерки по психологии исследования. Глава 11. Умственный эксперимент. с. 162 Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
2. Статус мысленного эксперимента в современной физике. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021.
3. Николаев П. Н. Законы механики: от Аристотеля до Ньютона. Московский государственный университет, 2016. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021.
4. Галилей Галилео. Книги онлайн – Куб-библиотека. Избранные труды в двух томах. Том 2 “Беседы…” c. 109, 166, 172, 173, 282. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
5. И. Ньютон Математические начала натуральной философии. М. Наука. Изд-во АН СССР, 1989, с. 2, 3, 30-32,50, 503-504, 526, 662. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
6. Галилей Галилео. Книги онлайн – Куб-библиотека. Избранные труды в двух томах. Том 1 “Послание к Инголи” c. 81- 85. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
7. Аносов Д.В. От Ньютона к Кеплеру. М. Изд-во МЦНМО. 2006 Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
8. Фарадей М. Онлайн. Экспериментальные исследования по электричеству. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
9. Максвелл Д. Онлайн. Трактат об электричестве и магнетизме. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
10. Мысленные эксперименты Эйнштейна. Einsteins thought experiments Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
11. Физо опыт. Большая российская энциклопедия. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
12. Опыт Майкельсона – Морли. Джеймс Трефил. Энциклопедия. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
13. А. Эйнштейн К электродинамике движущихся тел. Narod.ru. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
14. Минковского Пространство – время. Большая российская энциклопедия. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
15. Общая теория относительности. Журнал “Квант”. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
16. Е. Беркович Можно ли считать позднего Эйнштейна неудачником? Семь искусств N 1 (117) январь 2020. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
17. Е. Беркович Альберт Эйнштейн и “теория всего”. Троицкий вариант 10.03.2020 N 299 Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
18. Стандартная модель Физика элементарных частиц. LHC Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
19. Бозон Хиггса: одно из самых важных открытий в науке. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
20. Модернизация Большого адронного коллайдера. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
21. Первая секунда Вселенной. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
22. Стивен Вайнберг Единая физика к 2050 г. Scientific.ru Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
23. Космическая симфония. Глава 6. Только музыка или суть теории струн. Брайан Грин. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
24. Главы: Теория струн и иллюзия разумного замысла Вселенной. Леонард Сасскинд. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
25. Грядущие революции в фундаментальной физике. Дэвид Гросс. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
26. ”Интеграл” – неожиданный результат исследования “зернистости” космоса. Европейское космическое агенство. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021
27. Нутро Вселенной. Астрофизики придумали, как разгадать тайну пространства – времени. Электр. ресурс Дата обращения-октябрь 2021




Рецензии:

25.11.2021, 13:52 Шлеенков Марк Александрович
Рецензия: В одной из своих рецензий я написал, что научная новизна предполагает исследование не изученных полностью вопросов и путей их разрешения. Или предложение новаторского способа решения какой-то проблемы. К этой области исследования можно отнести и сформулированный автором в названии статьи вопрос - что первично в поиске научной истины, математический рационализм или эмпиризм? Как же он на него отвечает? К сожалению никак. В ответе на один из отзывов он недвусмысленно сообщает "А вот дальше большой вопрос, который определяет название статьи и на который хочется получить ответ. Я ответа не знаю.". В чём же тогда он видит пользу от своих размышлений, которые не позволили ему продвинуться на пути разрешения этого вопроса? Также нельзя отнести к новаторскому способу и мечту автора дожидаться появления мыслителя уровня И. Ньютона, А. Эйнштейна и др., который сможет решить проблему и сформулировать единую теорию поля – “теорию всего”. Перечисление в статье многочисленных (известных или не очень) фактов, теорий и цитат великих физиков не заменяет в ней отсутствие научной новизны. Статья подойдёт для популярного журнала, но не для научного. На основание изложенного не рекомендую публикацию данной статьи, как не соответствущей критерию "научная новизна".

27.11.2021 6:06 Ответ на рецензию автора Васильев Эдуард Федорович:
Уважаемый Марк Александрович! Спасибо Вам, я отнесся к Вашей рецензии с большим вниманием и интересом. Ваше заключение не стало для меня неожиданностью. Так как я не физик по специальности, я ожидал, что рецензент не ограничится только общими фразами об отсутствии новизны, а по материалам статьи отметит недостатки моего понимания заданного вопроса и путей его решения с соответствующими замечаниями. Но у Вас при проведении рецензии и формулировании выводов другой подход. "Математический рационализм или эмпиризм? Как же он на него отвечает? К сожалению никак". Это противоречит той статье, которую Вы рецензируете. В статье даны конкретные ответы и выводы, что до настоящего времени первичным при создании фундаментальных физических теорий Галилея, Ньютнона, Максвелла, Эйнштейна был эмпиризм - эмпирически найденные свойства явлений природы, из которых следовали математически сформулированные критерии, и конкретная проблема, не имеющая решения, с применимостью эмпиризма и математического рационализма при разработке современных физических теорий. Замечаний в рецензии к проведенному анализу и выводам Вы не представили. Вы делаете свой вывод не на основании материалов статьи, а на основании выделенной фразы из контекста моей дискуссии с Радзинским Б.С. "А вот дальше большой вопрос, который определяет название статьи и на который хочется получить ответ. Я ответа не знаю". Для проведения рецензии и формулирования выводов было бы более полезно, если бы Вы рецензировали не выделенные из контекста фразы, а содержание самой статьи. В начале заключения Вы отмечаете "научная новизна предполагает исследование не изученных полностью вопросов и путей их разрешения". В рецензируемой статье сделана попытка анализа, являющегося неотъемлемой частью исследования, критериев и источников создания состоявшихся фундаментальных физических теорий в их сравнении с возможностью и реальностью создания разрабатываемой современной физической теории - единой теории поля - теории струн. Показана не реальность прямого экспериментирования (эмпиризм), с одной стороны, а с другой стороны,применения математических методов решения (математический рационализм) в связи с отсутствием понимания структуры и физической сущности геометрии пространства-времени на планковских расстояниях, что является не разрешимой проблемой создания этой теории. Обсудить пути решения этой сложнейшей научной проблемы - это достойно публикации в научном журнале? С уважением Э.Васильев

28.11.2021, 13:10 Шлеенков Марк Александрович
Рецензия: Уважаемый Эдуард Федорович! Полностью согласен с Вами, что разработка "теории всего" столкнулась с колоссальными трудностями. Нет той поддержки от экспериментальных исследований, как было в случаях разработки предшествующих фундаментальных теорий. Это заключается не только в том, что испытательное оборудование с существующими техническими характеристиками ограничено в способности обнаруживать новые явления и эффекты, но и тем, что оно зачастую просто не имеет возможности подтвердить или опровергнуть события, предсказанные теоретическим путём. Последнее обстоятельство ставит под большое сомнение корректность многих теоретических предположений и не позволяет их использовать в качестве фундамента для последующего развития заложенных в них идей. Однако всё это является ОЧЕВИДНЫМ. Перечисление в статье известных трудностей и проблем без указания путей их разрешения, ограничиваясь лишь предложением их обсудить (что следует из ответа автора на рецензию), не позволяет считать, что в статье имеется научная новизна. Без сомнения статья познавательная и написана интересно, однако её уровень - это популярный журнал. Для публикации в научном журнале необходимо соответствие статьи критерию "научная новизна", которого у неё нет.С уважением.



Комментарии пользователей:

11.11.2021, 19:22 Голубев Владимир Константинович
Отзыв: Очень интересный и познавательный обзор. В библиографическом списке желательно указывать URL источников, а не предлагать читателям заниматься самостоятельным поиском.


14.11.2021, 9:12 Нечаев Алексей Вячеславович
Отзыв: Уважаемый Олег Фёдорович! Вы пишите, что 95% массы Вселенной составляют темная материя и темная энергия. Межзвездная среда не может называться другим именем, кроме как "эфир", в соответствии с принципом "бритвы Оккама". Её так называли еще мыслители древности : Платон, Анаксагор, Аристотель и позднее Р. Декарт. Эйнштейн от эфира отказался, несмотря на практику А.Майкельсона-Е.Морли и Д.К. Миллера. И в чем здесь гениальность? Мною проанализированы методические ошибки при измерениях А.Майкельсона-Е.Морли и Д.К. Миллера. Анализ показывает, что скорость света зависит от скорости наблюдателя и скорость света непостоянна, что разрушает постулат СТО. "Космическая струна", о которой говорил С. Хокинг существует даже между Землей и Солнцем и формула взаимодействия выводится из закона И. Ньютона и чуть сложнее его. Только административный ресурс поддерживает на плаву обанкротившуюся ОТО, ставшую тормозом на пути развития физики.


15.11.2021, 13:58 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 15.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Отзыв: Уважаемый Нечаев Алексей Вячеславович! Мое правильное имя было легче прочесть, чем найти административный ресурс, спасающий тормоз развития физики уже более 100 лет. И кто же это столетний благодетель с неисчерпаемым ресурсом торможения? Вам следует указать Министерству обороны США срочно исправить глобальную ошибку с включением ошибочных эффектов Специальной и Общей теории относительности в разработку системы GPS для спутниковой навигации американской армии, которая сейчас широко используется в гражданских целях во всем мире и которая была бы без этих эффектов абсолютно непригодной для навигации. Вам не надо останавливаться на ошибочных выводах эксперимента Майкельсона - Морли. Вам следует указать Лондонскому Королевскому обществу на ошибки эксперимента и использование административного ресурса знаменитым английским астрофизиком Артуром Эддингтоном, ошибочно подтвердившим в 1919 г. правильность Общей теории относительности и ошибочно принятым мировым научным сообществом. Для начала успешной борьбы с тормозом развития физики этого будет достаточно. С уважением


15.11.2021, 14:44 Нечаев Алексей Вячеславович
Отзыв: Уважаемый Васильев Эдуард Федорович! Извините за ошибку в написании имени. Вопрос задан конкретный и не про GPS и А. Эддингтона, а про эфир и про зависимость скорости света от движения источника и наблюдателя. Не можете, не отвечайте. С уважением!


16.11.2021, 11:39 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 16.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Отзыв. Уважаемый Нечаев Алексей Вячеславович!Вы меня извините, но вопросов Вы мне не задавали. По всему чувствуется, что Вы вообще не склонны их задавать. Я отвечал на Ваше утверждение, цитирую "Только административный ресурс поддерживает на плаву обанкротившуюся ОТО, ставшую тормозом на пути развития физики", имеющее весьма далекое отношение к научно задаваемому вопросу. А задавая вопрос сейчас "Вопрос задан не про GPS, а про зависимость скорости света от движения источника и наблюдателя", Вы тем самым не выражаете не согласия с общепринятой концепцией эффективности и работоспособности GPS, в основе навигации которой лежит эффект Специальной теории относительности - замедление времени, которое зависит от относительной скорости наблюдателя и объекта наблюдения при постоянстве скорости света и ее независимости от скорости источника и наблюдателя. Подсознательно, но Вы сами ответили на свой вопрос. А по другому и быть не может - постоянство скорости света - это фундаментальный закон природы, а закон природы не может быть зависим от положения наблюдателя. Попробуйте для убеждения провести собственный мысленный эксперимент, как неподвижный наблюдатель, с движущимися и покоящимися световыми часами. Фундаментальность постоянства скорости света подтверждается принятой во всем мире Планковской системы единиц - естественной системы единиц измерений в теоретической физике, определяющей границы применимости современных физических теорий и строящейся на четырех фундаментальных физических постоянных - гравитационная постоянная, постоянная Дирака, постоянная Больцмана и постоянная скорость света. С уважением


18.11.2021, 20:37 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: 1. Материал статьи тем ценен, что статья является обзорной с описанием фундаментальных теорий


18.11.2021, 21:03 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: 1.Статья носит обзорный характер с увязкой отдельных теорий выдающихся умов в направлении создания единых представлений о физической сущности мироздании. В этом - ценность статьи. 2. Вместе с тем, в разделах Актуальность и Цель - отсутствует их увязка со смыслом категории "актуальность". В таком виде, изложение этих разделов НЕОБХОДИМО скорректировать. 3. В то же время, из обзора следует, что теорию Максвелла и ТЕОРИЮ Эйнштейна как бы объединяет то общее мнение НАУЧНОГО СООБЩЕСТВА, что скорость распространения ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ волны и конечность скорости распространения светового потока (света), "измеряемые" в виде ЕДИНОЙ ВЕЛИЧИНЫ, отображают собой их ЕДИНУЮ волновую природу. Увы, фотоны, как носители светового потока, волной не являются, ибо являются частицами НЕИЗВЕСТНОЙ (не установленной до настоящего времени) природы. НО...частицами, что рассмотрено, обосновано и опубликовано (Дисперсия света: достаточность корпускулярной гипотезы // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. Материалы XXI международной научно-практической конференции (18 февраля 2018 г.), Санкт-Петербург, 2018 г. С. 139 –152.). И в этом смысле построение ЕДИНОЙ ТЕОРИИ ПОЛЯ - является идеей более, чем не реальной. 4. Здесь необходимо учесть, что сам Эйнштейн поставил под вопрос доказанность волновой природы фотона. 5. Приведение размышлений некоторых ученых об идее неких струн - принципиально к теории не относится, ибо под теорией понимается ЗАКОНЧЕННОЕ кем-либо ПРЕДСТАВЛЕНИЕ о чем -либо. В этом смысле, теории струн - НЕТ. ВЫВОД. Предлагается отредактировать раздел "Актуальность" и увязать его с целью. Подработать ту часть статьи, в которой используется категория "теория", хотя материал в этой части статьи теорией неявляется, а является некими идеями об их возможной полезности без каких либо обоснований. После внесенных изменений, учитывая полезность статьи, ее можно будет опубликовать в журнале. Тарханов О.В.


19.11.2021, 12:25 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 19.11.2021 Васильев Эдуард Федорович. Отзыв на рецензию. Уважаемый Олег Владимирович! Очень Вам благодарен за Вашу рецензию, интересную и оригинальную точку зрения. Я обязательно изучу материалы, на которые Вы сослались в рецензии. До того, как внести изменения в статью, я прошу Вас рассмотреть те изменения, которые я должен внести в соответствии с Вашими замечаниями: Замечание - Отредактировать раздел "Актуальность" и увязать его с "Целью". Актуальность. До настоящего времени не удается построение единой фундаментальной теории устройства Вселенной - единой теории поля, которая объединила бы все взаимодействия элементарных частиц, включая гравитационное. Начало работ над этой теорией относится к 1916 г., когда А.Эйнштейн поставил целью создание единой теории поля, которая объединила бы теорию электромагнитного поля Д.Максвелла и его теорию гравитации. В рамках рассматриваемой темы использованы материалы, полученные при создании фундаментальных физических теорий Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна и разрабатываемой современной физической теории поля - теории струн. Цели. Проанализировать основы создания фундаментальных физических теорий Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна, оценить роль эксперимента в их создании, рассмотреть особенности и реальность осуществления разрабатываемой теории струн, претендующей на роль единой теории поля. Замечание - Подработать ту часть статьи, в которой используется категория "теория", хотя материал в этой части статьи теорией не является..." Эта часть статьи начинается со слов "Это послужило началом жизни теории струн, которая начала интенсивно развиваться в 1980 годах" [23,24,25] Изложить в редакции "Это послужило началом разработки теории струн, которая начала интенсивно развиваться в 1980 годах и продолжается в настоящее время"[23,24,25]. Далее в тексте, где ссылка "теория струн" везде указать "разрабатываемая теория струн". Если Вы не имеете возражений я внесу эти изменения. С уважением. Э.Васильев


19.11.2021, 16:13 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: В разделе АКТУАЛЬНОСТЬ после слов "До настоящего времени не удается построение единой фундаментальной теории устройства Вселенной" следует поставить точку. После точки добавить: "Эйнштейну представлялось, что проблема может быть решена через единую теорию поля,которая объединила бы теорию электромагнитного поля Д.Максвелла и его теорию гравитации. Но ему это не удалось. К тому же появились исследования, из которых следует что между скоростью распространения электромагнитных волн и скоростью распространения света общим является не их единая ФИЗИЧЕСКАЯ сущность, а формальное совпадение величин скоростей этих разных по сути носителей". Затем продолжить в вашем духе. Возможно, категорию "Цель" убрать. И заменить ее на слова после описания "Актуальности": "Представляется, что описание основных вех по созданию теорий от Ньютона до идеи о струнах позволит читателям увидеть те нюансы, которые обычно скрываются при изучении отдельных теорий и внести в будущем свой вклад в развитие представлений о сущности вселенной и происходящих в ней явлений". Замечание. Вполне ясно, что часть актуальности ПО ФОРМАЛЬНОМУ СОВПАДЕНИЮ скоростей ЭМВ и СВЕТА должна быть обоснована вашей ссылкой на статью о достаточности корпускулярной теории света. Ибо корпускула - не есть волна.


19.11.2021, 22:47 Кошкин Юрий Александрович
Отзыв: Не соглашусь с мнением автора, что в настоящее время в процессе познания физических секретов природы польза от эмпирии главенствует. Совсем недавно математизация наблюдательных и экспериментальных данных позволили создать великие ОТО и квантовую механику. Только благодаря предположениям, сделанным "на кончике пера" из этих теорий, были открыты приоритетные направления экспериментальных исследований. Успешный поиск бозона Хигса, гравитационных волн, "увлечения" пространства вокруг вращающихся тел и др. были бы немыслимы без вложения многомиллиардных вложений в испытательное оборудование, а без убедительных научных обоснований таких вложений и не выделили бы. Конечно можно сказать, что финансовые вопросы носят второстепенный характер и не имеют отношения к принципиальной оценке, что же всё - таки первично в физике в настоящее время? Соглашусь с этим. Попытаюсь объективно проанализировать достижения эмпирии в 21 веке. По большому счёту это только экспериментальное подтверждение явлений, уже ранее "открытых" теоретическим путём (бозона Хигса и др.). Принципиально новых явлений в результате экспериментальных работ практически не выявлено! То есть, на мой взгляд, в настоящее время движителем познания природы, в том числе и в части разработки "теории всего", однозначно является математизация и её роль в дальнейшем будет только увеличиваться. А эмпирия будет носить лишь вспомогательный характер, помогая по мере возможности проверять теоретические выводы. Думается, что в процессе углубления в микромир возможности прямых экспериментальных и наблюдательных исследований будет ещё более снижаться, переходя к каким - то косвенным оценкам. Мысленные же эксперименты вообще окажутся полностью неэффективными. Если в целом оценивать статью, то она мне понравилась. Систематизированная, написанная интересно и заслуживающая публикации.


20.11.2021, 5:39 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 20.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Отзыв на рецензию. Уважаемый Олег Владимирович! Большое Вам спасибо за то внимание, которое Вы уделили рассмотрению статьи и справедливые замечания, требующие их устранения. Но у меня к Вам большая просьба согласиться с одним моим уточнением. Цель раздела "Д.Максвелл" показать, что родоначальником теории электромагнетизма является Фарадей, а Максвелл разработал математическую теорию идей Фарадея. Этот раздел статьи не касается рассмотрения единства волновой природы света и электромагнитной волны. Это тема не для статьи в журнал, а для серьезного научного рассмотрения и обсуждения. Поэтому не уместно и не логично затрагивать этот вопрос в "Актуальности", забывая об этом в основном тексте статьи. Если это вызывает у Вас возражение, из текста статьи нужно исключить "cвет представляет собой частный случай электромагнитных волн", а раздел "Актуальность" изменить в соответствии с Вашими замечаниями, не включая предложение по исследованиям различной физической сущности света и электромагнитной волны. С уважением Э.Васильев


20.11.2021, 11:57 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 20.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Отзыв на рецензию Кошкина Юрия Александровича. Уважаемый Юрий Александрович! Спасибо за Ваш отзыв и высказанную точку зрения. То, что Вы, не соглашаясь, называете моим мнением, это не мое мнение, а основы создания фундаментальных теорий, базы современной физики. Но, не соглашаясь, Вы сами делаете тот же вывод - "Совсем недавно математизация наблюдательных и экспериментальных данных позволили создать великие ОТО и квантовую механику". Один из основателей квантовой механики Макс Борн, которого трудно обвинить в принижении роли математики при создании фундаментальных теорий, сказал:"Математический формализм оказывает совершенно удивительную услугу в деле описания сложных вещей, но он нисколько не помогает в понимании реальных процессов". Роль математики в создении фундаментальных теорий принизить невозможно. Математика - суть нашего знания о реальном мире, с помощью которой описывается и объясняется любое явление природы. Но для этого математикам должен быть понятен реальный физический процесс этого явления. В физике не может быть отдельно эмпирии и математической теории. Только опыт, наблюдение, эксперимент в сочетании с математическим анализом позволяет предсказывать явление природы. Какова бы ни была роль математики, требование к любой научной теории было, есть и остается - теория должна соответствовать фактам. И такое достижение в XXI веке есть - Стандартная модель - величайшее достижение теоретической физики - фундаментальная физическая теория, построенная на эксперименте, в сочетании с математическим анализом. Разработчики современной физической теории Великого объединения - теории струн, используя самую совершенную математику, без понимания реального физического процесса, предполагают срок ее решения не ранее, чем в этом тысячелетии. С уважением Э.Васидьев


20.11.2021, 17:23 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: 1.Против обозначения Фарадея родоначальником теории электромагнетизма возражений нет. 2. Не затрагивая природу электромагнитных волн и светового потока ЧЕРЕЗ равенство их линейных скоростей распространения - ТРУДНО понять усилия Эйнштейна по созданию единой теории поля, ибо он исходил именно из равенства максимальных скоростей двух ранних субстанций.


20.11.2021, 21:53 Кошкин Юрий Александрович
Отзыв: Уважаемый Эдуард Федорович! На первый взгляд с высказыванием "... Только опыт, наблюдение, эксперимент в сочетании с математическим анализом позволяет предсказывать явление природы..." трудно не согласиться. Но полностью ли оно справедливо в существующих реалиях? Безусловно, приблизительно до 70...80 годов прошлого столетия наблюдательные и экспериментальные исследования были в авангарде поиска научной истины. Даже на примитивном оборудовании обнаруживалась связь явлений электричества с магнетизмом, открывались рентгеновские лучи, радиоактивность, деформация (искривление) пространства вблизи Солнца, новые частицы и многое другое. Естественно, что при обилии открытий их объяснение в рамках математических моделей запаздывало. Однако постепенно были выработаны теории (ОТО, квантовая механика и др,), позволяющие не только объяснить обнаруженные явления, но и предсказать новые эффекты. После этого роль наблюдательных и экспериментальных исследований как авангарда поиска научной истины была утеряна. Конечно эмпиризм оставался важной составной частью, но его роль стала вспомогательной. В настоящее время приоритет направлений проведения экспериментов и их финансирование диктуется исключительно нуждами математических моделей. Как я уже ранее писал, никаких принципиально новых открытий в 21 веке экспериментальные исследования не выявили. Они лишь подтверждали (или не подтверждали) эффекты и явления, уже предсказанные теоретическим путём. В части разработки "теории всего" роль экспериментальных исследований будет, скорей всего, ещё более низкая, так как необходимо будет идти в глубь микромира, к планковским величинам, где возможности эксперимента крайне ограничены. О каком опыте, наблюдениям и экспериментам может идти речь, если, например, для достижения требуемых величин энергии соударения частиц на БАКе нужно будет построить его размером с Солнечную систему? Понятно, что в идеале каждая гипотеза должна подтверждаться экспериментом, но к сожалению многие современные гипотезы даже в далёком будущем (или никогда) не смогут быть экспериментально подтверждены, а ограничатся лишь разной степени достоверности косвенных доказательств (теория Большого взрыва, инфляционное расширение Вселенной и многое другое). С этим придётся как-то смириться, хотя до настоящего времени цитата "практика - критерий истины" ещё свежа в памяти многих. Поэтому сейчас и в обозримом будущем в авангарде поиска научной истины будут теоретические разработки гипотез, построенных на математических моделях, подкрепляемые по возможности вспомогательными экспериментами или какими -то другими, в том числе и косвенными, оценками. С уважением.


21.11.2021, 19:03 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: Я уже писал, что у меня нет возражений против указания Фарадея родоначальником электромагнитной теории. Однако, если не указать наличия опубликованных исследований по сущности светового потока, как потока корпускул, а не волн, то будет непонятным, почему Эйнштейну не удалось создать единую картину в виде общей теории. А ведь потому и не удалось, что волна (по Максвеллу) - не есть частица фотон. Они имеют совершенно разную природу и уже поэтому, не сводимы к единой теории поля. Любопытно, но кто-то этот мой комментарий вычеркнул.


21.11.2021, 19:14 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: Тарханов О.В. Я уже в третий раз даю согласие на ссылку на Фарадея, как родоначальника терии электромагнитного поля. Однако без ссылки на эксперименты по установлению корпускулярной природы света будет непонятным, почему Эйнштейну не удалось создать единую теорию поля. Главное препятствие как раз в том, что у электромагнитной волны скорость формально совпала со скоростью распространения фотонов-корпускул. Но почему-то мой отзыв не пропускается.


21.11.2021, 23:05 Радзинский Борис Семёнович
Отзыв: Несмотря на внушительные суммы в десятки миллиардов долларов, выделенных на создание разнообразного испытательного оборудования (БАКа, LIGO и др.) их технические характеристики не позволяют провести экспериментальное подтверждение ряда положений современных теорий и гипотез. Более того, некоторые явления, например сингулярность в "чёрных дырах", исключают даже саму возможность проведения их экспериментальных исследований. Поэтому, если несколько десятилетий назад было затруднительно определить, что же является более эффективным для развития науки, экспериментальные исследования или теоретические изыскания, то в настоящее время становится очевидным что эмпиризм выполняет лишь вспомогательную роль. Ведь даже при увеличении в десятки раз финансирования производства испытательного оборудования, его технический уровень будет неизбежно ограничиваться пока ещё невысоким общим уровнем цивилизационного развития. А ведь для экспериментального определения (подтверждения) хотя бы путей создания объединительной "теории всего" потребуется оборудование с многократно лучшими, чем сейчас, характеристиками, возможность создания которого не просматривается даже в очень отдалённой перспективе. Мне не очень нравится противопоставлять математический рационализм с эмпиризмом, но если их сравнивать по эффективности (предсказанию новых явлений в природе, эффектов, свойств и пр.), то в настоящее время в поиске научной истины безусловно лидирует первый. Поэтому, по моему оценочному суждению, высказанное мнение автора, что "...на вопрос – что в физике первично – ответ в пользу эмпирии." представляется ошибочным на данном этапе развития науки. Подчеркну, что я при этом не отрицаю правильность банальных фраз типа "Теория должна соответствовать фактам" или "В физике не может быть отдельно эмпирии и математической теории".


22.11.2021, 10:11 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 22.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Отзыв на рецензию Тарханова Олега Владимировича. Уважаемый Олег Владимирович! Я с большим вниманием и уважением отнесся к Вашим замечаниям и очень не хотел вступать с Вами в полемику и предложил, по моему мнению, хороший вариант, как учесть Ваше замечание.Но,как я понял Вы это не принимаете. Вы утверждаете, что фотоны волной не являются, так как являются частицами, что опубликовано в статье "Дисперсия света: достаточность корпускулярной гипотезы", на которую Вы предлагаете мне сослаться с теми же утверждениями, хотя в моей статье эта тема не рассматривается. Уже давно в современной физике это не гипотеза, а аксиома - свет - есть материальный объект, обладающий как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Двойственность природы света получила название корпускулярно-волнового дуализма, который впервые после Ньютона, считавшего, что свет-это поток частиц, доказал Томас Юнг в 1803г.знаменитым экспериментом с двумя щелями, подтвердившим волновые свойства света. В 1873г. Джеймс Максвелл опубликовал теорию электромагнитного поля, доказавшим существование электромагнитных волн, частным случаем которых является свет. В двадцатых годах ХХ века Луи де Броль доказал, что не только фотоны, но и любые другие частицы наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами. Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте, механизм которого был раскрыт А.Эйнштейном. Волновые свойства света проявляются при гравитационном отклонении света, открытым А.Эйнштейном в Общей теории относительности. Но классическая физика не могла объяснить этой двойственности. Ответ и объяснение этой двойственности представила квантовая механика с открытием принципа неопределенности Гейзенберга. Одностороннее представление о свойствах света является неправильным. Свет одновременно обладает свойствами частиц и свойствами волны, которые в различных физических процессах проявляются в различной степени. С Вашего разрешения я вношу в статью все изменения, согласованные с Вами, кроме одного по указанной выше причине. С уважением


22.11.2021, 10:51 Ситнев Николай Владимирович
Отзыв: Думается, что путь движения от эмпирии к "теории всего" будет непродуктивен от слова совсем. Начиная с того, что нет и ещё очень долго не будет испытательного оборудования с требуемыми техническими характеристиками и заканчивая тем, что совершенно неясно, как правильно выстроить стратегию экспериментальных работ. То есть какие исследования выполнять в первую очередь, какими критериями руководствоваться при оценке многочисленных промежуточных результатов и пр. Ведь это не будет столь очевидным, как например в случае перемещения магнита относительно проводника, прямой результат которого сразу же ясно указал на наличие какого-то нового для 19 века явления.


23.11.2021, 6:37 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 23.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Ответ на отзыв Радзинского Бориса Семеновича. Уважаемый Борис Семенович! Из Вашего заключения я понял,что основное внимание Вы уделили моему обращению к Кошкину Юрию Александровичу, а не статье. Если Вы найдете возможным внимательно прочесть статью, то Вы нигде не найдете противопоставления математического рационализма и эмпиризма, что также "мне не очень нравится", как и Вам. Вы нигде не найдете подтверждения Вашему "оценочному суждению мнения автора, что " в физике первично - ответ в пользу эмпирии". А Вы найдете попытку разобраться в истоках создания фундаментальных физических теорий, базы современной физики, анализ которых показывает, что первичным от Галилея до Эйнштейна являлись эмпирически найденные свойства явлений природы. Вы найдете, что "ответ в пользу эмпирии" касается физики периода от Галилея до Эйнштейна - "до настоящего времени", которое Вы в Вашем рассуждении представили в своей интерпретации. А вот дальше большой вопрос, который определяет название статьи и на который хочется получить ответ. Я ответа не знаю. Вы считаете, что Ваше безапеляционное суждение - "в настоящее время в поиске научной истины безусловно присутствует первый" - дает на него ответ? Может быть Вы можете показать эту "безусловность" в виде рожденных новых физических теорий? Может быть Вы имеете ответ на вопрос - почему разработчики теории струн не видят ни в этом, ни в следующих поколениях физиков-теоретиков ее решения? Может быть Вы знаете, как без понимания физических процессов и структуры математически описать явление природы? И не следует объяснять существующее ограничение эксперимента "еще не высоким уровнем цивилизационного развития". Реальный эксперимент достиг уровня не возможности обеспечения потребностей теоретической физики не из-за не высокого уровня развития, а из-за не реальности и не возможности, в принципе, создания оборудования, обеспечивающего эксперимент, повторяющий этапы рождения Вселенной в земных условиях. Понимая безусловность лидерства математического рационализма, очевидно, Вы знаете ответы на эти вопросы - будет очень интересно узнать на них ответы. С уважением


23.11.2021, 10:57 Радзинский Борис Семёнович
Отзыв: Уважаемый Эдуард Федорович! Ваше высказывание в статье "А до настоящего времени, на вопрос – что в физике первично – ответ в пользу эмпирии." я понял как то, что в поиске научной истины Вы приоритет отдаёте эмпиризму. Здесь бы ещё отметил, что изложение следующей за высказыванием фразы "Движущей силой природы являются физические принципы, в основе которых лежит эксперимент." представляется неудачным. Если понимать её буквально, то она означает, что при отсутствии экспериментов природа теряет движущую силу. Возможно стоит эту фразу уточнить. Своё мнение о безусловном лидерстве математического рационализма перед эмпиризмом попробую обосновать на конкретном примере. Из решений уравнений, разработанной теоретическим путём ОТО, следует наличие в природе ряда крайне необычных свойств и эффектов, таких как деформация пространства, его "закручивание" вокруг вращающихся тел, наличие в нём гравитационных волн, изменение скорости течения времени и др. Конечно нельзя утверждать, что никогда бы большинство этих явлений не были обнаружены чисто экспериментальным путём, но трудно оспорить, что это бы произошло намного позднее. Сравнил бы математический рационализм с путеводной звездой, освещающий скрытые тайны природы, и подсказывающей перспективные направления экспериментального исследования (подтверждения) этих тайн. Подобных примеров можно привести множество (предсказание существования нейтрино, бозона Хигса, нейтронных звёзд, "чёрных дыр" и др.) и не видно причин, что процесс разработки "теории всего" будет принципиально иным. Поэтому считаю, что это даёт основание считать, что математический рационализм более эффективен в поиске научной истины чем эмпиризм. Это, как я уже написал, моё оценочное суждение, которое по возможности обосновал (в том числе и в первом отзыве), что не позволяет назвать его безапеляционным, в чём Вы меня упрекнули. Показались ли эти обоснования достаточными, совсем другой вопрос. С уважением.


23.11.2021, 16:12 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: Тарханов О.В. Уважаемый Эдуард Федорович! Ваше выражение от 22.11.21: "Одностороннее представление о свойствах света является неправильным. Свет одновременно обладает свойствами частиц и свойствами волны, которые в различных физических процессах проявляются в различной степени.", высказано вами ДО ПРОЧТЕНИЯ моей статьи или ПОСЛЕ? Если ДО, то причем здесь я. Если после, то ОБЯЗАНЫ доказать (обосновать), что в прочитанной вами статье о достаточности корпускулярных предсталений допущзена ошибка. В этом случае я с ОЧЕНЬ большим удовольствием ознакомлюсь с вашими доводами, чято в моей статье ДОПУЩЕНА ошиька (в вашей интерпретации - термине "неправильно"). Если же вы не читая статьи просто так высказали ваше мнение - то это и есть неправильное отношение к моему замечанию и изложенным в статье доваодам. Ведь в статье рассмотрены те ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ эксперименты, которые, чкобы, подтверждали ДУАЛИЗМ в поведении фотона. Поэтому, рекомендую прочесть статью и изложить, что же в ней неправильного. До этого момента я не смогу согласиться с вашим, ЗАМЕТЬТЕ, некорректным ответом.


23.11.2021, 20:23 Алёшин Борис Николаевич
Отзыв: В статье приведено много интересных фактов. Однако в ней отсутствует самое главное - хотя бы малейшая научная новизна. Автор лишь ограничился мечтами о приходе нового мыслителя. Для статьи, претендующей на публикацию в научном журнале, этого явно недостаточно.


24.11.2021, 12:55 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 24.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Ответ на отзыв Тарханова Олега Владимировича. Уважаемый Олег Владимирович! Почему Вы сразу не сказали, что это Ваша статья? К чему были эти загадочные:"...должна быть обоснована вашей ссылкой на статью о достаточности корпускулярной теории света". URL источника Вы не сообщили, самостоятельный поиск по указанным Вами данным был безуспешен. Никакого отношения к Вашей статье "одностороннее представление скорости света является неправильным" не имеет. Я высказывал не свое мнение, а существующее положение квантовой механики. Прошу меня извинить, если бы я обошелся без этой формулировки, у Вас бы не было возражений. Я - не специалист и поэтому что-то Вам доказывать или оценивать Ваш вклад в корпускулярную теорию света, ссылаясь на Вашу статью, при всем своем уважении к Вам, я не могу. С уважением


25.11.2021, 11:32 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 25.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Ответ на отзыв Радзинского Бориса Семеновича. Уважаемый Борис Семенович! Спасибо Вам за обстоятельный ответ. Завидую Вам белой завистью - на заданный мной вопрос Вы имеете ответ, а я нет. Может быть, если бы Вы ответили на мои вопросы к Вам в прошлом обращении, я бы приблизился к Вам по пониманию. Для подтверждения приоритета математического рационализма Вы привели не совсем удачный пример - "Из решений уравнений, разработанной теоретическим путем ОТО..." До разработки Общей и Специальной теории относительности Эйнштейн проводил в своем воображении мысленные эксперименты и осмысливал их до тех пор, пока физические процессы и принципы не становились ему кристально ясными. Только после этого он приступал к разработке теории. Первичным в разработке уравнений ОТО был не математический рационализм. Эйнштейн сам это подробно объяснил в своей книге "Эволюция физики. Развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов". Если Вас это заинтересует - URL - Эволюция физики. djvu-Эйнштейн Альберт - Klex.ru. То, от чего Вы меня предостерегали - противопоставления математического рационализма и эмпиризма - Вы сами позволили это себе - "математический рационализм более эффективен в поиске научной истины, чем эмпиризм", хотя до настоящего времени нет ни одного этому подтверждения при разработке состоявшихся фундаментальных физических теорий. Если "не видно причин, что процесс разработки "теории всего" будет принципиально иным",ответьте, пожалуйста, сначала себе, а потом мне, на мой вопрос в прошлом к Вам обращении. В период неразрешимых противоречий с механикой Ньютона Эйнштейн задал вопрос - А можно ли объективно оценить ситуацию и найти выход, находясь в рамках классической физики? Эволюция физики. Какой она будет от первоначальных понятий до состоявшихся теорий? С уважением.


26.11.2021, 9:25 Нечаев Алексей Вячеславович
Отзыв: Уважаемый Васильев Эдуард Федорович! Вы писали в ответе Тарханову О.В. : " В период неразрешимых противоречий с механикой Ньютона Эйнштейн задал вопрос - А можно ли объективно оценить ситуацию и найти выход, находясь в рамках классической физики?" Считаю, что противоречия были разрешимы в рамках классической физики. Необходимо было переходить к производным от выявленного И. Ньютоном закона и составлению рядов - то есть к закону близкодействия. Меня интересует вопрос : "Существовал ли во времена И. Ньютона необходимый математический аппарат или он над ним работал." Не мог И. Ньютон не понимать, что гравитация действует еще и приливными силами, зависящими от расстояния, времени и скорости вращения тел. С уважением!


26.11.2021, 9:27 Нечаев Алексей Вячеславович
Отзыв: Уважаемый Васильев Эдуард Федорович! Вы писали в ответе Тарханову О.В. : " В период неразрешимых противоречий с механикой Ньютона Эйнштейн задал вопрос - А можно ли объективно оценить ситуацию и найти выход, находясь в рамках классической физики?" Считаю, что противоречия были разрешимы в рамках классической физики. Необходимо было переходить к производным от выявленного И. Ньютоном закона и составлению рядов - то есть к закону близкодействия. Меня интересует вопрос : "Существовал ли во времена И. Ньютона необходимый математический аппарат или он над ним работал." Не мог И. Ньютон не понимать, что гравитация действует приливными силами, зависящими от расстояния, времени и скорости вращения тел. С уважением!


26.11.2021, 11:18 Радзинский Борис Семёнович
Отзыв: Уважаемый Эдуард Федорович! Я пытался донести до Вас свою мысль, что ни мысленные эксперименты, ни многовековой человеческий опыт не способны раскрыть контринтуитивные, крайне необычные явления в природе, такие как, например, "закручивание" пространства вокруг вращающихся тел и многое другое. Лишь только математический рационализм позволил определить необходимые требования к техническим характеристикам испытательного оборудования, которое способно подтвердить (обнаружить) существование гравитационных волн, нейтрино, бозона Хигса и др., предсказанных опять же теоретическим путём. Поэтому я и сделал вывод о безусловном лидерстве математического рационализма перед эмпиризмом в настоящее время и в обозримом будущем, так как возможности экспериментального оборудования будут очевидно всё больше и больше отставать от требуемых. Если Вы не способны этого понять и поэтому испытываете ко мне "белую зависть", то пусть будет так. Наверное большая доля истины в этом высказывании есть, хотя конечно Вы в это вкладывали совсем другое. Мне же, наполнение обсуждения натужным сарказмом представляется неинтересным, а само оно становится не продуктивным. Поэтому со своей стороны его прекращаю. С уважением.


28.11.2021, 10:27 Васильев Эдуард Федорович
Отзыв: 28.11.2021 Васильев Эдуард Федорович Ответ на отзыв Радзинского Бориса Семеновича. Уважаемый Борис Семенович! О финальной стадии нашей дискуссии сожалею. За оценку не способности воспринимать Ваши утверждения, без ответов на вопросы, спасибо. Неприемлимость противопоставления эмпиризма и математического рационализма очевидна. Роль и значение математического рационализма в научном познании не требует чьих-либо доказательств. Но что делать, когда не работает ни то, ни другое, когда "лидерство математического рационализма перед эмпиризмом в настоящее время и в обозримом будущем" не проявляет себя? Главная нерешаемая проблема теоретической физики. Единая теория поля. Теория струн. Реальный эксперимент не возможен. Математический рационализм не в состоянии использовать свои преимущества в такой ситуации, так как для этого необходимо понимание структуры и физической сущности геометрии пространства-времени на планковских масштабах, которого нет. Один из создателей теории струн не только "не знает каковы фундаментальные уравнения теории струн, но даже не знает существуют ли они вообще". Один из авторов теории струн более оптимистичен и верит, что успех теории струн придет в этом тысячелетии.Значит, есть проблема и, возможно, заключается она не в математике? Получается замкнутый круг - для понимания структуры и физической сущности нужен эксперимент, который не возможен, а без этого понимания математика описать явление природы не может. Я и хотел обсудить и узнать Ваше понимание, но Вы этот вопрос, как и другие обошли вниманием и не стали отвечать, превратив дискуссию в монолог, что, действительно не интересно, не продуктивно и лишено смысла продолжать. С уважением


28.11.2021, 15:50 Тарханов Олег Владимирович
Отзыв: Уважаемый Эдуард Федорович! 1.Причем здесь факт, что вы не знали ФИО автора статьи об опытах? Суть и следствия опыта - не зависят ОТ ФИО. Поскольку статья вышла много позже "ДУАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ", то вы, как пишущий на темы, в которых задевается вопрос, просто ОБЯЗАНЫ рассмотреть новые результаты. 2. Против дуальности выступил Эйнштейн (читайте статью). Это вовсе не обозначает, что что вы , ссылаясь на авторитность неких мнений, НЕ ДОЛЖНЫ ЧИТАТЬ о результатах новы экспериментов. Но если вы найдете ссылку о том, что новые результаты только тогда можно УПОМИНАТЬ, когда их признают АВТОРИТЕТЫ прошлого, то я с УДОВОЛЬСТВИЕМ ознакомлюсь с этой глупостью. 3. Вам предлагают прочитать не для того, чтобы затратили свое время, а для того, чтобы поняли, что относящиеся к теме СТАТЬИ - надо читать и .... критиковать, как это делали Планк, Эйнштейн и прочие авторы. 4. Ваш демонстративный отказ - о многом говорит - вы ПРОСТО "стеснительный" человек. 5. Без учета обоснованных мной замечаний - статья теряет ту прелесть, которую я отметил в начале после ознакомления с ВАШИМ трудом, не задаваясь вопросом: ВЫ авторитет, или никто.


Оставить комментарий


 
 

Вверх