Новые публикации
Опрос
Был ли у вас такой опыт?
 

Самые популярные статьи
Материалы с сайта
Главная Исследования
Индекс материала
Устройство Вселенной 1. Современная физика об устройстве Вселенной
Теория суперструн
Большой Взрыв

 

Нижеприведенная статья представляет собою обзор основных концепций современной физики о строении Мироздания. Данная работа – прекрасный подарок для не-физиков, за что мы искренне благодарим автора статьи.


Часть 1

Современная физика об устройстве Вселенной.

Причину всех естественных явлений постигают при помощи соображений механического характера, в противном случае приходится отказаться от всякой надежды когда – либо и что-нибудь понять в физике. 
Гюйгенс. Трактат о свете.

Устройство Вселенной

У кого-то из современных фантастов, кажется, у Станислава Лема, есть одно интересное наблюдение. Предположим, когда-нибудь будет создан суперкомпьютер, позволяющий моделировать физический мир, создавать то, что теперь называется "виртуальная реальность" - с такой степенью реализма, что она, эта моделируемая реальность, будет практически неотличима от действительности.

Предположим, этот мир виртуальной реальности будет населен некими компьютерными жителями, моделями настоящих людей, столь совершенными, что удастся смоделировать не только логику и интеллект, но также чувства и эмоции, радости и огорчения, добро и зло.

Оставив пока вопрос о реализуемости такой модели в стороне, попробуем рассмотреть другую проблему. Смогут ли компьютерные жители понять, что они являются моделями, живущими внутри модели? Что воздух, которым они дышат, чувства, которые они испытывают, цветы, которыми они любуются, - все это не что иное, как взаимодействие электрических импульсов, реально существующих внутри компьютера, принадлежащего к совсем, совсем другому миру? И если компьютерные жители поймут, что их мир – только модель, что им после этого делать?

Во-первых, отвечает фантаст, жители модели, скорее всего, смогут разобраться в том, что их мир – это модель, в сущности, лишенная материальных свойств. Возможно, для этого понадобятся годы размышлений и тонких экспериментов, но жители модели, скорее всего, рано или поздно столкнутся с противоречиями в структуре модели, с ее неполнотой и ограниченностью. Во-вторых, эти "люди" столкнутся с проблемой детерминизма модели и собственного поведения в рамках этой модели. Речь идет о свободе воли.

Развитие современной физики XX века на протяжении почти ста последних лет вело к тому, что мир, в котором мы живем, является, по-видимому, разновидностью описанной выше модели. Исследование субатомной структуры мира, как и создание космологических теорий построения вселенной, привели к констатации следующего факта. Действие ньютоновской механики, ограничено наблюдаемой частью известного нам "физического" мира. Углубляясь в структуру модели, физика сталкивается с необычными краевыми эффектами, делающими мир замкнутым с точки зрения возможности его научного познания. Создается ощущение того, что модель заканчивается, дальше идет просто компьютерный код, неясно воспринимаемый нами как сеть энергетических взаимодействий, происходящих вне пространства и времени.

На субатомном уровне, граница модели характеризуется неопределенностью. К ужасу физиков и философов, само понятие "существования" частицы в некоторой точке пространства, как и понятие пространства, теряет смысл. Кажется, что и материя, и пустое пространство динамически создаются, синтезируются в процессе энергетических взаимодействий, порождаемых фактом наблюдения материи. Вещество, поле, пространство, энергия – все это может рассматриваться как различные проявления единого и единственного во вселенной процесса круговорота энергии, происходящего по единому и единственному закону.

На космологическом уровне, граница модели характеризуется тем же слиянием материи, пространства и времени в единый вещественно-пространственно-временной континиум, где все неразрывно связано между собой – пространство, время, вещество, поле – все, что ранее считалось независимыми переменными модели. Оказывается, что все переменные могут быть, в конечном счете, сведены к единственной переменной. Физические уравнения, которые должны были бы описывать динамику континиума, превращаются в тождества, физические переменные, такие как время и пространство, сокращаются, разлагаются, сводятся к единственной переменной, не имеющей явного отношения к реальному миру. Приходится говорить об "энергии", существующей вне времени, пространства и материи, точнее, порождающей эти понятия, которые оказываются на самом деле лишь субъективными формальными параметрами, имеющими ограниченный физический смысл лишь на некотором небольшом промежутке модели, попадающем под становящиеся эмпирическими описания классической физики.

В классической физике, энергия соотносится с материальным телом, или, на худой конец, с физическим пространством, где она проявляется в виде поля, электромагнитного или гравитационного.

В современной физике, материальный объект представляется в виде более или менее стабильного сгустка энергии, то есть состоит из энергии. Пространство создается материальными объектом и не существует отдельно от материального объекта. Время сокращается и не имеет реального физического смысла, в лучшем случае – существует как одно из измерений пространственно-временного континиума. Выходит, единственным реально существующим физическим объектом реального мира является энергия. Но что такое энергия, если она никогда, даже в классической физике, не рассматривалась как абсолютная величина, а лишь относительно, как изменение самой себя?

Энергия – это абстракция. И если физическая модель реального мира сводится к абстракции, то чем этот мир является на самом деле?


Современная физика весьма трудна для понимания, поскольку основана на абстрактных моделях, не имеющих естественной интерпретации в терминах человеческого языка, предназначенного для описания явлений, доступных для наблюдения. В принципе, однако, даже столь обыденные вещи, как гравитация, электричество и магнетизм тоже достаточно трудны для описания и философского осмысления. Недаром Максвелл, разработавший теорию электродинамики, рассматривал электрическое поле как колебания мирового эфира, существование которого отрицается современной физикой. Не так давно, несколько столетий назад, явления термодинамики приписывались существованию гипотетического газа, теплорода, который в реальности оказался не более чем движением молекул в веществе.

Наука же, как метод расширения наших знаний о природе вещей, развивается в полном соответствии с законом, известным как "бритва Оккама". Этот закон гласит: не следует преумножать сущности без необходимости. Нужно обходиться минимальным числом физических понятий, поскольку то, что кажется самостоятельной сущностью, может оказаться на деле лишь частным проявлением других сущностей. Газ теплород оказался проявлением механического движения молекул в веществе. Мировой эфир оказался проявлением свойств электромагнитного поля, когда электричество порождает магнетизм, а магнетизм – электричество. Материя оказалась проявлением энергии, проявляющейся в форме волновых пакетов вероятности в пространстве. Пространство оказалось средой проявления энергетических взаимодействий между наблюдателем и наблюдаемым. Скальпель Оккама оказался столь беспощадным, что не оставил вокруг ничего, за что может зацепиться человеческое сознание.

Как хорошо обстояли дела в физике еще каких-то сто лет назад! Казалось, все задачи уже почти что решены, осталось лишь прояснить некоторые незначительные проблемы в оптике и в электромагнитной теории...

В декартовом пространстве, являющемся абсолютным, неизменным и вечным, перемещались твердые ньютоновские шарики неуничтожимых и неделимых электронов. Свет и электромагнитные волны пронизывали пространство, наполненное абсолютно упругим и неуничтожимым эфиром. Космические тела, Солнце и планеты двигались в полном соответствии с законами небесной механики. Весь реальный мир прекрасно описывался и вел себя почти в полном соответствии с изящными идеализированными моделями, в которых материя, энергия и пространство искусно играли свои роли, не мешая друг другу. Однако, результаты опыта Майкельсона-Морли, пытавшихся установить изменение скорости света под воздействием "эфирного ветра", поставили под сомнение реальность существования эфира. Скорость света в направлении движения Земли и в обратном направлении оказались одинаковыми, хотя должны были бы отличаться хотя бы на 30 км/с – скорость движения Земли вокруг Солнца, не говоря уже об ожидаемом воздействии "эфирного ветра".

В других областях физики дела также обстояли не лучшим образом. Электроны, эти классические ньютоновские частицы, вдруг начинали вести себя как волны, огибая препятствия дифракционной решетки. Напротив, свет, который должен был бы вести себя как классическая волна, в черенковских опытах фотоэффекта обнаруживал корпускулярные свойства.

Казалось бы, что мешает физическому миру соответствовать пусть не классическим законам ньютоновской механики, но хотя бы каким-то общим философским концепциям, в которых материи, пространству и времени отведены определенные, вполне различимые места. Тело состоит из молекул, молекулы – из атомов, атомы – из ядер и электронов, ядра – из протонов и нейтронов, нейтроны – из протонов и электронов, протоны и электроны – из кварков, кварки – из ... Пусть даже мир окажется бесконечно дробимым, это не нарушит еще гераклитовской философской концепции о том, что материя – это то, из чего состоит мир. Что каждая из частиц, из которых состоит материя – это самостоятельная сущность, способная взаимодействовать с другими отдельно, самостоятельно существующими частицами.

Сегодня число так называемых "элементарных частиц" перевалило за несколько сотен. По мнению физиков, ни одна из этих частиц не является элементарной. Взаимодействуя друг с другом, частицы превращаются в энергию, из которой затем возникают другие или такие же частицы. Например, после столкновения двух электронов, они могут остаться двумя электронами, или превратиться в набор каких-небудь мезонов, антипротонов, лямбда-гиперонов и т.д., так что какие-то характеристики до столкновения будут в совокупности количественно равны этим характеристикам после столкновения (масса, заряд, спин и т.д.). Но, тем не менее, все эти характеристики являются скорее некоторым абстрактным формализмом, чем проявлением реальных физических свойств.

Предположим, две частицы сталкиваются в пространстве и разлетаются в разные стороны. В соответствии с современными физическими представлениями, частицы после столкновения будут иными, отличными от тех, которые предшествовали столкновению. Если бы мы пометили одну из частиц до столкновения, мы бы не нашли ее после столкновения. Пара (p1,p2) превращается в некоторое количество энергии (p1+p2), из которой затем порождается две новых частицы (е,е).

Строго говоря, мы не можем пометить частицу никаким способом. Ведь любая элементарная частица, согласно современным представлениям, является волновым пакетом, а волну пометить нельзя. Таким образом, мы можем рассматривать материальный мир как некоторую волновую картину, как рябь на воде, как множество бликов на поверхности моря. Только вот где находится это море и из чего состоит? Что за солнце отражается в этом море? Что за ветер поднимает эту рябь?

Некоторые философы пытаются вернуться к понятию мирового эфира. Как философская концепция, эфир мог бы послужить хотя бы какой-то материальной подложкой физического мира, но эфир не вписывается в рамки существующих физических моделей. По крайней мере, современная физика в эфире не нуждается, и концепция эфира не может устоять под воздействием "бритвы Оккама" физической науки.

С точки зрения современной физики, поле, или полевое взаимодействие – это обмен виртуальными частицами, движущимися со скоростью, превышающей скорость света. Электрические заряды притягиваются, обмениваясь виртуальными фотонами. Ядерное, или сильное взаимодействие обусловлено обменом более тяжелыми частицами, бозонами (?). Поэтому, оно действует на более коротком расстоянии и со значительно большими "силами". До сих пор неясно, какие "частицы" обуславливают существование гравитационного поля. Поиск гравитонов, медленных частиц с огромной массой, продолжается во всем мире, пока безуспешно. С другой стороны, гравитацию пытаются рассматривать не как поле, а как одно из фундаментальных свойств пространства-времени – его способность к искривлению под воздействием массы.

Что такое пространство? Это сеть возможных состояний вокруг физического объекта, то есть сгустка энергии. Там, где нет объекта, пусть в виртуальном проявлении, там нет и пространства.

Но, как же быть с нашими обычными представлениями о декартовом трехмерном пространстве, в котором проявляется, существует весь материальный мир? Ответ прост. Декартово пространство, очевидно, является некоторой математической абстракцией, наряду с другими возможными метрическими и неметрическими пространствами. В каких-то границах, эта абстракция хорошо описывает физическую реальность. Однако если расширить эти границы за пределы микро- и макромира, декартова модель пространства перестает соответствовать реальности. Абстракция, к которой мы так привыкли, имеет ограниченные пределы реализации. Физический мир неоднороден в смысле масштабируемости физических и даже геометрических законов. В космологии, параллельные линии смыкаются в местах скопления звездного вещества, искривляющего саму структуру физического пространства. В микромире, понятие пространства, ввиду релятивистских скоростей, близких или превышающих скорость света, вообще "схлопывается" в нульмерность (какие линии? Какая параллельность?)...

Однако, современная физика предостерегает: все эти "ужасы" мира моделей микромира и космологии никак не ставят под сомнение истинность и точность классических физических и геометрических моделей построения наблюдаемой части мира. Квантовая релятивистская механика и общая теория относительности не отменяют и не запрещают законы Ньютона, уравнения Максвелла и другие достижения классической физики. Никто из физиков не требует сжигать школьные учебники и уничтожать наглядные пособия, демонстрирующие опыты Майкла Фарадея...

А вот с философскими концепциями дело обстоит несколько иначе. Возможно, следовало бы устроить ревизию старых учебных пособий по философии, а в новых изданиях вместо термина "бытие" использовать "майя"- иллюзия реальности... В самом деле, ни одна из существующих философских моделей не может удовлетворительно описать проблему нелинейности, немасштабируемости физических законов и структуры материи. Никто не предполагал, что один и тот же мир на разных уровнях рассмотрения может быть настолько разным...

Искусственность концепции – вот что, прежде всего, бросается в глаза при рассмотрении современных физических представлений о реальном мире. Объяснением этой искуственности может быть тот факт, что существующие физические модели не вполне верны или, по крайней мере, весьма фрагментарны, чтобы составить одну, общую, цельную философскую картину мира. Другим возможным объяснением этой искуственности может быть упомянутая в самом начале компьютерная метафора модели мира как реализация некой абстракной, возможно, даже существующей в иной реальности модели.


Впрочем, интересную интерпретацию идеи "возможных миров" дают Кауфманн и Смолин в одной из своих статей [2]. Следует отметить, что Кауфманн – известный биолог, а Смолин – один из ведущих мировых специалистов в космологии. В статье утверждается, что в мире постоянно порождается множество различных вселенных, лишь некоторые из которых оказываются достаточно стабильными и способными к развитию. Таким образом, происходит как бы селекция, "естественный отбор" вселенных по их способности к существованию. Естественно, поскольку каждая вселенная создает свое собственное пространство существования, вселенные нигде не пересекаются (хотя возможность возникновения вложенных вселенных также не исключена). Таким образом, концепция Бога, создавшего Вселенную, заменяется более "научным" механизмом естественного отбора. Можно отметить, однако, следующее. Допустим, процедура порождения миров происходит бесконечно. Рано или поздно, возникает мир, столь совершенный, что в его силах становится взять на себя роль селекционера-мичуринца, управляющего созданием возможно лучших миров. Как следовало бы назвать такой мир? Однако, все это слишком далеко от предмета рассмотрения.

В конечном счете, задача физики – это констатировать факты и объяснять явления. Обобщать факты и делать выводы о существовании принципов – дело философии. Поэтому, физика не волнует тот факт, что его новые теории ломают существующие философские концепции. Философ, со своей стороны, не склонен доверять современным физическим теориям, ощущая их явную искуственность и неполноту. Давайте подождем, говорят философы, когда вырисуется хоть сколь-нибудь стройная физическая картина, и тогда уже будем делать выводы и обобщения. Но современные физические теории, в самом деле работают, да еще как! Ядерные технологии, современные ускорители, сотни тысяч экспериментов в год – все это базируется на фундаменте современной физики и подтверждает правомерность существующих абстрактных моделей.

И все же, современной физике явно не хватает стройной философской концепции. Кто знает, возможно, именно философия могла бы помочь в решении существующих физических проблем, таких, как теория гравитации и единая теория поля?

 



 

Читайте также

Комментарии   

 
#6 Жора 19.04.2017 10:29
А религиия - не многомиллиардны й бизнес? Веруны бомбят, когда слышат о науке, которая, в отличии от религии, находит доказательства, и предоставляет свои знания совершенно бесплатно, в открытом доступе. А вот если ты хочешь библию почитать - купи. Хочешь свечку поставить - купи. Хочешь водички святой налить - купи бутылку. И ещё не забудь пожертвовать на строительство храма. Лол.
Цитировать
 
 
#5 Доктор Моро 20.11.2015 01:27
Цитирую Здравомыслящий:
Может хватит уже нести эту чушь про "большой взрыв" в массы???!!! Какой канал ни включи, где хоть как-то упоминается Вселенная, галактики и т.д., везде слышишь этот бред про "большой взрыв"... Ничего не было, потом это ничто почему-то вдруг взорвалось и образовалась Вселенная ;) Я понимаю, что это многомиллиардный бизнес для физиков и прочих "учёных" ;) но хватит уже вешать людям лапшу на уши!!!

ПРАВИЛЬНО! Не было никакого "БВ!" Было, есть и будет "Дыхание Брахмы": Вдох-Выдох, Расширение-Сжат ие до опр. Пределов... Вечный круговорот Материи... (См. хотя бы: БАРБАРАШ А.Н. "Жизнь - подарок Вселенной", раздел "Гипотезы о Вселенной")
Цитировать
 
 
#4 Доктор Моро 20.11.2015 01:18
"В принципе, данное сообщение, если оно будет подтверждено, требует внесения определенных, весьма значительных изменений в теорию относительности . Возможно, эти изменения потребуют вернуть в физику понятие эфира". :) Так уже "вернули"! Замечательный учёный из Николаева, ПЁТР ДЕНИСОВИЧ ПРУССОВ, ещё в 1970-е годы начал создавать "Физику Эфира", с безупречной математической базой. В 2004 вышла монография именно с таким названием... Но "учёным" (вернее, "генералам" от совр. науки - правоверным эйнштейнианцам) Истина - глубоко ПОХ!!! А П.Д. Пруссова инквизиторы из РАН и НАНУ негласно определили в число т.н. "фриков" :(
Цитировать
 
 
#3 Здравомыслящий 07.11.2015 16:12
Может хватит уже нести эту чушь про "большой взрыв" в массы???!!! Какой канал ни включи, где хоть как-то упоминается Вселенная, галактики и т.д., везде слышишь этот бред про "большой взрыв"... Ничего не было, потом это ничто почему-то вдруг взорвалось и образовалась Вселенная ;) Я понимаю, что это многомиллиардны й бизнес для физиков и прочих "учёных" ;) но хватит уже вешать людям лапшу на уши!!!
Цитировать
 
 
#2 Виктор 22.02.2015 18:48
Рассуждать об устройстве вселенной понятиями материального мира не корректно, т. к. понятия "РАЗМЕРЫ", "ВРЕМЯ" и т. д., присущи только при наличии материи, а вселенная без привычной нам материи существует по неизвестным нам законам- законам "эфира", наличие которого отвергают подавляющее большинство ученых, т. к. не определились еще что это такое, не доросли.
Цитировать
 
 
#1 ASY-Lviv 29.07.2014 12:01
Мировая физическая мысль смертельно больна коммерцией и поисками мафиозных преимуществ.
Данная статья своей запутанностью и нечёткостью суждений тому доказательство.
Астрофизика последних лет показала, что Солнце внутри пустотело (фото, рентген, июнь 2013 года).
Пятна - прожеги на поверхности нашего светила миллионы лет подтверждают это.
Гравитационный закон притяжения масс планет И.Ньютона фактически оказался в мусорном ведре, однако большая наука продолжает находиться в состоянии молчаливого паралича!
Эксперименты француза Пети с одновременным полётом вращающегося и без вращения металлических шариков (1976г) на более чем 20% расходится с теорией гравитационного взаимодействия И.Ньютона. Почему в статье об этом фундаментальном (для всей науки) противоречии умалчивается?
Научная мафия запуталась - элементарный заряд
продолжает нести свойства неделимости и экспериментальн о доказать обратное всё ещё никому не удалось - кварки в свободном виде принципиально не существуют.... Миллиарды евро
примитивно присвоены клановым интересам и в статье чётко просматривается тенденция их будущего космического роста...Научный ВАЛ не нуждается в талантах!
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить