И хотя это утверждение Герца до сих пор не подвергается никакому сомнению, оказалось, что не физические опыты, а диалектическое мировоззрение приводит к изменению понятийного аппарата классической механики.
В начале 1993 года небольшим тиражом вышла моя книга «Диалектика механики», которая базируется на диалектических началах Аристотеля и предлагает системный аппарат, обеспечивающий построение неньютоновской механики. Работа не имела целью последовательное изложение курса механики или гносеологический анализ ее основ. В ней излагается другая категория начал, новые понятийные и физические представления о взаимодействиях свойств и тел в рамках законов диалектики. Именно начала, обоснованные 2,5 тысячи лет назад и незаслуженно забытые, более того, категорически отрицаемые современной наукой, несут в себе новые для науки представления о законах механики и их физической интерпретации.
Русская механика, как и механика Аристотеля, базируется на категориях диалектики, прямо противоположных механицизму, исходит из абсолютности реального вещественного пространства, времени и движения тел, качественной взаимозависимости и взаимообусловленности свойств, той самой качественной взаимосвязи и взаимообусловленности, которая отсутствует как в классической механике, так и в современной физике. И вэтом основная особенность изложенного материала.
|
|
Вторая особенность заключается в том, что в работе не применяется используемый в физике математический аппарат и в первую очередь математический анализ, а предлагается логико-диалектический метод описания взаимосвязи свойств, обусловливающий количественную и качественную зависимости их между собой. Этот алгебраический аппарат в своей системной взаимосвязи является развитием аппарата Ньютона и подтверждает некоторую тождественность математического подхода к количественному описанию механических взаимодействий.
Третья особенность заключается в использовании геометрического аппарата базирующегося на золотых пропорциях обусловливающих систему динамических взаимосвязей свойств взаимодействующих тел.
Четвертая особенность состоит в том, что работа излагается на основе авторского понимания диалектики Аристотеля.
Новая совокупность понятийных представлений подкрепляется предложением экспериментов, подтвер-ждающих справедливость предлагаемой системы. Существующая же эмпирическая база получает новое понятийное обоснование. Более того, иная совокупность понятий и методология описания физических явлений значительно расширяет рамки механики, распространяя ее на электродинамику, квантовую физику, и, похоже, на термодинамику. То есть позволяет интегрировать все разделы физики в единую русскую механику.
|
|
1. Физика понятий и понятия физики
1.1. Аристотель, Ньютон — две механики
Вклад Аристотеля и Ньютона в развитие механики как основы физики и как науки, охватывающей и объединяющей системно «первопричины природы», не может быть переоценен, хотя оба мыслителя и подошли к ее изложению с различных мировоззренческих позиций. Это различие определилось выбором тех гносеологических и физических принципов, тех начал, которые послужили постулатами и аксиомами, заложенными в основания механики. И именно они ¾ принципы привели в конечном итоге к несовместимости сосуществования механики Аристотеля и механики Ньютона.
Возникшая в глубокой древности и остававшаяся в течение двух тысячелетий практически единственным учением о природе, «Физика» Аристотеля в начале нового времени вошла в противоречие с нарождавшимся научным мышлением и по постановке проблем, и по логике умозаключений, и по использованию результатов научных экспериментов, и по применению математических методов. Но не эти факторы определили снижение влияния ставшего за длительный срок догматом веры учения Аристотеля. Главную роль сыграло коренное противоречие используемого им диалектического метода познания природы механистическому, или более обще — идеалистическому методу, порожденному гносеологическим мировоззрением ученых нового времени. Наиболее ярким представителем нарождающегося типа ученых и стал Ньютон.
Свое произведение «Физика» Аристотель начинает с вопроса о началах. Он пишет [4]: «...для всех начал обще то, что они суть первое, откуда то или иное есть или возникает или познается; при этом одни начала содержатся в вещи, другие находятся вне её».
Сформулированные в виде определения «начала» становятся у него, с одной стороны, понятиями, а с другой ¾ выполняют функции природных законов (последняя формулировка в науке того периода не употреблялась). Следуя от общего к частному, он выводит физические причины и принципы (начала) как следствие рассмотрения сущности вещей и явлений. А вэтом случае отпадает надобность в постулировании начал.
Основной особенностью изложения физики Аристотелем является диалектическое рассмотрение самодвижения и саморазвития природы на базе качественного анализа природных явлений. Причем само изложение делится как бы на две части: в первой исследуются принципы (начала) любых природных сущностей, а во второй ¾ общие проблемы движения. Он считал, что физика как наука должна извлекать истину из природы для физического объяснения явлений материального мира с помощью интуиции и абстрагирования. При этом математика становилась инструментом количественного подтверждения качественных результатов.
К первым началам своей механики Аристотель относит материю и ее свойства, место (понятие «пространство» им не использовалось), время, наличие эфира и отсутствие пустоты, движение и самодвижение тел, их качественное состояние и т.д., а также причины, вызывающие те или иные явления. Это практически те же самые гносеологические категории, которые входят в механику Ньютона и в современную механику. Однако выбранное им значение категорий в своем большинстве противоположно тем, на которых основывается механика Ньютона и современная физика.
Так, понятие «природа» Аристотель относит к началам и разъясняет, что: «...понятие природы имеет двоякий характер: его можно определить как первую материю, лежащую в основе каждого из тел, имеющих в самом себе начало движения, и как форму, поскольку именно форма есть результат и итог всякого движения» [4].
|
|
В понятие «движение» Аристотель включает не только вращение или пространственное перемещение, но и любое возможное превращение или изменение, которые могут происходить с телами. Причем всякое движение у него прив-носится двигателем, а само перемещение имеет характер естественных или насильственных движений. Отсутствует даже намек на возможность движения по инерции.
Своеобразно трактуется им понятие «пространство» (заменяемое понятием «место») как некий наличествующий вещественный объем, в котором тела находятся и относительно которого они перемещаются.
Так же своеобразно излагается понятие времени, включающее прошлое, уже не существующее, будущее, еще не существующее, и узкую переходную грань «теперь», не имеющую длительности. Время не есть движение, хотя и не существует без движения. Вывод — время следует определять как число движения по отношению к предыдущему и последующему.
Я не буду перечислять все начала и относящиеся к ним рассуждения (часть из них приведена в табл. 1), отмечу только, что многие рассуждения отражают ограниченность античной науки, нам непривычны и понимаются с трудом, но большая часть этой физики вызывает восхищение всесторонностью и строгостью и сохранила смысл до наших дней. Несомненно одно — Аристотелева система образует стройную, достаточно завершенную качественную картину. Именно системное представление природы и позволяет нам реставрировать определенную часть начал, установить их место и значение в рамках современных представлений и понятий.
В отличие от Аристотеля Ньютон не был диалектиком. Его мировоззрение формировалось под влиянием теологии и механицизма, отличаясь глубокой религиозностью и ясностью математического мышления. Именно это сочетание позволило ему переосмыслить накопленный экспериментальный и теоретический материал и изложить его в виде теории механики, преобладающая роль в которой отводилась математике. Сле-дуя Галилею, Ньютон стремился к математическому описанию природных явлений, а не к их физическому объяснению.
|
|
При этом физические принципы выводились на основе эмпирических данных и индуктивных умозаключений, а физические гипотезы по возможности заменялись математизированными аксиомами или постулатами. Это обусловило исчезновение качественных зависимостей в описании явлений, отсутствие взаимосвязи свойств в телах, противоречивость постулатов и появление различных представлений о качественно одинаковых процессах.
Поскольку Ньютон полагал, что Земля, как и вся окружающая природа, сотворены Богом и в своем движении подчиняются количественным законам, установленным Всевышним, задача науки заключалась в том, чтобы «...найти такие начала, которые были бы совместимы с верой людей в Бога...». И поэтому если какие-то явления или взаимодействия не согласуются качественно (например, существование эфира не влияет на движение тел в нем), то так оно и было задумано Творцом, и это надо принимать как данность, хотя и стремиться понять механику этой данности. Гносеология механицизма предполагала существование не связанных свойств и явлений, их самостоятельность, возможность при некоторых обстоятельствах возникать и исчезать.
В этих условиях взаимосвязь между основами или началами механики могла осуществляться только посредством постулирования ее в самих началах. И что удивительно — это постулирование на основах механицизма выглядело естественным, незаметным, не вызывало возражения и даже попыток качественного обоснования. Более того, авторы, включая Ньютона, совершенно не замечали, что выдвигаемые ими начала являются постулатами и гипотезами, а потому требуют качественного обоснования. Наоборот, поскольку построенная на этих началах теория стала давать очень точные количественные описания поведения реальных тел, они автоматически становились обоснованными самым серьезным критиком — экспериментом. И проблемой оказывалась уже не гносеологическая проверка основ, а наоборот — дальнейшее развитие теории, обеспечивающей удивительно достоверные предсказания. И само содержание начал механики уже не вызывало ни малейшего сомнения в своей истинности.
Так же, как и работа Аристотеля, основной труд Ньютона «Математические начала натуральной философии» [5] открывается установлением основных понятий и принципов, в качестве которых выступают определения, аксиомы или законы движения, разбавленные поучениями. Именно эта часть «Начал» обусловливает отличную от аристотелевской гносеологическую направленность всего произведения и именно здесь сформулировано большинство понятий.
Не останавливаясь на рассмотрении всех понятий (начал) механики Ньютона (поскольку они достаточно известны и часть их приведена в табл. 1 и в следующем разделе), отмечу, что почти все они противоречат законам диалектики, а в самой механике отсутствует категория качества, обусловливающая системную взаимосвязь свойств тел, участвующих во взаимодействиях. Можно указать, например, на отсутствие этой категории в трактовании закона взаимного притяжения тел. Этот закон предполагает, что при подъеме тела над поверхностью Земли, сопровождаемом изменением напряженности внешнего гравиполя, никаких перемен в структуре и свойствах поднимаемого (опускаемого) тела не происходит. В результате констатируется независимость свойств тела от его состояния, разрывается система взаимосвязи притягиваемых тел с внешним гравиполем, тела обосабливаются от своих свойств и в первую очередь от массы. Вследствие этого в описании изменяется физическое понимание взаимодействия, исчезает его наглядность.
Сопоставление начал Аристотеля и Ньютона приводится в прилагаемой табл. 1, в которую, для сравнения, включены понятия, составляющие основу современных физических представлений и их соответствие диалектическим представлениям. Таблица производит удивительное впечатление:
во-первых, начала Аристотеля и начала, не противоречащие принципам и законам диалектики, разделенные более чем двумя тысячелетиями, оказываются практически совместимыми;
Таблица 1
№ | Категории | По Аристотелю | По Ньютону | Современ. физика | По диалектике |
1. | Материя | субстанция | свойство | свойство | субстанция |
2. | Бесконечность материи | — | отсутствует | отсутствует | имеется |
3. | Пространство | — | вместилище | вместилище | свойство |
4. | Время | — | субстанция | субстанция | свойство |
5. | Движение | свойство | свойство | свойство | свойство |
6. | Самодвижение | имеется | отсутствует | отсутствует | имеется |
7. | Прямолин. и равном. движ. | отсутствует | имеется | имеется | отсутствует |
8. | Принцип отно-сительности | отсутствует | имеется | имеется | отсутствует |
9. | Тожд. тел в покое и движ. | отсутствует | имеется | имеется | отсутствует |
10. | Покой как состояние тел | имеется | имеется | имеется | отсутствует |
11. | Принцип эквивалент. | — | имеется | имеется | отсутствует |
12. | Масса | свойство | сущность | сущность | свойство |
13. | Эфир– вещество | имеется | отсутствует | отсутствует | имеется |
14. | Св-ва фундамент. и произ. | отсутствуют | имеются | имеются | отсутствуют |
15. | Конечность колич. свойств | — | конечно | конечно | бесчисленно |
16. | Качествен. взаим. свойств | имеются | отсутствуют | отсутствуют | имеются |
17. | Централ. притяжение | имеется | имеется | имеется | отсутствует |
18. | Гравитацион. деформация | — | отсутствует | отсутствует | имеется |
19. | Пустота, как отсутствие тел | отсутствует | имеется | имеется | отсутствует |
во-вторых, ни одно из современных физических понятий, составляющих основу физики, несовместимо с диалектикой;
в-третьих, начала Ньютона и современные начала физики практически идентичны, а отсюда логично сделать вывод, что в гносеологии современной физики заложены механистические постулаты.
Поскольку физика претендует на роль научного направления, адекватно отображающего природу, а природа, по нашим представлениям, является основанием для выводов законов диалектики, возникает дилемма:
• либо диалектические законы и категории неадекватно отражают сущность природных явлений, и эти законы надлежит незамедлительно откорректировать;
• либо физика, имеющая своим основанием некорректно постулированные начала Ньютона, должна изменить свой понятийный аппарат с учетом диалектики.
Из вышеизложенного следует, что начала механики Ньютона, базируются на взаимно компенсирующих диалектически не связанных логических постулатах, образующих замкнутую математизированную систему. Эта система обусловливает описание отграниченной области физических явлений в рамках точечных моделей тел и ограничивает выход мышления за пределы этих рамок. Именно такое постулирование привело к сужению области применения начал механики, породило создание других механик (электродинамики, ОТО, квантовой механики и т.д.) и вызвало распадение физики на ряд практически самостоятельных разделов.
В механике Аристотеля постулаты отсутствуют. Она, как системное отображение физических процессов, не замкнута и может оказаться диалектической основой предсказательного описания максимальной совокупности явлений, происходящих в природе. Однако в сложившемся догматизированном виде она не соответствует принятым понятиям, не приспособлена к математической формализации, к использованию эмпирических фактов и со времен Аристотеля практически не развивалась. Но, тем не менее, именно его начала являются основой для выхода физики из того кризиса, к которому ее привела механика И. Ньютона.
Естественно, что различие в основных категориях двух механик должно отражаться и на структуре их построения. Понятия, противоречащие диалектике, следовательно, отсутствующие в природе, вводились в структуру механики явно или неявно, с пониманием или волевым порядком — постулативно или аксиоматически. А связи между этими понятиями и свойствами формализовались математически — внесистемно с допущением возможности возникновения или исчезновения свойств, что не могло не отразиться на искажении понимания природных процессов. Особенно заметно такое искажение в описании природы квантовой механикой и общей теорией относительности.
Отдельно отмечу то обстоятельство, что в работе практически отсутствует применение современного математического аппарата и в первую очередь связанного с аксиоматическими и статическими методами, с дифференцированием и интегрированием на базе постоянных величин. Это обусловлено тем, что к настоящему времени в теории математика подменила физику настолько, что в целых разделах науки (к примеру, в теории гравитации или в квантовой механике) почти полностью отсутствует понимание физических процессов, описываемых математическими методами. Более того, непонимание физики обосновывается красотой и ясностью математических методов. Но математическая красота становится ширмой, за которой не видны физические взаимосвязи. А это такое обстоятельство, которое ставит под сомнение правильность всего понятийного отображения природных процессов. И это сомнение подтверждается потерей наглядности при описании природных явлений почти во всей физике. Данные соображения дополняются следующими принципами:
• механические явления природы, как материальные процессы, независимо от их сложности должны иметь наглядное обоснование;
• в русской механике принципиально отсутствуют неизменные свойства и фундаментальные (постулируемые) параметры. Время, расстояние, масса, заряд и т.д. меняются в любой области пространства от точки к точке и меняются нелинейным образом. Они остаются относительно постоянными в пределах очень узкой по высоте гравипотенциальной поверхности Земли, иматематика, базирующаяся на их неизменности, вне этой поверхности корректные результаты выдавать не может;
• объемная степенная нелинейность взаимосвязей параметров свойств на десятки порядков не охватывается дифференциальным и интегральным исчислением. Отсутствуют даже подходы к формализации таких уравнений;
• в русской механике отсутствуют статические состояния, и понятие покой всегда относительно. Все тела-пространства непрерывно подвижны и приложение к ним статической математики возможно только в относительной форме при описании взаимодействия многих частиц с учетом того, что получаемый результат может также оказаться некорректным;
• современная математика базируется на аксиомах. Аксиомы, являются продуктом формальной логики. Положенные в основу той или другой математики, они могут оказаться несовместимыми между собой и привести к противоречивым следствиям и даже к возникновению противоречивых математических направлений. Именно это обстоятельство способствовало появлению нескольких взаимно противоречивых геометрий. Добавлю, что отсутствуют методы априорного выявления логической истинности и непротиворечивости аксиом, положенных в основу той или другой математики и по этой причине аксиомы не применимы к физическим процессам;
• современный математический аппарат не имеет качественной взаимосвязи между своими элементами — индексами (числами) и обеспечивает только двучастное (вероятностное) пропорционирование чисел-параметров, поэтому его применение в физике должно быть тщательно обосновано.
Для подтверждения высказываемых сомнений, сошлюсь на аналитическую работу [8] в которой А.Н. Митрохин, проводя качественное исследование математических понятий, приходит к выводу:
"... математика является в настоящее время одной из самых неточных наук. Не в том смысле, что сее помощью невозможно до какого угодно знака вычислить физическую константу π, или определить любую степень числа, или решить другие, более сложные количественные задачи, а в том, что она через свои понятия, определения и структуры объективно формирует в человеческом сознании искаженное миросозерцание, касающееся сферы взаимоотношений количественной и качественной категорий. Причиной такого положения является то, что сама математика как наука поставлена человеком на ложное основание, покоящееся на догме, идущей из глубины веков и состоящей в том, что количественная категория (число) может быть отделена от качественной и самостоятельно развиваться" (курсив мой — А. Ч.).
Понимание русской механики без взаимосвязи количественных и качественных категорий, по-видимому, невозможно. И потому наиболее подходящей математикой для этой механики оказалась инвариантная система коэффициентов физической размерности (КФР), обусловливающая многочастное количественное и качественное пропорционирование числовых параметров и потому позволяющая получать простые "школьные" формулы любого раздела физики. Именно они и используются в настоящей работе. Автор исходит из того, что нет необходимости усложнять работу мощным но "подозрительным" математическим аппаратом там, где можно воспользоваться простыми и надежными методами.
К тому же современная физика, описывающая события и явления единой природы, методологически единой не является. Аппарат ее категорий и принципов включает взаимно не связанные постулаты, антидиалектические категории (как это следует из табл.1), противоречивые аксиомы и понятия, мощный несистемный математический формализм, а потому современная физика не может быть отнесена к системным наукам.
Главное в физике — не в математике, не в обобщенных понятиях, не в аксиомах и постулатах, и даже не в экспериментах и измерениях, а в методологических принципах и первичных полуинтуитивных понятиях (началах) отображающих в мышлении реалии внешних явлений и взаимосвязей. А потому физика, как единая методология описания природы, может сложиться в систему только в том случае, когда первичные принципы образуют общую для всех уровней диалектически взаимосвязанную структуру описания законов природы.
Как это ни удивительно, но все, или почти все работы последних десятилетий по физике, известные автору, претендующие на принципиальную новизну и даже на отрицание основ классической механики, теории относительности и квантовой физики всегда базируются на принципах и постулатах, заложенных в основы этих наук, на принципах классической механики [9-12]. Это обусловлено тем, что мир классической механики для человека известен и узнаваем. Человек хочет жить только в узнаваемом мире. Не узнаваемый на интуитивном уровне мир — непредсказуем, неуправляем хотя бы в мышлении, а потому не воспринимаем.
Характерной особенностью человеческого мышления является способность оперировать взаимосвязанными классами интуитивно усвоенных первичных понятий неосознанно и само собой разумеющихся при описании внешней реальности. Все воспринимаемые события и информация автоматически трансформируются в сознании через эту понятийную базу, создавая внутренний мираж внешнего мира. И потому достаточно немного повернуть систему первичных понятий в глубине нашего мышления (а это ужасно трудно и для многих людей, по-видимому, невозможно), как возникает иная связь событий, формируется совершенно иной ум, а вместе с ним — появляется другой мир. Мы обречены жить вусловиях миража нашего мышления, если не будем постоянно менять себя (качественно меняя систему и взаимосвязи первичных интуитивных понятий) и представления об окружающем нас мире.
Цель настоящей работы и заключается в том, чтобы поколебать и изменить некоторые интуитивные физические понятия (например, понятия "тело", "пространство", "время", "движение" и т.д.). На основе нового представления и принципов попытаться соединить, хотя бы на качественном уровне, в единую взаимосвязанную систему описание природных процессов во всех разделах физики, опуская, при необходимости, самые обоснованные понятия, выдвигая те, которые обусловливаются требованиями построения системы, и в первую очередь четко отделяя свойства тел от самих тел.
Мне понятно, что такой подход связан с изменением системы мышления, неприемлем для ортодоксально мыслящих читателей и отпугнет многих из них, поскольку образует неузнаваемый физический мир. Но других способов описания природных явлений в рамках единой системы понятий и принципов, похоже, не существует.
1.2. Постулаты механики Ньютона
Классическая механика, сформированная гением, И. Ньютона, представлялась современникам вершиной человеческого разума, произведением, из которого нельзя выкинуть и к которому нельзя прибавить ни одного слова. Это представление остается неизменным и до настоящего времени. За триста лет она в своем развитии достигла как бы совершенства, и на сегодняшний день многими учеными определяется как полностью законченная в развитии физическая теория, включающая в себя несколько еще не решенных математических задач. Никаких новых достижений, как и изменения понятийного аппарата, в области механики уже не ожидается. Это единственная физическая теория, которая в течение столь длительного времени не подвергалась не только ревизии, но даже сколь-нибудь серьезной критике. Чуть ли не единственным критиком, в основном понимания инерции в механике, выступал Э. Мах.
Современная физика во всех своих представлениях базируется на понятийном аппарате классической механики исходя из того, что ее ясные и четкие основания не носят характера физических постулатов или гипотез и полностью подтверждены эмпирически. Да исам Ньютон категорически утверждал, что гипотез не измышляет. Но так ли это? Ведь остальные направления физики включают в себя до сотни постулатов, а в механике они почему-то отсутствуют. Может быть, существует некая неявная форма постулатов? Иными словами, встречаются постулаты, существование которых скрыто даже от авторов физических теорий, но которые оказывают большое влияние на сами теории.
Поскольку постулаты, как и понятия, есть категории не физические, а гносеологические, проанализирую некоторые основные положения механики Ньютона с позиций диалектики. Насколько информирован я, такого анализа до сих пор не проводилось.
Известно, что И. Ньютон был человеком глубоко верующим и всю свою жизнь занимался теологией. Известно также, что теология опирается на реальность, объективность данного Богом мира. И в этом понимании объективности внешнего мира позиция теологии совпадает с материалистическими представлениями. В свою очередь, философское мировоззрение И. Ньютона базировалось на господствовавшем в XVII-XVIII веках механицизме. Это совмещение в мировоззрении одного ученого различных философских направлений в значительной степени способствовало достаточно адекватному описанию им механических явлений, происходящих в природе.
В то же время, гносеологическая неопределенность мировоззрения не могла не отразиться на построении понятийного аппарата механики: она привела, с одной стороны, к формулированию определений, некорректно описывающих отдельные свойства природы. С другой, к возникновению целой системы скрытых или высказанных, но не услышанных, постулатов, до настоящего времени не только влияющих на развитие механики, но и тормозящих развитие всей физики. Отмечу, что в современной физике отсутствует понятие «скрытые постулаты» и, более того, не предполагается наличие каких бы то ни было постулатов в классической механике. Тем не менее, такие постулаты в ней присутствуют.