Философия и теория «Единого поля Вселенной»

Известно высказывание Аристотеля о возникновении и уничтожении: «Нелепо думать, что возникшему необходимо сейчас же погибнуть и не просуществовать ни малейшего времени; и отсюда может возникнуть уверенность и в отношении других [изменений]: ведь природе свойственно сходное поведение во всех случаях» [44, 201b]. Открытие положительных элементарных зарядов (позитронов) – ложная интерпретация результатов наблюдений. Дирак не объясняет причину перехода электрона из состояния движения с положительной энергией в состояние движения с отрицательной энергией. Отрицательная (мнимая) энергия не подтверждена экспериментальными исследованиями. Можно сказать, что в основе физического явления отсутствует реализм и философский смысл. На деле получается так, что Дираку не надо доказывать существование отрицательной энергии и движение частиц со скоростью света. А испытанные веками классические теории физики и законы движения, мы должны принимать как уступки с его стороны. Нобелевский лауреат манипулирует математическими уравнениями и правилами, искажает смысл явлений и процессов, сопровождает их не адекватными и противоречивыми выводами. Теоретик проявляет недостаточную осторожность, выступая с научными обобщениями, когда пытается предугадать новую частицу. Методологический принцип гласит: «Не следует привлекать новые сущности без необходимости». Мы считаем, что возмущение среды, в которой движется заряд, бездоказательно принимается за волновую природу электрона.

Анализируя уравнения перехода электрона из некоторого состояния в состояние с равной энергией, при котором испускается квант света, В. Паули рассмотрел [45] процесс и применимость уравнения релятивистского электрона. По мнению ученого формула содержит скачки от +mс2 к —mс2, которые, сказываются на результате. Паули не сомневается в том, что в действительности такие скачки не происходят. В этом проявляется непоследовательность теории Дирака, т. к. указанная трудность осталась не преодоленной. Сравнивая уравнения Максвелла в вакууме (отсутствие зарядов) для поля фотона и уравнение Дирака для свободной материальной частицы, Паули поддержал высказывание Эренфеста, что «все виртуозные статьи на тему об аналогиях между уравнениями Максвелла, с одной стороны, и уравнениями Дирака – с другой, не дали абсолютно ничего» [46]. При рассмотрении поля, образованного распределением электронов с отрицательной энергией, возникло затруднение – бесконечная плотность электричества, Дирак вставил в теорию дополнительное условие: отрицательные и положительные заряды не участвуют в формировании электрического поля в пространстве [43]. Заблуждение, которое противоречит наблюдениям. Ошибочные суждения Дирака некоторые ученые воспринимали как открытие нового пути в теории. Читая студентам Кембриджского университета вводную лекцию по экспериментальной физике, Максвелл указал на сложности взаимоотношений абстрактной теории с практикой. Связывая теоретическую часть обучения с практической, ученые испытывают воздействие того, что Фарадей назвал «умственной инерцией». Среди конкретных объектов трудно обнаружить абстрактные соотношения, Работа обращения внимания от символических обозначений к объектам и от объектов, обратно, к символам затруднена. «Такова, однако, цена, которую мы должны платить за новые идеи» [47].

Занимаясь орбитами электрона в атоме на протяжении двух лет, Дирак пришел к выводу, что они не подчиняются общей квантовой механике. В это время Гейзенберг предложил матричную механику. Физику-теоретику было ясно, что ключом к решению проблемы служит некоммутативная алгебра. Автор будущей теории стремился вывести уравнение, которое даст объяснение спину и будет правильно описывать поведение релятивистского электрона во внешних силовых полях. С помощью преобразований уничтожились неугодные бесконечности. Дирак признает, что ранее в физике не было такой ситуации, чтобы уравнения были написаны до того, как стал известен путь их интерпретации. Накладывая ограничения на свойства частиц и подвергнув квантовую механику релятивистскому обобщению, Дирак вывел из теоретических соображений заключение о свойстве частицы. Возникла проблема с физической интерпретацией тех результатов, которые получались с помощью новых уравнений. В простейших задачах существовали специальные правила интерпретации. Например, в матрице, описывающей энергию частицы, ее диагональные элементы описывали энергетические уровни. Дирак признает, что это было специальное предположение и оно «работало». Исправляя бесконечности с помощью правил перенормировки, ученые приходят к результатам, с очень высокой степенью точности согласующимися с данными наблюдений. Этот результат удовлетворял большинство теоретиков. Возражение, что не должны пренебрегать бесконечными величинами, ученым не нравилось. По этому вопросу у Дирака с большинством физиков-теоретиков обнаружились разногласия: «Общая идея перенормировок совершенно разумна физически, но тот способ, которым она используется здесь, неразумен, поскольку множитель, связывающий первоначальные параметры с новыми их значениями, бесконечно большой. Тогда это уже совсем не математически осмысленная процедура!» [34]. Вспоминания о построениях релятивистской теории электрона спустя 50 лет, Дирак заявил: «Я, действительно, провел всю свою жизнь в попытках найти лучшие уравнения квантовой электродинамики и до сих пор безуспешно, но я продолжаю работать над этим. Любая работа, которая ведется в этом направлении, должна основываться на разумной математике». Можно критиковать английского физика и созданную им теорию, но сам он заслуживает уважения, как преданный науке ученый, понимающий допущенные перекосы.

В начале XX века было две теории частиц, обе были «релятивистски-инвариантными, обе находились в согласии с требованиями теории преобразований». Одна из них применялась к частицам (бозонам) с нулевым значением спина, подчинявшимся статистике Бозе, а другая – к частицам со спином h/2, подчинявшимся статистике Ферми [34]. Теория Ферми применима к электронам и к другим частицам со спином h/2, например, к протонам. В обеих теориях появляются потенциалы, соответствующие внешнему полю. Превратив эти потенциалы в динамические переменные, подчиняющиеся соответствующим коммутационным соотношениям, математики посчитали, что оперируют с квантованным полем излучения, взаимодействующим с ансамблем частиц. Попытки решить волновое уравнение Шредингера, всегда заканчивались неудачей, т. к. приводили к бесконечностям. Американский физик У. Ю. Лэмб, лауреат Нобелевской премии по физике 1955 года, показал, что бесконечности можно устранить с помощью процесса перенормировки. Перенормировка предполагала, что «параметры е и m, появляющиеся в первоначальных уравнениях, не совпадают с физически наблюдаемыми величинами». Такая теория, по мнению Дирака, плохая. Он настаивал на этом все время, но большинство физиков было настроено на то, чтобы удовлетвориться такой теорией и работать с ней. Они говорили: все, что необходимо физику – это иметь какую-то теорию, дающую результаты, согласующиеся с наблюдениями. Оправдывались тем, что у них нет лучшей теории.

Не понимая философию материального мира, одни – сочиняют, другие – принимают, восхваляют и продвигают теории с псевдонаучными физическими закономерностями. Выступая в 1933 г. с речью, по случаю вручения Нобелевской премии, Дирак высказал идею, которая по настоящее время господствует в теоретической физике: «Я хочу описать здесь общие черты теории электронов и позитронов, показав, каким путем можно вывести свойства спина („вращения“) электрона и заключить о существовании позитронов с подобными же свойствами спина, способных притом уничтожаться при столкновении с электронами». Британский ученый продемонстрировал отсутствие глубоких философских знаний в понимании сущности материи. Он заявляет: «Для интерпретации некоторых новейших экспериментов необходимо предположить, что частицы могут создаваться и уничтожаться» [35]. Не существует доказательства того, что можно создавать что-либо из ничего, как и способа полного уничтожения материи. Предполагают, что закон сохранения материи сформулировал М. В. Ломоносов: «Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого» [48]. Древние философы высказывались еще более категорично о неуничтожимости материи.

Застой в науке начал проявляться на рубеже XIX—XX веков. Исследования американского ученого Д. Прайса показали, что расходы на науку в США растут пропорционально квадрату числа ученых, или четвертой степени числа ведущих ученых. Он пришел к заключению: прирост истинных знаний составляет все меньшую и меньшую величину, так как происходит процесс обесценивания науки за счет работ, не несущих нового знания; экспоненциальное увеличение числа научных работников приводит к снижению их творческой производительности по затраченным средствам и тормозит развитие фундаментальной науки [49]. Теряешься, когда думаешь, какое отношение к физике имеют следующие аргументы [43]: «Как следует из общего формализма Гейзенберга – Паули, для того чтобы получить рождение и аннигиляцию пар дискретными квантами электрического заряда и энергии, необходимо вторичное квантование». Теория П. Дирака – это плод фантазии ума, вероятно, талантливого математика, но слабого философа, не имеющего познаний о устройстве материи и мира. Профессор не решал физическую проблему, а подменял предполагаемые процессы математическими функциями. При создании гипотезы о возможных физических процессах в микромире, физик-теоретик использует математические приемы, избавляющие выводы теории от неопределенностей, связанных с бесконечностями. Умение выстраивать математическими методами гипотезу, не повод признавать силу философских взглядов Дирака. Постулируя теорию электронов и позитронов, Дирак оставил некоторые важные вопросы без ответа, например, что происходит с массой позитрона и электрона при их уничтожении; каким образом, из электромагнитного излучения могут возникать частицы (позитрон и электрон), обладающие массами. Интересно было бы знать, почему такие явления не наблюдаются в природе, не находят подтверждений в научных экспериментах. Общество не обязано признавать научными идеи, несовместимые с объективной реальностью.

4. Противоречивость теории в интерпретации позитрона

Современники недоверчиво отнеслись к теоретическому предсказанию Дирака о положительно заряженной частице (позитроне). Ее существование следовало из решений математических уравнений при выводе релятивистского волнового уравнения электрона. В Калифорнийском технологическом институте с помощью камеры Вильсона в сильном магнитном поле (15000 гаусс) исследовались космические лучи. В 1932 г. журнал Science опубликовал заметку сотрудника американского института, физика Андерсона. Автор сообщил, что в составе космических лучей, проходивших через камеру Вильсона, обнаружены следы необычной частицы. Ученый обратил внимание на непонятный след 1 августа 1932 года. Траектория частицы отклонялась в другую сторону, чем у электрона. К. Андерсон нашел в 1300 снимках 15 таких следов. Полученные данные были проанализированы, ученый пришел к заключению, что обнаруженные частицы – «положительно заряженные электроны». Позже их назвали «позитронами». Журнал Physical Review опубликовал 15 марта 1933 г. статью об открытии новой частицы К. Андерсоном.

Следы в пузырьковой камере, от пролетающих частиц, запечатлены на фотографиях, их обычно называют треками. После прохода частицы, линия траектории оставляет «туманный след». В камере Вильсона фотографируют капельки водяных паров, осевшие на ионах. Андерсон устанавливал принадлежность частицы к электрону с положительным зарядом, по оставленному в паровой среде камеры следу. Заключение о том, какого вида частица пролетела через пузырьковую камеру, дают, когда расшифруют след. Частицу связали с космическим излучением. Снимок трека [50] сопровождал текст: «Эта фотография была бы вполне обычной, если бы ее перевернуть „вверх ногами“». Вывод о положительном электрическом заряде элементарной частицы следовал из траектории следа в камере. Он отклонялся в другую сторону, нежели след от электрона. Длина пробега частицы в верхней половине камеры превышала пробег протона с той же кривизной траектории в заданном магнитном поле (Н = 15000 Гс) не менее 10 раз. Непосредственно из этого трека следовало, что масса частицы значительно меньше массы протона.

След, оставленный в камере Вильсона, был зафиксирован в электрическом поле, при движении заряженной частицы снизу вверх. Откровенно слабы аргументы, доказывающие открытие. Воспользуемся известными теоретическими положениями и будем рассуждать следующим образом. Частица с положительным зарядом должна была прийти южного полушария, прежде чем достичь лаборатории в северном полушарии Земли. Только после этого она могла попасть в камеру, где оставила след. В теории такое проникновение характерно для нейтрино. Нейтрино – электрически нейтральные частицы, наблюдать которые очень трудно. Они очень слабо взаимодействуют с электронами и нуклонами и потому практически свободно проходят через огромные толщи вещества. Для задержания нейтрино с энергией 10 МэВ потребовался бы слой железа толщиной не менее миллиарда километров [1, с. 395]. Заметим, что трек возник не сразу у нижней стенки, а начался при приближении к свинцовой пластине, установленной внутри камеры Вильсона. Учитывая тот факт, что частица, подобная электрону, не может прийти из другого полушария, допускаем, что это был электрон, который двигался от дна камеры. Поднимаясь в направлении свинцовой пластины, частица ускорялась, ее скорость и кинетическая энергия увеличивалась. В пузырьковой камере образовался «паровой» след. У физиков накоплена не достаточная экспериментальная база для однозначной трактовки зарядов частиц, движущихся с разных направлений. Трудно определенно заявить, каким путем частица проникла в лабораторию. Одна из составляющих вектора скорости заряженной частицы была направлена вверх. Электрон, двигаясь в обратном направлении, ведет себя как положительный заряд. На основании траекторий частиц, проявляющих положительную заряженность, Андерсон пришел к заключению, что следы оставлены позитронами. Эффект Штерна—Герлаха показал, что испаряемые нагретым катодом нейтральные атомы серебра, при движении узким пучком в магнитном поле, расщепились на две компоненты, смещенные относительно первичного направления распространения [1, с. 213]. Результат опыта ученые объяснили магнитным моментом, которым обладает атом в основном состоянии. С такой же вероятностью можно утверждать, что так могли отклоняться положительно и отрицательно заряженные частички серебра. Однако в данном случае ученые не проводят аналогии с позитроном и электроном.

При бета-распаде спектр энергий испущенных электронов или позитронов является непрерывным, простираясь от Е = 0 до Е = Е0, где величина Е0 называется верхней границей бета-спектра [33, с. 828]. Бета-излучение – это поток электронов или позитронов, испускаемых при бета-радиоактивном распаде атомов. В каждом акте β-распада испускается один электрон. Теоретически возможен двойной бета-распад, в каждом акте которого испускались бы два электрона (позитрона). В ткани организма бета-излучение проникает на глубину от десятых долей миллиметра до 1—2 см [51]. Открытие позитрона основано на опосредованном восприятии. Частица массой mэ и зарядом равным положительному электрону (согласно описанию эксперимента) прошла все толщи Земли на пути из южного полушария в северное, проникла в камеру Вильсона снизу. Нам не понятна уверенность экспертов в том, что был обнаружен след неизвестной ранее частицы, пришедшей из космоса. По нашему мнению, американский ученый ошибся, связывая оставленный след с античастицей электрона. Электрон и позитрон характеризуется не большой проникающей способностью. Такие частицы не способны проникать через оболочки Земли и достигать лаборатории. Теоретически частица должна была иметь максимальную скорость в точке входа в камеру Вильсона, а затем замедлятся. Поэтому след должен был начинаться не близко к свинцовой пластине, а непосредственно у стенки. Отрицательные частицы, движущейся сверху, могли быть отражены от дна вверх в самой камере. Слабое доказательство признают научным открытием в силу ложного теоретического посыла Дирака о положительном электроне. Субъективное предположение выдают за объективное доказательство. Если предположить, что электрон, движущийся в обратном направлении, ведет себя как положительный заряд, то никакого открытия позитрона не было и не могло быть.

Магнитные измерения, проведенные на ночной стороне Земли [52], показали существование геомагнитного «хвоста», вытянутого вдоль направления вектора скорости солнечного ветра. Хвост разделен слоем, в котором напряженность магнитного поля близка к нулю (нейтральный слой). Последующие измерения подтвердили предположение, что геомагнитный слой простирается за орбиту Луны. Выше и ниже нейтрального слоя силовые линии параллельны и имеют взаимно противоположные направления. Космические частицы перемешаются на большие расстояния и не затрачивают энергии, когда перемещаются вдоль силовых линий поля. Ученых разочаровывает невозможность пересечения заряженными элементарными частицами плоскости геомагнитного экватора, проникновение частиц со стороны северного полушария в южное полушарие, или наоборот. Немецкий ученый Э. Брюхе провел лабораторные модельные опыты, чтобы понять траектории частиц, идущих от Солнца. Земное магнитное поле было представлено в модели электромагнитом, заделанным в медный шар. Поле такого магнита хорошо совпадало с полем диполя и соответствовало теоретическому предположению [53]. Наиболее правдоподобным механизмом образования геомагнитного хвоста, ученые сочли проникновение плазмы солнечного ветра на ночную сторону и последующее вытягивание силовых линий потоком.

Частицы, прилетающие из космоса в северную и южную полусферы Земли, достигают геомагнитного экватора и остаются в своем полушарии. Они иногда проникают за нейтральный слой, но сила поля возвращает их в зону максимальных сил притяжения. Кроме всего прочего позитрон не способен глубоко проникать в земную кору. Заключение о происхождении и характере частицы было предвзятым, т. к. проигнорировано первоначальное направление, прежде чем она залетела в пузырьковую камеру, и рассматривалось только отклонение траектории в сильном электрическом поле. Анализом не подтверждается факт поступления с космическим излучением позитрона. По своим физическим характеристикам позитрон, как носитель положительного заряда, не мог войти снизу в камеру Вильсона и оставить в ней след. Для этого требуется пройти из Южного в Северное полушарие через слои земной коры и внутренние оболочки. Не достаточный уровень знаний о причинах образования зарядов у частиц, устройстве Вселенной и космических силах, не позволяет верить заявлению ученого об открытии отдельной частицы, несущей только положительный заряд и равной по массе электрону. Исследователи, систематически анализирующие результаты экспериментов, должны хорошо понимать природу физического явления при оценке неизвестных им свойств Варианты возможного происхождения следа в камере не рассматривались. Несмотря на слабость теоретического доказательства и отсутствие возможности проникновения позитрона из нижних оболочек Земли, экспертное сообщество признало за Андерсеном приоритет открытия частицы позитрона. Гипотеза Дирака и факты были тенденциозно соединены между собой. Мы имеем дело с тем случаем, когда желаемое выдают за действительное. Порочность подобного познания в том, что ученые не пытались проверить ошибочность теоретической концепции Дирака. Среди ученых, ожидавших экспериментального доказательства предвосхищенного события, а на деле фальшивой теории, действовал принцип: «Ах, обмануть меня не трудно! Я сам обманываться рад!».

Вера Дирака в существование отдельных магнитных полюсов была такой же необоснованной и бесплодной. Физик публикует умозрительные выводы о возможности существования частицы, наделенной магнитным зарядом, другими словами, изолированного магнитного полюса (магнитный монополь). Поиски магнитного монополя космического происхождения начались в конце XX века. Попытки обнаружить экспериментально магнитный монополь не увенчались успехом. Оценивая неадекватную модель критически, Э. Ферми вспоминает реплику Дирака: «Если мы допустим, что во вселенной существует хотя бы один монополь, то… электрический заряд окажется квантованным; поэтому магнитной массе монополя надо приписать такую величину, чтобы электрический заряд принимал экспериментально установленные значения. Другими словами, элементарный электрический заряд „заставляет“ монополь (если последний существует) иметь квантованную магнитную массу, и наоборот» [54].

Для понимания явлений микромира недостаточно классических и квантово-механических понятий и законов. Чтобы объективно рассуждать о физическом устройстве микромира, нужны принципиально новые знания о силах, создавших Вселенную. Дирак потратил творческую энергию на разработку бесплодных гипотез—призраков. Причина неудач «прорывных» теорий скрыты в попытках обоснования псевдонаучных явлений. Низкая философская культура подтолкнула ученого к поиску доказательств существования отрицательной энергии, позитрона, аннигиляции. Дирак не был способен проникать умом в суть физических процессов происходящих на уровне образования материальных структур. Иногда он отказывался (о чем писал сам) от принципиальной позиции в тех вопросах, с которыми был не согласен. Одаренный математик, привлеченный к научной работе Н. Бором, большей частью занимался подгонкой теории к результатам опытов. Отталкиваясь от закона симметрии, Дирак предположил, что каждая заряженная частица имеет своего двойника – античастицу. За теоретическим «предсказанием» наступила череда «открытий» антивеществ [18, с. 80]: антипротона, антинейтрона, антигелия, антиводорода и других частиц. В предсказаниях Дирака превалирует желание застолбить за собой первенство научного предвиденья гипотетического позитрона и магнитного заряда.

Вызывает сожаление, что академическая наука согласилась с исчезновением частиц материи, что противоречило фундаментальным законам физики и философским представлениям. Ученые придумали такие явления, как аннигиляция, «темная материя», «черные дыры» во Вселенной, отрицательная масса и отрицательная энергия, отрицательная гравитация. В отношении античастиц, которые якобы «открыты» экспериментально, проявлена близорукость и поверхностный подход. Все идеи и теории физиков, связанные с античастицами, философски несостоятельны и неприемлемы. Ложные идеи, модели и закономерности, когда-то взращенные в научной среде, продолжают действовать и в настоящее время. Они препятствуют развитию объективного знания. Деструктивный курс, завел науку в тупик. Сколько времени осталось до краха теории Дирака и подобных ей – нам неизвестно, но конец их будет бесславным.

5. Несостоятельность орбитального движения электронов в атоме

До разработки теории строения атома, мировой научной общественности доводились результаты экспериментов показавшие, что вокруг всякого движущегося заряда помимо электрического поля существует также и магнитное поле. В 1819 году Г. К. Эрстед открыл действие тока на магнитную стрелку и показал, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. В 1907 г. Г. Лоренц изложил следующий теоретический вывод: пока электрон находится в состоянии равномерного прямолинейного движения, он не излучает энергии; начинает излучать, как только его скорость изменяется или по величине, или по направлению [21, с. 89]. Если электрон находится в орбитальном движении, его скорость непрерывно изменяется по направлению, следовательно, должно происходить непрерывное излучение энергии.

По взглядам, господствующим в науке, электрические заряды могут существовать в виде отрицательных электронов, а также положительных или отрицательных ионов. Согласно теории, атом в целом электрически нейтрален. Результаты экспериментов по рассеянию α– и β-частиц в веществе, проведенные сотрудниками лаборатории Резерфорда (Гейгером и Марсденом), оказались неожиданными. При прохождении частиц сквозь слой золотой фольги толщиной 0,00004 см, обнаружилось рассеяние. Отдельные α-частицы при столкновении отклонялись на угол больший 90°. Чтобы объяснить большие углы рассеяния α-частиц, Резерфорд в 1911 году выдвинул гипотезу: атом состоит из положительного ядра и окружен электронами, которые обеспечивают нейтральность атома, располагаясь на расстоянии, сравнимом с принятой величиной радиуса атома. Он указал, что причина отклонений – это результат взаимодействия частиц с положительным зарядом ядра атома [55]. Согласно воззрениям физиков, ядро атома представляет собой образование большой плотности. В ядре сконцентрирован положительный заряд и сосредоточена практически вся масса атома. По аналогии с планетарной системой, в модели атома предполагается вращение отрицательно заряженных электронов вокруг центрального ядра. Под влиянием внешних причин атом может терять, либо присоединять, один или несколько электронов, превращаясь в положительно или отрицательно заряженный ион. Положительно заряженное тело представляет собой недостаток электронов, а отрицательно заряженное – их избыток. В начале XX века возникла квантовая механика (Бор называет ее «новая эпоха в физических науках») и появилась чуждая классической физике интерпретация явлений микромира. В 1905 г. А. Эйнштейн дал теоретическое обоснование фотоэффекту. Идея заключалась в том, что свет испускается и распространяется квантами. Позже Бор напишет: «Исходной точкой стал здесь так называемый квантовый постулат, по которому каждое изменение энергии атома есть результат полного перехода между двумя его стационарными состояниями» [56].