Философия и теория «Единого поля Вселенной»

Автор статьи [106] восхищается «эвристическим» принципом Бора, «указавшего наиболее перспективное направление в философии и методологии современной науки». Лицо, позиционирующее себя философом, восторгается теорией, которая отказывается от фундаментальных основ. Ученый находит связь принципа, предложенного Бором, с физическим смыслом «соотношения неопределенностей» В. Гейзенберга. Критиков, которые считают противоречивым и парадоксальным обладание микрообъектом одновременно волновых и корпускулярных свойств, в статье называют не дальновидными. Принцип, сформулированный Н. Бором, как инструмент физики, не содержит в себе потенциала для познания мира. Исследователи теряются, когда опыт не стыкуется с теорией. Когда ученые, не могут объяснить неизвестные явления, они используют этот принцип. Он создает иллюзию успешного решения существующих проблем. Его «протащили» в теорию, и он вошел в обиход, стал применяться не только в физике, но и в других разделах науки.

В рамках квантовой механики, теоретики не нашли научного объяснения дуализму в природе света. Интерференция и дифракция света доказывают, что свет ведет себя как волны. Каждый фотон в отдельности ведет себя как частица (корпускула) и как волна одновременно. Классические представления о движении неприменимы к световым корпускулам. Логическая несовместимость формально в науке не допустима. Надо было решить, как рассматривать этот «дуализм волн и частиц». Был высказан постулат, что световые фотоны обладают корпускулярными и волновыми свойствами. Поэтому полная теория света должна быть не корпускулярной и не волновой, а корпускулярно-волновой. Для описания взаимодействия света и вещества «необходимы корпускулярные представления» [20, с. 32]. Этот дуализм волн и частиц предлагают рассматривать как экспериментальный факт. Слово «необходимо» среди теоретиков вошло в моду и употребляется вместо аргументов и доказательства.

Что такое волновая природа частиц? Построению квантовой волновой механики Шредингера предшествовали работы Луи де Бройля. Готовясь к защите диссертации, в небольшой статье он сформулировал, что электрон может быть волной. Ученым Франции эта идея показалась абсурдной. Де Бройль принадлежал к королевскому роду, его диссертацию не рискнули отвергнуть. Обратились за заключением к Альберту Эйнштейну, которому идея понравилась и показалась справедливой [107, с. 18]. Осенью 1923 года статью де Бройля напечатали в докладах Парижской академии наук. В следующем году де Бройль защитил докторскую диссертацию, а в 1925 г. ее опубликовали. «Революционное» представление о корпускулярно-волновом дуализме Луи де Бройль ввел не только для излучения, но и для вещества. Он утверждал, что взаимодействие электронов с излучением легче всего понять, если считать, что электроны ведут себя и как частицы, и как волны. Движению частицы соответствует некоторый волновой процесс, который характеризуется частотой колебаний. Распространение колебаний происходит с известной скоростью. Она соответствует энергии частицы – корпускулярной величине. Поведение частицы подчиняется волновому уравнению и может иметь только определенные значения энергии, отличающиеся одно от другого конечным приращением. Получается дискретный ряд значений энергии. Гипотезу Луи де Бройля о волновых свойствах частиц вещества ученые признали как установленный факт. Такое решение позволило ответить на нерешенный в то время вопрос: почему электрон, обращаясь в атоме вокруг ядра, могут обладать дискретными уровнями энергии. Принцу Луи-Виктору Пьеру Раймонду де Бройлю в 1929 года была присуждена Нобелевская премия по физике с формулировкой «за открытие волновой природы электронов» [108].

Представление о двойственной, корпускулярно-волновой природе электромагнитного излучения частицы вещества дает формула де Бройля [34, с. 715]:

λ = h/mv = h/р, (5.7)

где λ – длина волны, связанная с движущейся частицей вещества; h – постоянная Планка; m – масса движущейся частицы; v – ее скорость.

В 1923 году А. Комптон обнаружил, что частота рассеянных рентгеновских лучей отличается от частоты падающих лучей. Предположили, что рассеяние и изменение частоты происходят из-за столкновения кванта света с электроном. Энергии кванта света равняется произведению частоты колебаний на постоянную Планка (Е = hν). От удара энергия светового кванта изменяется, следовательно, должна меняться частота. В таком случае, как объяснить усиление или ослабление световых волн при интерференции? Создавшуюся ситуацию описывает Гейзенберг: «Оба эксперимента – один по интерференции рассеянного света, другой по изменению частоты рассеянного света – настолько противоречат друг другу, что, по-видимому, выход найти невозможно» [61]. Многие ученые были убеждены в том, что эти противоречия связаны с внутренней природой атомной физики.

По теории световые кванты обладают двойственной природой. Энергетически они ведут себя как дискретные частицы, а в электромагнитных явлениях они проявляют свойства непрерывно меняющегося поля, в полном соответствии с законами волновой теории света Максвелла. Поскольку связь между энергией и периодом колебаний определяется только квантом действия (так думает Планк), то принято решение, что эту связь «следует считать фундаментальной, а каждому виду энергии, в том числе энергии движущихся электронов и даже движущихся атомов, следует сопоставить определенную периодическую волну, так называемую волну материи» [79]. Мировоззрение внешне представляется научным и похожим на глубокую философию. Своеобразный синтез создает впечатление, что противоречие удалось обойти, свет обладает свойством и частицы и волны. На самом деле псевдонаука демонстрирует пренебрежение философией. Предубеждение мешает движению в сторону адекватной теории, соответствующей наблюдаемым в природе процессам. Основную квантово-механическую концепцию критикует физик-теоретик Альфред Ланде. В публикуемых книгах и статьях он пытается дать новое обоснование квантовой теории, базирующейся на принципах статистики. По его мнению, в интерпретациях квантовой механики живут разногласия. Немецкий физик спрашивает: ведут ли себя частицы иногда как волны; можно ли волны рассматривать как частицы? По утверждению Ланде, дуализм для современных физиков является своего рода привычкой, которая помогает им одновременно пользоваться такими, явно противоречащими друг другу «теориями», какими являются теории волн и частиц, для объяснения явлений микрокосмоса. Он думает, что материю можно и нужно трактовать исключительно с помощью теории, основывающейся на представлении о частицах («теория частиц»), а свет, напротив, должен рассматриваться только с позиций волновой теории. В этом заключается то, что Ланде называет «единством в квантовой физике». Его кредо: световые волны являются реальными, а волны материи – искусственные построения. Дуализм волна—частица, Ланде называет последним изобретением Н. Бора и В. Гейзенберга, которые так интерпретировали квантовую механику. Воспитатель сторонников квантовой механики М. Борн бесцеремонно атакует ученого, имеющего иную точку зрения: «Нам кажется, что Ланде не отдает себе отчета в исторических корнях возникновения дуалистической интерпретации и не корректно описывает ее физическую сущность. Более того, его борьба против „дуализма“ в современной квантовой теории представляется сражением с ветряными мельницами» [109]. Ланде предложил Борну различать эффекты, связанные с материальными частицами и электромагнитными волнами. Он убежден, что частицы не характеризуются «волноподобной» неопределенностью, вытекающей из дуализма, а эйнштейновские кванты света противоположны световым волнам. Дуализм стали серьезно рассматривать, как считает Ланде, только после экспериментов по дифракции электронов. Ученые не могли иначе объяснить огибание препятствий электромагнитными волнами. Выверенное и точное утверждение Ланде: нужно трактовать материю с помощью теории, основывающейся на представлении о частицах. Он вскрыл ключевую ошибку корпускулярно-волновой теории, но его слова осталась «гласом вопиющего в пустыне». На фокусы теории обратил внимание Шредингер [110]: «Оба фундаментальных понятия – частицы и их взаимодействие – при объединении оказали влияние друг на друга; если, с одной стороны, произошла атомизация взаимодействия, то, с другой стороны, частица стала полеподобным образованием».

Электромагнитные колебания в вакууме подтверждают электродинамику Максвелла. Быстрые колебания электромагнитного поля признали тождественным колебаниям светового излучения в оптическом диапазоне. Для объяснения взаимодействия света с веществом в теорию притянули частицы (корпускулы). Синергетический эффект от слияния направлен не на объективность знания. Частицы (фотоны) и поле, сущности разной природы, без импровизации и всякой взаимосвязи втиснули в одну теорию, чтобы обе участвовали в электромагнитных колебаниях. Умозаключение продиктовано желанием теоретиков объяснить сопряженные процессы с помощью одной гипотезы, Явления, происходящие в независимых структурах, свели к одной закономерности на том основании, что кому-то из физиков это показалось целесообразным. Задача простая – обрести некоторую достаточность, чтобы избежать от претензий в ущербности гипотезы о природе света. Требование объединить подчиняется такой манере поведения, которая философствует временно и взамен чего-то другого.

Дуальная теория – показательный пример изощренности ученых, желающих методом фальсификации убедить публику не замечать, что «Король-то – голый!». Данный факт относится к подлогу, т. к. истину заменяют фальшивой теорией. Неспособность ученых создать работоспособную гипотезу проистекает из ложного мировоззрения на устройство материи, узаконенного официальной наукой. Мнимый эффект, от создания корпускулярно-волновой теории, достигнут искусственным слиянием двух самостоятельных передачи действий в одной теории. Полного описания экспериментов добиваются по формальному признаку. Возможность их объединения научно не оправдана. Описываемые процессы, не стыкуются со свойствами субстанции и материи. В насильно скрепленных движениях выступают отчетливые противоречия. Согласно корпускулярной теории, скорость света в воде должна быть больше, чем в вакууме, а по волновой теории – меньше [20, с. 29]. Дуальная теория света основана на фундаментальных заблуждениях. К их числу относятся: использование в качестве носителей света гипотетических частиц (фотонов); признание тождества между излучением света и электромагнитными колебаниями среды, создаваемые токовыми частицами. Ученые не знают, какие роли исполняют участники природного явления. При описании закона распространения света, превалировало желание не показать обществу свою беспомощность.

Аналогичный прием был апробирован в решении задачи релятивистской динамики. Тогда придумали частицу фотон, с нулевой массой покоя. Утверждение выглядит наивным, так как масса либо есть, либо ее нет. При переходе фотона из одной физической среды в другую скорость света может либо уменьшаться, либо увеличиваться. Теория не дает описания тому, как в данном случае ведет себя фотон. Допустим, что темноту представляет падение скорости света до нуля. Если импульс силы, действующий на фотон, станет равным нулю, тогда он должен остановиться. По теории, в этот миг его масса исчезает, что равнозначно аннигиляции, которая, очевидно, должна сопровождаться испусканием фотона, т. е. светом. Корпускулярно-волновая гипотеза света содержит в себе противоречия. У отцов-теоретиков квантовой механики не сформировалось представление, позволяющее размежевать поле, материю и субстанцию. Объективное знание, как некоторая сумма истин, в той или иной мере присутствует в научных исследованиях. Его не трудно подминать и проводить через него насилием свое «особенное» понятие. Конъюнктура, сложившаяся в данной области физической науки в данный период времени, неминуемо потерпит поражение. Гегель оценил бы ситуацию так: «… как могло бы ограниченное расшириться до целого, не взорвав тем самым само себя изнутри?» [111]. Любому ложному построению, которое действует разрушительно, со временем находится опровержение.

7.3. Правомерность термина о материальности электромагнитного поля

В отношении электромагнитного поля взгляды физиков менялись. В волновой теории, развитой Гюйгенсом, Френелем, Юнгом и другими, энергия считается частично потенциальной и частично кинетической. Рассматривая среду упругой, при деформации элементарных объемов можно предположить накопление потенциальной энергии. Кинетическая энергия обусловлена колебательным движением, поэтому среда должна иметь и некоторую плотность. Согласно волновой теории существует материальная среда, заполняющая пространство между двумя телами. Благодаря взаимодействию прилегающих друг к другу частей этой среды, энергия переходит от одной ее части к другой, пока не достигнет освещаемого тела. Свойства тел допускают количественное измерение. Численное значение некоторого свойства среды мы получаем на примере скорости распространения возмущений в ней. В случае света ее вычисляли на основании экспериментов и непосредственных измерений. Скорость распространения электромагнитных возмущений в опытах совпадала со скоростью света, не только в воздухе, но и в других прозрачных средах. Появились веские основания считать, что свет является электромагнитным явлением. Если наэлектризованное тело поместить в какой-либо части электрического поля, то оно вызовет заметное возмущение в электризации других тел. Когда тело очень маленькое и заряд его очень мал, то возмущение и электризация других тел незначительна. При этом сила, действующая на тело, будет пропорциональна величине его заряду. Сила – векторная величина, имеет направление. Обращение вектора на противоположный изменяет у силы знак. С изменением знака у заряда, меняется знак модуля и направление действия силы. В окрестности наэлектризованных тел наблюдают электрические явления. Это результат действия электрического поля в пространстве, которое может быть занято воздухом или другими телами. Вакуум, из которого удалено вещество, поддается этому воздействию. Максвелл предполагает, что электрическая поляризация элементарного диэлектрика – это вынужденное состояние, в которое среда переходит под воздействием электродвижущей силы, исчезающая при устранении этой силы. Он называет элементарную частичку поляризованной, если она приобретает равные, но противоположные свойства с противоположных концов [112, с. 79].

Максвелл руководствуется моделью упругих напряжений в гипотетической среде (эфире). Он предположил, что в каждой точке синусоидальной волны внутренняя энергия среды является наполовину электростатической и наполовину электрокинетической [113, с. 341]. Концепцию Фарадея о создании напряженности в электромагнитном поле рассматривает «как метод объяснения действия на расстоянии посредством непрерывной передачи сил» мельчайшей средой [114]. В гипотезе электромагнетизма постулируется существование двух видов энергий – электростатической и электрокинетической. Английский ученый считает свою теорию согласованной с волновой теорией в допущении существования среды, в которой действуют два вида энергии. Энергия локализована не только в наэлектризованных или намагниченных телах, но и присутствует в каждой части окружающего пространства, где действуют электрические или магнитные силы. По мнению А. Пуанкаре, основная идея Максвелла состояла в том, чтобы доказать возможность механического объяснения электрических явлений, упуская само объяснение. Он критикует работу «Трактат об электричестве и магнетизме» и утверждает, что читателю, предлагается пустая форма, почти лишенная содержания [115]. Теория не дает объяснения механизму образования электромагнитного поля, т. к. автор воздерживается от выбора передающей среды. Пуанкаре находит в теории Максвелла отсутствие точности в электростатике. Он думает, что причина всех неясностей – расплывчатость в определении электрического смещения. Один французский ученый, изучивший труд Максвелла, однажды сказал: «Я понимаю все в его книге за исключением того, что такое наэлектризованный шар». Кинетическая энергия предполагала колебательные движения частей среды. Эту среду можно рассматривать как материю, имеющую конечную плотность. Пуанкаре показал пример более простого решения того же вопроса. Для этого достаточно было знать выражения двух функций Т и U, представляющих собой две части общей энергии. С помощью этих двух функций можно составить уравнения Лагранжа и затем сравнить эти уравнения с экспериментальными законами. Французский теоретик, наделив частицы массой и координатами, записал решение в виде уравнения, выражающее сохранение энергии [115]:

U + T = const, (6.7)

где U и T – потенциальная и кинетическая энергия системы. Таким образом, если функции U и Т существуют, то можно найти бесконечное множество механических объяснений данного явления. Число частиц может быть выбрано произвольно большим, следовательно, этому условию всегда можно удовлетворить и притом бесконечным числом способов.

Что требуется для того, чтобы дать механическое истолкование электромагнетизма? Объяснение этому явлению ищут либо в движении материи, либо в движении гипотетических флюидов. Флюиды состоят из чрезвычайно большого числа отдельных частиц. Пуанкаре отказался воспринимать среду поля на уровне бесконечно малой величины материи (флюида) и рассматривал ее, как материю, имеющую конечную плотность. Как считает М. Лауэ, перенос силы электромагнитным полем Максвелл свел к напряжениям, аналогичным упругим напряжениям. Вызванные исключительно полем, они отличаются тем, что не связаны с деформацией материи. Напряжения могут иметь место даже в пустоте, в отсутствии всякой материи. В соответствии с этим в чисто электрическом или чисто магнитном поле имеется натяжение вдоль каждой силовой линии, а перпендикулярно к ней – давление той же интенсивности [27, с. 64]. Немецкий физик высказывает известную, но произвольную мысль о наличии поля «в пустоте». Ученый утверждает: электромагнитное поле способно существовать при отсутствии электрических зарядов и токов. Из уравнений Максвелла сделан вывод, что в электрическом поле электрических зарядов может и не быть, но когда туда внесен «пробный» электрический заряд, он сразу оказывается под действием электрической силы, вызванной в данной точке поля зарядами, которые расположены в других частях поля. Поля такого рода назвали электромагнитными волнами. В учебной литературе по физики утверждают [3, с. 115], что переменные электромагнитные поля могут существовать самостоятельно, независимо от возбудивших их электрических зарядов. Странная концепция, когда заряд может передавать волновое возмущение через пустоту в удаленные точки пространства.

Вне квантовой области электромагнитное поле не сводится ни к частицам, ни к колебаниям какой-либо среды [116, с. 9]. В формулировке заложена неопределенность, т. к. колебаться может только среда. Теория, описывающая не связанные с квантами электромагнитные явления, называется классической электродинамикой. Термин «поле» без прилагательного «электромагнитное» относят к физической величине полевого типа. Современная теория считает «поле» особым видом материи, отличающимся от вещества [117, с. 12]. Вещество – это совокупность дискретных образований, обладающих массой покоя. Общепринятая точка зрения исходит из того, что заряженные частицы непосредственно не действует на другие. Взаимодействие между электрически заряженными частицами передается с помощью особого материального посредника, называемого «электромагнитным полем» [3, с. 9]. Поле является лишь некоторым способом описания физического явления взаимодействия частиц. Под термином «поле» подразумевают специфический вид материи, характеризующейся непрерывностью и имеющей нулевую массу покоя. Понимая, что поле – это какой-то тип материи, теоретикам следовало бы определить его сущность и взаимосвязи с другими структурами, участвующими в колебаниях.

В учебной литературе [118, с. 15] утверждают, что неподвижные электрические заряды создают электростатическое поле – частный случай электромагнитного поля. Вокруг заряженной частицы, движущейся произвольным образом относительно системы отсчета, создается «поле». Ученые предполагают, что пространство между частицами заполнено «полем». Оно передает возмущение от одной частицы к другой, находящейся в этом поле, с конечной скоростью [119]. Электромагнитные силы действуют между электрически заряженными и намагниченными телами, а также телами, по которым текут электрические токи. Согласно концепции физического поля, частицы, участвующие в электромагнитном взаимодействии, создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояние – поле сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какую-либо точку этого пространства.

Электромагнитные колебания передаются на большие расстояния без чувствительной потери энергии путем рассеяния. Цепочка логически обоснованных умозаключений позволяет Д. Максвеллу утверждать, что эфир отличен от обыкновенной материи. Например, среда, по которой распространяется свет, в атмосферном воздухе, отличается от него, поскольку газы не передают поперечных колебаний. Следовательно, свет распространяется в том, что отличается от известной среды. В числе характерных свойств эфира Максвелл назвал: упругость, твердость и плотность эфира. Обладая упругостью, подобной упругости твердого тела, эфир способен передавать энергию. В представлении Максвелла, физический процесс, представляющий распространение света, происходит под прямым углом к лучу и находиться либо в плоскости поляризации, либо в плоскости, ей перпендикулярной. Межпланетное и межзвездное пространство Максвелл считал занятым материальной субстанцией или телом, самым обширным и самым однородным «какое только нам известно» [4].

Отказавшись от мгновенного «дальнодействия», теория Максвелла, сняла имевшееся ранее противоречие между скоростью распространения электростатической и электромагнитной сил. Оптические излучения полностью присоединились к электродинамике. Значимость эфира возросла, он стал носителем всей совокупности электромагнитных явлений в пространстве, но задача электромеханического объяснения световых волн осталась нерешенной. Планк заявил: «… допущение о точном соответствии с действительностью простых дифференциальных уравнений Максвелла – Герца несовместимо с возможностью механистического истолкования электродинамических явлений в чистом эфире. То обстоятельство, что Максвелл вывел первоначально свои уравнения с помощью механистических представлений, не изменяет существа дела» [13]. Попытки дать световому эфиру механистическое истолкование не увенчались успехом. Оказалось, что невозможно вывести электродинамические явления в свободном эфире из единой механистической гипотезы. Выяснилось, что электрическая и магнитная энергия в некотором смысле противостоят друг другу. Планк указал на подозрительный симптом, который обыкновенно сопровождает все бесплодные гипотезы. Речь идет о теоретическом споре между Френелем и Нейманом о связи между плоскостью поляризации и направлением колебаний прямолинейно поляризованного луча. Трудности возросли, когда возник вопрос, какую из энергий считать кинетической – электрическую или магнитную. После установления электромагнитной теории света, вопрос выяснения природы статических и динамических электрических явлений был признан не имеющим значения и оставлен на будущее. Планк был разочарован тем, что по результатам опытов Майкельсона не удалось обнаружить движения Земли. По мнению ученого, это важнейший эксперимент из всех, так как его значение совершенно не зависит от предположений о природе светового эфира. Были исчерпаны различные предложения и комбинации для того, чтобы понять строение светового эфира. Задача объяснения светового излучения не решена теоретиками до настоящего времени.

Теория относительности, отказавшись от среды, придала фундаментальный смысл понятию физического поля, как первичной физической реальности. Согласно постулату теории относительности, скорость распространения любого взаимодействия не может превышать скорости света в вакууме (с) [120]. Взаимодействие частиц, относительная скорость которых сравнима со скоростью света (с), можно описывать только через создаваемые ими поля. Изменение состояния (или положения) одной из частиц приводит к изменению созданного поля, которое отражается на другой частице лишь через конечный промежуток времени, необходимый для распространения этого изменения до частицы.

Между электрически заряженными и намагниченными телами, а также телами, по которым текут электрические токи, действуют силы, называемые электродинамическими или электромагнитными. У теории есть необходимость наполнения пустот средой. Она, с принадлежащими ей атрибутами, может передавать электромагнитные колебания. В настоящее время физики исходят из представления, что взаимодействие передается с помощью особого вида материи (электромагнитного поля). Поле характеризуется силой и ее направленностью. На распространении электромагнитных колебаний построена корпускулярно-волновая гипотеза света. Заряженное тело окружено электрическим полем, которое теоретически простирается до бесконечности. Электрические поля нескольких заряженных тел образуют общее электрическое поле, в котором нельзя отличить поле одного заряда от поля других зарядов. В современной физике электрическое поле рассматривается как особая форма объективной реальности – материи, обладающей специфическими физическими свойствами. Гениальный физик и экспериментатор М. Фарадей подметил разность скоростей образования электрического и электромагнитного полей: «Единственное, резко бросающееся в глаза различие, существующее между вольта-электрической и магнитоэлектрической индукцией, заключается в том, что первая происходит внезапно, а вторая требует ощутимого времени; однако, даже в настоящей ранней стадии исследований, некоторые факты все же как будто указывают на то, что при дальнейшем изучении вопроса это несходство потеряет значение различия в физической природе явлений» [121]. По формальным признакам особенности поведения поля как бы поддерживают теорию А. Эйнштейна. А если по существу, то обнаружено физическое несоответствие: указывают на заметную инерцию в скорости распространения электромагнитного поля по сравнению с электрическим полем. Полями создаются силы, которые вызывают разные скорости распространения. Это противоречит определению, что электромагнитное поле создает электрическое. В пустом пространстве (вакууме) не должно быть элементов, которые могут привести к задержке силового действия. Косность мышления мешает отказаться от догматического постулата о распространении электромагнитных волн в пустоте. Наблюдаемая разновременность в проявлении эффектов объяснима, если в среде присутствуют пассивная материя и электрически поляризованная субстанция, представленные веществом диэлектрика, не проводящим электрический ток.