Физика и философия физики

С позиции теории познания любое явление из заданной совокупности представляет собой сочетание  особенного (характерного только для  данного явления и отличающего  данное явление от остальных явлений  совокупности) и общего (т.е. того, что  остается неизменным, инвариантным для  всех явлений совокупности, принадлежащих  взятому классу условий).

Познание сущности идет от явлений, путем отсечения  второстепенного, особенного, к выделению  общего, т.е. того, что остается неизменным для всех явлений данной совокупности. Сущность как общее для всех явлений  отражает глубинные связи и отношения. Процесс поиска сущности сложен и  нет каких-либо рецептов для прямого  перехода от явлений к сущности.

Однако приведенный  анализ позволяет сформулировать весьма полезное правило:

ЯВЛЕНИЕ ЗАВИСИТ  ОТ УСЛОВИЙ ЕГО НАБЛЮДЕНИЯ

СУЩНОСТЬ ОТ ЭТИХ УСЛОВИЙ НЕ ЗАВИСИТ.

Конечно, проблема связи условия, явления и сущности этими правилами не исчерпывается. Условия могут быть различными: существенными  и несущественными. Сущность в полном объеме (как абсолютную истину) по одной совокупности явлений познать невозможно. Поэтому говорят о "срезах" сущности, о сущностях первого, второго и других порядков.

Явление можно  наблюдать, измерять фотографировать. В этом смысле выражения: "нам  будет казаться", "мы будем измерять", "мы будем фотографировать" и  т.п. будут равнозначными в том  смысле, что принадлежат процессу регистрации явления. В слове "кажется" нет никакой иллюзии, мистики, а  есть отношение к сущности. Однако и сущность, как инвариантное представление, может быть охарактеризована некоторыми инвариантными параметрами и  характеристикам (например, радиус сферы  в рассмотренном выше примере). Эти  характеристики мы будем именовать  инвариантными проявлениями сущности. Здесь мы можем уточнить процесс  познания сущности.

Этот процесс  предусматривает выделение инвариантных характеристик (инвариантных проявлений сущности), на базе которых идет процесс  осмысления и формулировки сущности. Из проведенного анализа вытекает, что поиск симметрий и инвариантов  в физике имеет под собой глубокое основание. Инварианты и симметрии  в физических теориях выступают  как инвариантные проявления сущности. Опираясь на них, следует отыскивать сущность явлений.

"Сущность  является". Кому же должна являться  сущность в форме явления? Кто  должен наблюдать, измерять, регистрировать  явление и его характеристики? Естественно, это должен делать  прибор, реальный, или идеальный  наблюдатель. При описании явлений  невозможно обойтись без наблюдателя,  без задания условий наблюдения, без задания систем отсчета.

Птолемеевскую ошибку (истолкование явления как сущности) повторил А. Эйнштейн, формулируя Специальную теорию относительности. Мы не будем останавливаться на этом вопросе, поскольку детальный анализ гносеологических ошибок в теории относительности приведен в [1], [2].

Пример 2. Субстанция и свойство. Здесь имеет место  другой тип гносеологической ошибки, которая связана с превращением свойства в субстанцию (материальный объект). Материальный объект может  иметь самые разнообразные свойства. Например, заряженная частица является источником следующих свойств:

А) инерциальные свойства, определяемые массой покоя  частицы,

Б) способность  к взаимодействию с электромагнитными  полями, определяемая величиной заряда и другие свойства.

Магнитное поле равномерно движущейся частицы есть ее свойство. Движущаяся частица есть источник или носитель своего магнитного поля (или свойства). Частица движется относительно наблюдателя; наблюдатель  регистрирует (измеряет, наблюдает) магнитное  поле частицы. Если же частица покоится, то магнитное поле отсутствует. Мы ведем  рассмотрение в рамках классической электродинамики и не рассматриваем  спин частицы.

Как мы знаем, свойство не может превращаться в материальную субстанцию. Однако в физических теориях  это правило иногда игнорируется. В качестве примера рассмотрим объяснение эксперимента Траутона и Нобла.

Рассмотрим  философский аспект существующего  объяснения [3]. Два заряда движутся с одинаковой скоростью v относительно наблюдателя .

 Мы воспроизводим следующее объяснение. Движущийся заряд создает в системе неподвижного наблюдателя вокруг себя магнитное поле. Это поле рассматривается как неподвижное (неподвижная субстанция) в системе отсчета неподвижного наблюдателя. Это и есть превращение свойства (магнитное поле) в материальный объект, т.е. гносеологическая ошибка. Второй заряд, двигаясь в этом неподвижном магнитном поле, должен испытывать действие силы. В результате взаимодействия на систему движущихся зарядов должен действовать вращающий момент, равный [3]:

где: q - величина заряда; v - скорость перемещения зарядов; l - расстояние между зарядами; ? - угол между вектором скорости и l .

Наличие вращающего момента, как утверждали авторы, позволило  бы определить наличие "эфирного ветра" или движения эфира относительно Земли. Эксперимент дал отрицательный  результат. Причина в том, что  скорость движения эфира не входит в уравнение. С тем же успехом  мы могли бы объяснить вычисленный  вращающий момент влиянием Господа  Бога. Его параметры также не входят в уравнение движения.

Следует заметить, что в системе отсчета, где  заряды покоятся, никакого вращающего момента нет. Мы видим субъективность в объяснении явления. Объяснение зависит  от того, какую систему отсчета  выберет себе наблюдатель. Соответственно, инерциальные системы уже не могут  рассматриваться как эквивалентные. Эта гносеологическая ошибка есть результат  шаблонного (догматического) переноса ошибочных представлений из Специальной  теории относительности в классическую механику. Объяснение в рамках ньютоновской механики можно найти в [4]

Пример3. Отождествление различных свойств. Мы знаем, что  масса, как материальный объект, имеет  инерциальные и гравитационные свойства.

Гравитационное  свойство есть способность материальных тел притягиваться друг к другу. Это свойство определяется через  гравитационную массу mg.

Инерциальное  свойство есть способность материального  тела противодействовать изменению  своей скорости при воздействии  на тело силы. Оно характеризуется  инерциальной массой mi.

Эйнштейн выдвинул гипотезу об эквивалентности инерциальной и гравитационной масс (mi = mg). Исходя из принципа конкретности истины, мы можем утверждать, что эквивалентность (пропорциональность) должна иметь границы применимости, за которыми она будет нарушена. Если же мы упорно будем отстаивать эту гипотезу, игнорируя принцип конкретности истины, мы неминуемо впадем в догматизм, проповедуя абсолютную истину (mi = mg), которая имеет место всегда и без исключений. Это гносеологическая ошибка.

Итак, отождествление различных свойств, принадлежащих  одному материальному объекту, есть неправомерная процедура, приводящая к гносеологической ошибке.

Более разумно  было бы именовать гравитационную массу  гравитационным зарядом по аналогии с электродинамикой. Такой подход подрывает основы Общей теории относительности. Но он не противоречит логике применения философских категорий и принципу конкретности истины.

Пример 4. Отождествление взаимоисключающих свойств. Речь идет об отождествлении взаимоисключающих  свойств, принадлежащих одному объекту (корпускулярно-волновой дуализм). Как  известно, корпускула и волна имеют  взаимоисключающие свойства. Например, инерциальная масса покоя заряда отлична от нуля, а масса покоя  волны всегда равна нулю. Корпускула не может иметь одновременно нулевую  и отличную от нуля массу покоя. Дуализм  волны и частицы имеет трудности  в интерпретации именно потому, что  не установлены границы проявления этих свойств, как того требует принцип  конкретности истины. Покажем выход  из этого противоречия.

Пусть электрон проходит через одноатомную пленку.

Когда электрон движется в области электромагнитных взаимодействий, мы должны рассматривать  его как частицу. Вероятность  обнаружить его в точке A(xo, yo, zo, to) 4-пространства всегда равна 1. Уравнение Шредингера, как известно, не способно предсказать этот результат.

Пусть теперь электрон движется в области квантовых  и электромагнитных взаимодействий, т.е. между атомами. Благодаря взаимодействию свойства электрона (масса, структура  и т.д.) будут напоминать свойства волны. Если мы придерживаемся научной  логики, мы не должны эклектически объединять в единый узел взаимоисключающие свойства. Всегда необходимо определять границы применимости понятий, т.е. условия, при которых возникают и исчезают те или иные свойства. Возможно, такой подход позволил бы освободиться от вероятностной интерпретации функции и перейти от квантовой механики точечных частиц к механике протяженных частиц. Эта идея имеет право на существование и проверку.

Гипотеза. Возможно, существуют инерциальные электроны  и безынерциальные (волновые) электроны. Структура их различна.

1.4 Общие категории.

Рассматривая  частно-научные категории, мы показали, что в них входят как обязательная часть философские категории. Теперь мы рассмотрим некоторые категории, которые являются общими для физики и философии. Это: материя, пространство, время, взаимодействие, состояние и другие. Благодаря Общей теории относительности наиболее интересными для анализа являются пространство и время. Проблема пространства и времени обширна. Здесь мы рассмотрим только те вопросы, которые либо ускользают из внимания исследователей, либо излагаются с ошибками.

Пространство. Главные проблемы этой категории - кривизна пространства и взаимосвязь пространства и эфира. Чтобы установить наличие  кривизны пространства, используют следующий  прием. В пространстве выбираются две  точки a и b. В точке a выбирается некоторый вектор Aa и перемещается в точку b. Обозначим перенесенный вектор в этой точке как Ab . Теперь мы имеем два вектора, которые мы можем сравнить. Если Aa ? Ab , то можно утверждать, что пространство криволинейно.

Это "простое" доказательство имеет существенный изъян. Мы не можем сравнить вектора  непосредственно. Для этого один из векторов мы должны перенести в  точку, где находится первый вектор, например, перенести вектор Ab в точку a. Однако перенести этот вектор "вне пространственным" способом, т.е. игнорируя свойства пространства, мы не можем. Следовательно, при обратном переносе и сопоставлении исходного и перенесенного векторов оба вектора окажутся одинаковыми. Необходима другая процедура сравнения.

Обозначим криволинейное  пространство символом C(?, ?, ?). Оно занимает бесконечный объем. Теперь мы введем евклидово пространство E(x, y, z) в этом же бесконечном пространстве. Таким образом, один и тот же бесконечный объем теперь описывается двумя способами: с помощью C и E. Эти пространства как бы "вложены" одно в другое. Мы предположим для упрощения, что между точками двух пространств имеет место взаимно однозначное соответствие.

Мы предлагаем другую процедуру сравнения векторов в криволинейном пространстве. Мы выбираем в точке a два равных по величине и направлению вектора Aa(C) и Aa(E). Теперь мы перемещаем оба вектора в точку b. Вектор Aa(E) принадлежит евклидовому пространству. Он будет перемещаться параллельно самому себе: Aa(E) = Ab(E). Второй вектор будет перемещаться "параллельно самому себе" в пространстве C. Сравнивая вектора Ab(E) и Ab(С) в точке b, мы можем определить величину кривизны пространства C.

Итак, чтобы  определить кривизну некоего пространства, мы должны иметь евклидово пространство, по отношению к которому и определяется кривизна исследуемого пространства. Математики знают об этом и всегда подразумевают наличие евклидова пространства в своих рассуждениях. Физики же упускают из внимания этот важный факт. Поэтому кривизна в их рассуждениях имеет абсолютный, а не относительный смысл.

Проводя рассуждения, мы полагали, что координаты криволинейного пространства C выражены через координаты евклидового пространства E:

При наличии  взаимно однозначного соответствия мы можем записать:

В системе координат  пространства C прежнее евклидово  пространство E будет выглядеть "криволинейным" по отношению к пространству C. В  свою очередь, пространство C будет  иметь свойства евклидова пространства.

Итак, для того, чтобы определить кривизну пространства:

A) мы должны  иметь некоторое опорное евклидово пространство, по отношению к которому и определяется кривизна;

B) опорное пространство  должно иметь физический смысл  и быть связано с какими-либо  явлениями материального мира;

C) найденная  кривизна пространства не может  иметь смысла абсолютной кривизны; она характеризует кривизну одного  пространства только по отношению  к другому.

D) остается "элементарный" вопрос: почему мы должны рассматривать  криволинейное пространство C в качестве  реального пространства, а не  евклидово пространство E, несмотря  на то, что они равноправно  описывают наше реальное пространство  в рамках физических теорий  и представлений?