Спидометр для звездолёта. Физика в рассуждениях дилетанта

Александр Поляк-Брагинский

Парадоксы в физике не должны существовать, когда понятна суть явлений. Приблизиться к истинному пониманию мира можно только вникнув в суть простых вещей. Но, если разобраться, большинство физических теорий, по мнению автора, этой сути не объясняют. Задав самому себе вопросы, автор сформулировал на них ответы без попыток опровержения современных физических теорий. Эти ответы невозможно найти в современной популярной литературе или в Интернете, они в этой книге.

Предисловие

Дилетант — не ругательное слово. Дилетантами были многие исследователи прошлого. Многие мудрецы древнего Рима, Фарадей, Гаусс, Ферма, Лейбниц и множество других людей, на чьих трудах держится современная наука, были поначалу дилетантами.

Со своей дилетантской колокольни мы решили вникнуть в эту науку, попытались понять её сегодняшнее состояние. Мы не стали глубоко вникать в самые современные представления квантовой механики, теории струн и космологии. Мы решили посмотреть на самые основы, на механику. Что мы теперь можем знать лучше и глубже, чем знали в 19-м веке. Что мы знаем о том, что нас окружает? Пространство, время, масса, гравитация… Стали они ближе нам? Или как и в позапрошлом веке можно прочесть сотни страниц философских трудов, где мудрецы пытаются понять смысл этих слов?

По этому изложению не следует осваивать физику. Автор приглашает задуматься, представить себе возможные решения вопросов, которые сегодня не имеют конкретных ответов. Физики, углубившись в глубины своих исследований, оперируют тензорами в многомерных аффинных пространствах. Но большинству не физиков нет дела до тензоров, аффинных пространств и прочих премудростей высшей математики. Да, мне интересно, но можно попроще объяснить? Если не можете объяснить просто и доходчиво, скорее всего вы не знаете предмет своих занятий, и прикрываете своё незнание сложным языком профессионалов.

С такой простой точки зрения мы и попытаемся разобраться в самых простых вещах. Конечно, кое-что надо знать, чтобы понять эти простые вещи. Вот мы и начнём с простого, иногда подскажем, где можно узнать больше. С распространением интернета, не сложно найти учебник физики в сети, например, доступен Курс физики, Геворкян Р. Г., Москва «Высшая школа» 1979, где достаточно кратко приведены устоявшиеся положения физики.

Но устоявшееся, — не всегда самое понятное и самое верное.

Читая физические формулы, мы не задумываемся о том, что это не математика, где можно любую величину выражать через другую, если они вместе входят в уравнение. В физике должен быть смысл у величины и того уравнения, где есть эта величина.

Автор не настаивает на истинности своих утверждений, которые ни подтвердить, ни опровергнуть не смогут и профессионалы. Но они помогают описанию наблюдаемых явлений в нашей Вселенной. Даже современные официально признанные теории не всеми воспринимаются, как истина в последней инстанции. Это и понятно, наука не может замереть на достигнутом уровне, а её развитие опирается на мнения исследователей. Иногда мнение дилетанта оказывается стимулом для развития новой теории, приближающей к познанию истины, а иногда выводы профессионала оказываются заблуждением.

Мы не будем оценивать правоту каких-либо известных учёных, искать неувязки в существующих теориях. Современные теории очень хорошо согласуются с практикой человека, дают возможность предсказывать события в физике. Лишь иногда, появляются факты, которые трудно поддаются объяснению. Таких фактов немного, но они есть. Мы обратим внимание на некоторые из них.

Есть понятия, которые сложно объяснить как с физической, так и с философской точки зрения. Попробуйте сами себе ответить на вопросы, что такое пространство, что такое время, бесконечны ли пространство и время, что такое пространство-время, что такое масса, что такое электрический заряд, что такое гравитационное и электромагнитное поля. Можно ещё задать десятки вопросов, на которые вы ответите статьями из словарей или учебников. Но эти статьи отражают лишь некоторый этап понимания человеком перечисленных сущностей. С развитием знания, определения меняются, их понимание становится глубже, но до истинного понимания сути вещей остаётся далеко. В IXX веке считалось, что человек познал все законы природы. Однако наступление века XX принесло понимание, что мир гораздо разнообразнее и сложнее, чем думали раньше учёные. Теперь уже XXI век. Появились совершенно необычные теории и гипотезы, которые не физику понять чрезвычайно трудно. Но построены они на зыбком фундаменте часто недопонятых основ природы. Да, из современной науки исключён эфир и теплород. Но формулы, описывающие законы теплотехники, были выведены, когда теплород был признан, а электродинамика создавалась, когда был признан эфир. Теперь есть понятие физического вакуума, есть квантовая механика, теория относительности, теория струн. В наше время появляются новые взгляды на законы природы, учёные пытаются вывести новые законы на основе математических инструментов, а потом занимаются поиском предсказанных явлений.

Математика это вычислительный инструмент, который позволяет облечь в формулы любую созданную гипотезу и теорию. Но то, что может быть реализовано в математике, совсем не обязательно реализовано в природе. Даже если эта теория подтверждается наблюдениями, она может быть ложной. Часто в этой связи приводится пример эпициклов Клавдия Птолемея и теории Николая Коперника. Пока Иоганн Кеплер не уточнил математику движения планет по орбитам, эпициклы Птолемея были более точным инструментом, чем теория Коперника. Но теория Коперника была ближе к истине, а Коперник придал ей и точность математического аппарата. Позднее Ньютон внёс дополнительную ясность в этот вопрос, а потом и Эйнштейн сказал своё слово. Процесс идёт до сих пор.

Мы составим своё, по возможности, непротиворечивое представление о мире, который нас окружает. Что-то попытаемся объяснить с позиций известных, что-то додумаем сами. Не все применяемые в физике понятия достаточно доходчиво объясняются в современной научной и популярной литературе. В каком-то смысле, то, что изложено далее, гипотеза устройства всего.

Как обычно, для построения гипотезы или теории необходимы некоторые основы — постулаты. Постулаты недоказуемы. Они принимаются на веру, но они, или построены на определённом опыте человека, или на догадках и предположениях авторов гипотез. Так, например, постулат из геометрии Евклида о параллельных прямых соответствует практике человека на Земле. А современное понимание геометрии Вселенной — догадка Эйнштейна, математический вид которой, был создан Риманом, Лобачевским, Минковским.

Возможно, что в и этом изложении содержится зерно истины.

Да, чуть не забыл ответить на ваш вопрос, — А причём здесь спидометр для звездолёта?

А при том, что теория относительности запрещает такую конструкцию.

Справедливо ли такое запрещение? И в этом тоже попытаемся разобраться.