Размышления на физические темы - Юрий Стручков

Юрий Стручков

Размышления на физические темы

Предисловие

Книги, популяризирующие физику, обычно делятся на два типа, условно их можно назвать «книги для лириков» и «книги для физиков». В первых преобладают прикладной, исторический и философский аспекты физики. Во вторых уделяется больше внимания физической сущности конкретных явлений и закономерностей. Авторы первых книг избегают любых математических символов и, скажем, вместо 10–9 пишут «одна миллиардная». Авторы вторых – смело пользуются всем математическим аппаратом.

Эта книга написана для тех и других. Она адресована всем кто интересуется вопросами физики. Поэтому сложных формул здесь нет, так самая малость - простые и наглядные, обойтись без которых было никак нельзя.

Одна из задач книги – научить читателя самостоятельному мышлению и пониманию сути явлений, а не пустому заучиванию существующих догм. А заодно и собственные мозги можно прочистить.

О парадигме

В мире ничего не происходит случайно.

Если что-то случилось, то так было задумано.

Франклин Делано Рузвельт, 32-й президент США.

Всегда считал, что предназначением физики как науки является создание верной физической картины мира и обеспечение научно-технического прогресса, плодами которого будут пользоваться люди.

Технический прогресс бесспорно есть, хотя и не всегда идёт на пользу человечеству. А вот насчёт физической картины мира есть много вопросов.

Почему магнитные полюса Земли не совпадают с географическими? Почему нейтроны в ядрах атомов стабильны, а вне ядра распадаются? Какова природа шаровой молнии? Чему равна скорость гравитационного взаимодействия? И ещё много других вопросов.

А на переднем крае науки создаются сомнительные гипотезы о новых неизвестных частицах и полным ходом идёт теоретическое изучение свойств чёрных дыр. Неужели это сейчас самое нужное и востребованное?

При этом имеется некоторый набор «фундаментальных» теорий, не подлежащих сомнению и считающихся основополагающими. Эти теории не подлежат критике и даже сомнениям. Как в песне Высоцкого; «Удивительное рядом, но оно - запрещено».

Но настоящая наука не должна использовать запретительные методы свойственные религиям или марксизму-ленинизму. Процесс познания природы всегда был связан с ошибками и их исправлением. А критерием правильности теории всегда должен быть эксперимент.

Примерно в середине XX века американский историк и философ науки Томас Кун (Thomas Kuhn) ввёл понятие научная парадигма. Томас Кун описывал парадигму как «исторически сложившаяся совокупность убеждений, ценностей и т.д., характерная для членов научного общества».

Иными словами, парадигма — безоговорочно принятая научным сообществом модель научной деятельности.

Например, в научно-технических кругах США, вплоть до полётов братьев Райт (1903 г.), считался невозможным полёт на аппарате тяжелее воздуха. Академическая наука в СССР до 50-х годов не признавала генетику и кибернетику, считая их лженауками.

Очевидно, что понятие парадигмы выражает не объективную, а социальную сторону научной истины. Причём, тот, кто разделяет данную парадигму, может стать членом научного сообщества, но всякий, кто не разделяет - из него изгоняется или подвергается гонениям.

В повести Даниила Гранина главный герой был отчислен из университета всего за несколько фраз в защиту кибернетики.

На практике парадигмы в разных науках варьируют в зависимости от их зрелости, степени применения математического аппарата, техники эксперимента и научных традиций конкретной дисциплины. Научная парадигма закрепляется в трудах научных лидеров, учебниках и учебных программах. И, конечно же, все открытия должны вписываться в существующую парадигму.

Томас Кун считал, что исследования всегда ведутся в рамках текущей, общепринятой парадигмы. Но её может сменить другая парадигма, когда исследователи встречают аномалию, которая не укладывается в рамки принятой парадигмы.

Применительно к физике существует ряд теорий, которые не принято подвергать не только критике, но даже сомнениям.

В последнее время термин «парадигма» в физике употребляют редко. Сейчас достаточно несколько раз назвать сомнительную или несостоятельную теорию общепризнанной, и она сразу становится недоступной для сомнений и критических высказываний.

Иногда вспоминаю те далёкие-далёкие времена, когда учился на физфаке. Уровень преподавания и преподавателей тогда был несравненно выше нынешнего. И что интересно, был ряд тем, которых наши преподаватели старались если не пропускать, то хотя бы не акцентировать на них внимания. Таких, например, как «Большой взрыв», замедление времени и сокращение размеров в обеих теориях относительности, чёрные дыры и т. д. Сейчас я предполагаю, что они сами сомневались в их истинности. Но такова была, и есть до сих пор, научная парадигма

А вот с выходом на пенсию можно не обращать внимания на всякие парадигмы и смело высказывать своё критическое мнение!

Слишком уж часто в последнее время люди весьма далёкие от понимания физических законов начинают рассуждать в СМИ о расширяющейся вселенной или о тёмной материи.

О теории эфира

«Natura abhorret vacuum!»

(Природа не терпит пустоты!)

Аристотель (384—322 до н. э.)

Концепция эфира

Начнём с того, что доказанной и работоспособной теории эфира пока нет.

Эфир есть, а теории нет! Наоборот было бы ещё хуже — если бы теории была, а эфира не было. Иногда и такое случается.

Дело не только в том, что физические свойства эфира оказываются слишком противоречивыми и трудно измеряемыми. Официальная наука по разным причинам не хочет признавать существования эфира как некоторой субстанции заполняющей всё пространство и работы по изучению эфира не финансируются государствами.

Однако в последнее время ученые всё чаще вспоминают про эфир. В разных физических теориях имеется необходимость в среде, заполняющей пространство и имеющей некоторые физические свойства.

«Природа не терпит пустоты!» - сказал древнегреческий философ Аристотель. Возможно так и появилось предположение о существовании некоторой физической среды, которая заполняет абсолютно всё.

Из дошедших до нас трудов древних философов таких как Платон, Анаксагор и Аристотель возникло и название эфир (от древнегреческого αιθηρ). Как они его себе представляли сказать трудно. У них ведь не спросишь.

Дальнейшее развитие концепция эфира получила много лет спустя. По аналогии с акустическими волнами в воздухе или в воде нужна была среда для распространения света, имеющего волновую природу. Концепция светоносного эфира была выдвинута ещё в XVII веке Декартом. Теория Декарта о свете было существенно развита Гюйгенсом в его «Трактате о свете» и получила подробное обоснование в XIX веке, как гипотетическая всепроникающая среда, колебания которой проявляют себя как свет.

Концепция светоносного эфира Декарта-Гюйгенса стала общепринятой в науке того времени. Предполагалось, что «эфир», заполняющий межпланетное пространство, является средой, передающей свет, тепло и гравитацию.

Сторонники волновой теория света Юнг и Френель также описывали свет как упругие колебания разрежённого, но чрезвычайно упругого эфира, подобные звуковым