Физика и философия физики (стр. 3 из 4)

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

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

Эйнштейн выдвинул гипотезу об эквивалентности инерциальной и гравитационной масс (m_i=m_g). 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 (m_i=m_g), 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, как показано на рис.4.

Когда электрон движется в области электромагнитных взаимодействий, мы должны рассматривать его как частицу. Вероятность обнаружить его в точке A(x₀, y₀, z₀, t₀) – 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. Схема, изображенная на рис.4, есть только иллюстрация. 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 |Ψ|² 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.

Рис. 4.

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 (см. рис.5). В точке a выбирается некоторый вектор A_a и перемещается в точку b. Обозначим перенесенный вектор в этой точке как A_b. Теперь мы имеем два вектора, которые мы можем сравнить. Если A_a ≠ A_b, то можно утверждать, что пространство криволинейно.

Это «простое» доказательство имеет существенный изъян. Мы не можем сравнить векторы непосредственно. Для этого один из векторов мы должны перенести в точку, где находится первый вектор, например, перенести вектор A_b 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.

Рис. 5.

Обозначим криволинейное пространство символом C(ζ, η, ξ). Ξно 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 A_a(C) и A_a(E). Теперь мы перемещаем оба вектора в точку b. Вектор A_a(E) принадлежит евклидовому пространству. Он будет перемещаться параллельно самому себе: A_a(E)=A_b(E). Второй вектор будет перемещаться «параллельно самому себе» в пространстве C. Сравнивая вектора A_b(E) и A_b(С) в точке b, мы можем определить величину кривизны пространства C, как показано на рис.5.

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:

ξ = ξ(x, y, z); η = η(x, y, z); ζ = ζ(x, y, z).

При наличии взаимно однозначного соответствия мы можем записать:

x = x(ξ, η, ζ); y = y(ξ, η, ζ); z = z(ξ, η, ζ).

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?

Очевидно, мы никогда не сможем избавиться от евклидова пространства. Оно подобно тени преследует нас. Ньютон был глубоко прав, когда говорил о математическом пространстве. Математическое пространство обладает протяженностью, изотропией и способно пронизывать все без исключения материальные объекты. Других свойств математическое пространство не имеет.

Современные материалисты пишут, что физическое пространство не может быть пустым или чистым вакуумом. Однако они иногда совершают ошибку. Например, часть ученых утверждает, что пространство есть эфир, который имеет дополнительные свойства по отношению к свойствам математического пространства (отождествление пространства и эфира). Здесь можно согласиться с ними только в одном пункте. Пространство действительно не является пустым. Оно заполнено различными видами материальной субстанции (эфир).

К сожалению, они иногда идут дальше. Свойства этой субстанции или эфира приписываются не материальному эфиру, а самому пространству. Благодаря такому шагу пространство превращается либо в материю или материальный объект, либо в свойство материального эфира и т.д., или даже наоборот: материя в наших представлениях (но не на практике!) превращается в функцию геометрии пространства.

Мы полностью разделяем мысль классиков материализма о том, что пространство не есть простое свойство материи; оно есть особая философская категория, которая отлична от обыденного свойства любого материального объекта или материальной субстанции. Пространство есть условие существования материи или «коренная форма бытия материи».

Приведенные рассуждения можно использовать для анализа Общей теории относительности. Эйнштейн, связавший пространство и время с гравитационным полем, совершил гносеологическую ошибку. У него материя превратилась в свойство, определяемое кривизной пространства. Он не понимал, что кривизна пространства есть понятие относительное, которое может быть определено только по отношению к другому пространству, служащему эталоном (евклидово пространство). Он неявно использовал евклидово пространство без описания его физической сущности. Эйнштейновская гносеологическая ошибка в Общей теории относительности есть продолжение другой гносеологической ошибки, рассмотренной нами ранее (отождествление различных свойств: m_i=m_g). Общая теория относительности имеет еще один серьезный недостаток. Ее математический формализм не корректен, как показано в [5].