Гениальная ошибка максвелла

Предлагаю Вам «вишенку на торте» — великолепный, с моей точки зрения, доклад профессора Игоря Хмелинского —

Профессор Хмелинский утверждает, что современная наука стала лженаукой! — https://www.youtube.com/watch?v=Y9YZ-MXck9o

Борис Бояршинов, к сожалению, повёл себя недостойно – помешал профессору сделать стройный доклад – влезал, делал свои замечания, с которыми я абсолютно не согласен. Неприятно слушать голословные утверждения Бояршинова, который ссылается на какие-то результаты в ядерной физике, но при этом не конкретизирует о каких результатах идёт, делая вид что это и так всем известно – это и есть настоящее шельмование публики.

Ошибка Максвелла и её следствия для физики

Виктор Кулигин, Мария Корнева, Галина Кулигина

Анализ ошибок в теориях современной физики привёл нас к важному выводу. Существуют исходные («застарелые») ошибки, которые затем «генерируют» спектр вторичных ошибок (ошибочных следствий). Нами была обнаружена ошибка, допущенная Максвеллом при математическом оформлении исследований Фарадея. При обобщении экспериментов Фарадея Максвелл «потерял» мгновенное действие на расстоянии. В работе приведено доказательство и рассмотрены некоторые следствия для физических теорий. Например, мы должны рассматривать поля зарядов и поля электромагнитных волн как самостоятельные поля, имеющие разные (взаимоисключающие) свойства.

Ключевые слова: дальнодействие, потенциалы, уравнения Максвелла.

Статья в формате: PDF; DOC

Введение

Читая общие курсы и спецкурсы, мы постоянно сталкивались с «нестыковками» в физических теориях. Чтобы читать лекции, необходимо знать больше и глубже, чем дано в учебниках. Мы постоянно сталкивались с противоречиями в теориях и явными ошибками. Желание дать студентам чёткое, непротиворечивое изложение материала привело к необходимости анализа проблем физики. Постепенно у нас сложилась картина «размножения» ошибок.

Любой грамотный физик прекрасно знает принцип Оккама: «Не приумножай сущностей сверх необходимости». Но в Средние века жил и другой философ Дунс Скотт, который сформулировал не менее интересное правило: «Из правильных посылок получаются правильные заключения. Из ложных посылок могут вытекать как ошибочные, так и правильные заключения».

Из этого правила следует, что на определённом этапе своего развития даже теория с ошибками в основании может «предсказывать» правильные результаты. Лишь много позже наступает кризис, теория превращается в догму, которую потом реформируют или заменяют новой теорией.

То же с «подтверждением» теории экспериментом. В природе нет «чистого» эксперимента. Любой эксперимент «нагружен теорией», как говорят философы. Любой эксперимент требует теоретического объяснения, интерпретации. И здесь встречаются подгонки под «нужную точку зрения». Это хорошо видно по гипотезам исследователей. Каждый из них строит гипотезу для устранения противоречий в стандартных теориях, но так, чтобы «уложиться в эксперименты».

Часто говорят о «торжестве науки», указывая на успехи промышленного производства. Это не совсем так. У людей есть план: изготовить к сроку определённое изделие. Расхождение теории и результата оправдывают многими причинами (неучтённые условия, ошибки в изготовлении, погрешности измерений и т.д.). План есть план. Здесь редко исследуют истинные причины несоответствия теории практике.

Развитие науки никогда не обходится без ошибок. Обычно ошибки быстро исправляются. В иных случаях ошибка может остаться «не замеченной». И вот здесь возникает драматическая ситуация: к этой исходной ошибке привыкают, и она превращается в предрассудок (догму). Ошибка порождает веер последующих частных (вторичных) ошибок. Происходит «цепная реакция», представленная на рис. 1.

Исследователи без пользы тратят много сил, чтобы исправить следствия (вторичные ошибки). Но это «сизифов труд». Пока исходный предрассудок живёт, он будет постоянно тиражировать новые и новые ошибки. Примером может служить «кризис физики» на рубеже XIX – XX веков.

Рис. 1. Развитие ошибок в науке

«Кризис физики», который относят к рубежу XIX – XX веков, возник гораздо раньше. Он появился из-за нескольких исходных допущенных где-то в XIX столетия. За полтораста лет неисправленные ошибки превратились в предрассудки. Таких застарелых, 150-летних ошибок в физике и математике мы можем назвать, по крайней мере, три.

В этой работе мы покажем одну «ошибку», допущенную Максвеллом. Эта ошибка «предсказала» существование электромагнитных волн, но «выбросила» из физики «мгновенное действие на расстоянии». Мгновенное действие составляло фундамент ньютоновской механики, фундамент теории тяготения. Теория тяготения и механика имели солидное экспериментальное подтверждение и более, чем двухсотлетнее практическое применение. Устранение мгновенного действия породило трудности и последующие ошибки в теориях.

Если отследить эту цепочку, то получим:

Первая ошибка. Отождествление полей зарядов и полей электромагнитных волн. Запрет на мгновенные действия на расстоянии. Некорректное описание явлений электродинамики.

Вторая ошибка (следствие). Неверное философское истолкование причинности и взаимодействия. Появление ошибочного (бессодержательного) понятия «скорость распространения взаимодействий».

Третья ошибка. Неправильное объяснение сущности преобразования Лоренца и т.д.

1. «Рождение» уравнений Максвелла

Проф. Карцев пишет о работе Максвелла с исследованиями Фарадея [1]: «Вчитываясь в страницы «Экспериментальных исследований», Максвелл увидел, что упрёки «в нематематичности воззрений» Фарадея были несправедливыми.

«Когда я стал углубляться в изучение работ Фарадея, – писал Максвелл, – я заметил, что метод его понимания тоже математичен, хотя и не представлен в условной форме математических символов. Я также нашёл, что метод может быть выражен в обычной математической форме и таким образом может быть сопоставлен с методами признанных математиков».

Итак, и Ампер, и Фарадей считали, что каждый электрический ток окружён магнитным полем. Максвелл решает записать этот тезис в форме уравнения:

Здесь: H – вектор напряжённости магнитного поля; j – вектор плотности электрического тока, в который Максвелл включает и никем пока не наблюдавшийся «ток смещения».

Максвелл видит, что из уравнения (1.1) не вытекает закон сохранения заряда. Он долго перебирал варианты, пока не ввёл «ток смещения» (производную напряжённости электрического поля).

Можно предположить, что у Максвелла возникли сомнения. Электрическое и магнитное поля в уравнениях (1.2) получились запаздывающими. Это противоречило закону Кулона, объяснение которого опиралось на мгновенное действие на расстоянии, и существующему закону всемирного тяготения Ньютона.

Это казалось странным для современников Максвелла. Но постепенно к этому привыкли, а мгновенное действие на расстоянии стало «изгоем» в физических теориях.

2. Потенциал заряда

Напомним старый анекдот про физиков-теоретиков. Один физик-теоретик перебрался, наконец, из общежития в квартиру. На новоселье он пригласил двух друзей тоже физиков-теоретиков. Пришедшие друзья застали коллегу за странным занятием.

Тот стоял на стуле и, приставив гвоздь шляпкой к стене, бил по острию молотком. Гвоздь гнулся. Он его выбрасывал и брал новый. На вопрос удивлённых коллег он ответил, что хочет забить гвоздь, чтобы повесить картину.

Первый физик-теоретик подобрал согнутый гвоздь и приставил его шляпкой к стене.

– У гвоздя неправильная конструкция, – заявил гость. – Остриё гвоздя должно быть с противоположной стороны!

– Не-е-т! – возразил другой коллега. Он взял свежий гвоздь, прижал его шляпкой к стене и затем понёс гвоздь от стены перпендикулярно. Гвоздь остриём воткнулся в противоположную стенку.

– Вот видите! – воскликнул он. – Этот гвоздь вот от этой стены! Я сразу сообразил!

Я привёл этот анекдот, чтобы проиллюстрировать следующий факт. Физики иногда «варятся в собственном соку», забывая о том, что многие вопросы уже решены аналитически математиками и, если есть теория с похожим математическим формализмом, то они бывают проверены экспериментально.

Этим мы и воспользуемся. Классическая механика (и её раздел – Аналитическая механика) является фактически разделом математики и развивалась трудами математиков и физиков: Пуассона, Лагранжа, Лапласа, Грина, Остроградского, Гамильтона, Гаусса, Неймана, Гельмгольца, Кирхгофа, и других. К моменту формулировки Максвеллом своих уравнений основы аналитической механики были уже достаточно хорошо развиты. Почему Максвелл не воспользовался её результатами? Этого никто не узнает.

Попробуем устранить этот недостаток. Будем последовательны и прежде выполним рутинную часть:

1. Отметим аналогию между квазистатическими явлениями электродинамики и ньютоновской теорией всемирного тяготения. Говоря о квазистатических явлениях электродинамики, мы можем провести прямую и глубокую аналогию с теорией тяготения, поскольку потенциалы этих полей описываются уравнением Пуассона.
2. Покоящееся заряженное тело создаёт вокруг себя электростатическое поле (пропорциональное заряду), которое обладает энергетическими и силовыми свойствами. Это есть образная физическая модель (как отражение фрагмента реальности), позволяющая нам дать умозрительное представление (на основе аналогии) и нарисовать картину физических явлений и процессов взаимодействия.

Потенциал поля – это энергетическая характеристика поля покоящегося заряда в некоторой точке пространства. Он численно равен работе, которую мы должны совершить, чтобы переместить пробный (единичный, положительный, точечный) заряд из бесконечности в данную точку пространства.

Напряжённость электрического поля неподвижного заряда в некоторой точке пространства – есть силовая характеристика поля. Она численно равна силе, которая будет действовать на пробный (единичный, положительный, точечный) заряд, покоящийся в данной точке пространства в системе отсчёта наблюдателя.

Выделенное курсивом, как будет показано, весьма важный момент. Отсутствие в определении слова «покоящийся» привело к противоречиям в объяснении магнитных явлений, что позволило релятивистам сделать вывод о неспособности классических теорий объяснить магнитные явления и заявить об «ошибочности» классических представлений.

Движение заряженной частицы можно представить в виде суммы поступательного и вращательного. При поступательном движении тело движется так, что все точки тела при движении по кривой линии в каждый момент имеют одинаковый вектор скорости (зависящий, в общем случае, от времени). При вращательном движении центр масс тела покоится, а тело вращается вокруг оси, проходящей через центр масс.

В физике имеет место закон сохранения заряда. Точечный заряд не «расползается» в пространстве, поэтому div v = 0, где v – есть скорость точечного заряда. Помимо этого, если точечный заряд вращается вокруг своей оси, вокруг него не возникает движения скалярного потенциала и, соответственно, магнитного поля (поступательное движение точечного заряда).

При движении заряда поле движется всегда только поступательно. Каждая точка потенциала в пространстве имеет одинаковый с точечным зарядом вектор скорости. Иными словами, все точки потенциала имеют один и тот же вектор скорости. Потенциал заряда не совершает вращательного движения относительно своего центра масс.

Теперь, закончив формальную сторону, мы можем насладиться математикой.

3. Фарадей, Максвелл и аналитическая механика

Рассматривая условно потенциал как некую «среду» мы можем использовать результаты механики сплошных сред [2].

Первое. Мы можем использовать – уравнение непрерывности скалярного потенциала:

Это известное уравнение. Далее мы можем ввести векторный потенциал А.

Пусть:

тогда мы можем записать новую форму уравнения непрерывности, которая связывает векторный и скалярный потенциалы:

Напомним, что для точечного заряда все точки потенциала ϕ имеют всегда одну и ту же скорость в силу поступательного характера движения скалярного потенциала.

Второе. Мы можем использовать уравнение сохраняемости векторных трубок и их интенсивности. Для некоторого произвольного вектора а это уравнение имеет вид [2]:

∂a / ∂t + v div a + rot [a × v] = 0.

Если мы заменим вектор a вектором электрического поля Е = –grad ϕ, то сможем записать:

∂grad ϕ / ∂t + v ∆ϕ + rot [grad ϕ × v] = ∂grad ϕ / ∂t + v ∆ϕ + rot (ϕv) = 0.

Окончательная форма полученного уравнения имеет вид:

где:

[{bf{H}} = frac{1}{mu }{mathop{rm rot}nolimits} {bf{A}};quad {bf{E}} = — {mathop{rm grad}nolimits} varphi ;quad {bf{j}} = rho {bf{v}}.]

Третье. При движении скалярного потенциала поля заряда относительно неподвижного наблюдателя наблюдатель обнаружит «добавку» к напряжённости поля. Эта добавка есть сторонняя ЭДС и, соответствующая ей, напряжённость стороннего поля равна:

Сторонней она является потому, что она не может быть заменена градиентом потенциала электростатического поля, т.е. она не имеет электростатического происхождения. Сторонняя ЭДС есть результат движения поля скалярного потенциала относительно покоящегося пробного заряда в системе отсчёта наблюдателя.

Следовательно, теперь можно записать ещё одно тождество:

В его справедливости можно убедиться, подставив соответствующие скалярный и векторный потенциалы.

Итак, используя только математику, мы получили систему уравнений квазистатической электродинамики. Вот она:

где: Е = –grad ϕ; E_ст. = – ∂A / ∂t; μH = rot A.

Я полагаю, что вы сами сможете указать отличия системы уравнений (3.7) от уравнений Максвелла (1.2). Всё же для сравнения уравнений (1.2) с уравнениями (3.7) сведём уравнения в табл. 1.

Таблица 1

Сравнение систем уравнений

Удивительно, как похожи эти системы уравнений. Отличие лишь в содержании вектора электрического поля Е. Мы уже давно имели этот результат, но нам не приходило в голову провести сравнение. Сейчас мы это сделаем.

Несмотря на внешнее сходство системы уравнений различны. Главное различие содержится в уравнениях для ротора Н (первая строка в табл. 1). В уравнении Максвелла в правой части присутствует частная производная – ∂A / ∂t от векторного потенциала А. В уравнении для квазистатики эта частная производная (E_ст. = – ∂A / ∂t) не входит в правую часть (отсутствует).

Казалось бы, что отличие небольшое, но это только «казалось бы». На самом деле радикально изменился характер функциональной зависимости решений. Вместо потенциалов, описывавших мгновенное действие на расстоянии, у Максвелла уравнения стали описывать поля запаздывающих потенциалов!

У нас нет никаких оснований считать, что запаздывающие потенциалы появились у Максвелла закономерно. Ампер, Фарадей и другие учёные могли экспериментально изучать только квазистатические, а не волновые явления. Только много позже Герц, зная о волновом характере решений уравнений Максвелла, дал качественное экспериментальное подтверждение существования таких волн.

Итак, Максвелл сделал «фатальную» ошибку, записав некорректно ток смещения. Он ввёл не только член j = –ε(∂gradϕ / ∂t), но и член j_ст. = –ε(∂²A / ∂t²), который логически не должен был входить в уравнения.

Но это была «гениальная ошибка». Максвелл, сам того не ведая, «открыл дорогу» новым научно-техническим направлениям и, прежде всего, радиотехнике, радиолокации и т.д. Это был громадный шаг вперёд.

Вместе с тем, эта ошибка нанесла удар по материалистическому мировоззрению и физике:

• поля зарядов и электромагнитные волны были отождествлены, несмотря на различие свойств;
• мгновенное действие на расстоянии стали рассматривать, как «анахронизм», как предрассудок, не отвечающий физике;
• классические теории (механика, ньютоновская теория тяготения и т.д.) стали предметом насмешек.

Так родился в физике предрассудок или догма.

4. Поля зарядов и поля электромагнитных волн

А правильно ли мы поступили, считая математический подход более оправданным, чем анализ Максвелла? Правильно ли мы сделали, обвинив Максвелла в непредумышленной ошибке? У нас есть перед Максвеллом одно преимущество: мы имеем более полную теоретическую и экспериментальную информацию. Давайте сравним некоторые свойства полей зарядов и свойства полей электромагнитных волн. Для этого их основные свойства сведём в табл. 2.

Таблица 2

Сравнение свойств волновых и квазистатических полей

Уже приведённого достаточно, чтобы установить, что поля заряда и поля электромагнитных волн это принципиально различные поля, т.е. поля, имеющие разные (взаимоисключающие) свойства и, соответственно, различную физическую природу. По этой причине поля должны описываться самостоятельными группами уравнений.

5. Есть ли путь (предельный переход) от запаздывающих потенциалов к квазистатическим потенциалам?

Опираясь на результаты табл. 2, можно сказать, что перехода от волновых полей (запаздывающие потенциалы) к квазистатическим полям зарядов (мгновенное действие) в рамках уравнений Максвелла не существует. Свойства этих полей несовместимы. Проверим этот вывод.

В современных учебниках утверждается, что уравнения для описания квазистатических явлений можно легко получить, например, если устремить скорость света к бесконечности, поскольку «запаздывание» в этом случае исчезает. При предельном переходе решение волнового уравнения для полей должно переходить в решение уравнения Пуассона для этих же полей.

Увы! Это застарелый предрассудок. Проверим этот вариант.

Исключая последовательно Е или Н из уравнений Максвелла, запишем отдельные уравнения для этих векторов:

[{mathop{rm rot }nolimits} {mathop{rm rot}nolimits} {bf{E}} + frac{1}{{{c^2}}}frac{{{partial ^2}{bf{E}}}}{{partial {t^2}}} = — mu frac{{partial {bf{j}}}}{{partial t}};quad {mathop{rm div}nolimits} {bf{E}} = frac{rho }{varepsilon };]

[{mathop{rm rot }nolimits} {mathop{rm rot}nolimits} {bf{H}} + frac{1}{{{c^2}}}frac{{{partial ^2}{bf{H}}}}{{partial {t^2}}} = {mathop{rm rot}nolimits} {bf{j}};quad {mathop{rm div}nolimits} mu {bf{H}} = 0.]

К этим уравнениям мы для анализа должны добавить силу Лоренца, описывающую взаимодействие зарядов:

F = eE + ev × B = eE + ev × μH.

Теперь вспомним, как определяется скорость света в уравнениях электродинамики:

c = (ε·μ)^–1/2.

Итак, чтобы обратить скорость света в бесконечность, мы должны либо устремить к нулю ε, либо устремить к нулю μ.

Испытаем оба варианта.

1) ε → 0.

Мы сразу же сталкиваемся с «неприятностью»:

[mathop {lim }limits_{varepsilon to 0} {mathop{rm div}nolimits} {bf{E}} = mathop {lim }limits_{varepsilon to 0} frac{rho }{varepsilon }]

не существует!

Нарушается также закон Кулона:

[{bf{F}} = frac{1}{{4pi varepsilon }}frac{{{q_1}{q_2}}}{{{r^2}}}]

(силы взаимодействия между зарядами становятся бесконечными!) и т.д.

2) μ → 0.

И здесь получаем несуразную систему уравнений:

rot rot E = 0; div E = ρ / ε; rot rot H = rot j; F = eE.

Здесь токи смещения отсутствуют, а взаимодействие зарядов сводится к электростатическому взаимодействию. Взаимодействие через магнитное поле «исчезает».

Иными словами, в обоих случаях мы не получаем систему квазистатических уравнений и правильное описание взаимодействий зарядов. Это какие-то «куцые огрызки» уравнений квазистатики.

Итак, предельный переход от волновых полей к квазистатическим полям зарядов принципиально невозможен. Эти поля должны описываться независимыми уравнениями.

6. Как могли проникнуть «волновые процессы» в уравнения квазистатики?

Теперь, следуя за Максвеллом и учитывая полученные нами результаты, ответим на вопрос: откуда могли взяться волновые процессы в максвелловских уравнениях? Вернёмся к уравнениям квазистатики (3.7):

[{mathop{rm rot}nolimits} {bf{H}} = varepsilon frac{{partial {bf{E}}}}{{partial t}} + {bf{j}};quad {mathop{rm rot}nolimits} ({bf{E}} + {{bf{E}}_{ст.}}) = — mu frac{{partial {bf{H}}}}{{partial t}};\{mathop{rm div}nolimits} {bf{E}} = — frac{rho }{varepsilon };quad {mathop{rm div}nolimits} mu {bf{H}} = 0.]

Мы ранее (см. табл. 1) ввели обозначения:

Чтобы уравнения (3.7) начали содержать не только мгновенно действующие поля, но и поля запаздывающих потенциалов, введём добавочные новые поля, включив их в (6.1).

Пусть новые дополнительные поля E* и H* создаются некоторым векторным потенциалом A*, который описывает поперечную электромагнитную волну (div A* = 0).

Добавим к старому электрическому полю заряда Е = –grad ϕ новое поле Е* = – ∂A* / ∂t, а к индукции магнитного поля заряда μH = rot A добавочную индукцию магнитного поля μH* = rot A*.

Итак:

Подставим выражения (6.2) в систему уравнений квазистатики (3.7):

[{mathop{rm rot}nolimits} {bf{H’}} = varepsilon frac{{partial {bf{E’}}}}{{partial t}} + {bf{j}};quad {mathop{rm div}nolimits} mu {bf{H’}} = 0;\{mathop{rm rot}nolimits} ({bf{E’}} + {{bf{E}}_{ст.}}) = — mu frac{{partial {bf{H’}}}}{{partial t}};quad {mathop{rm div}nolimits} {bf{E’}} = — frac{rho }{varepsilon }.]

Далее мы проведём разделение уравнений, выделив и сохранив полученную нами систему уравнений квазистатики. Образуются две группы уравнений.

Первая группа – группа уравнений квазистатики, известная нам:

Вторая группа состоит из двух однородных уравнений:

Мы видим, что волновое уравнение, описывающее поперечные электромагнитные волны, не содержит источников поля в правой части. Это не «промах», а свидетельство неполноты уравнений Максвелла и экспериментов Фарадея. Фарадей и другие исследователи изучали квазистатические поля. Их эксперименты не могли «засечь» электромагнитную волну и её источники в силу малости эффекта излучения электромагнитных волн и несовершенства приборов.

Уже гораздо позже существование электромагнитных волн (запаздывающие потенциалы) было экспериментально подтверждено с качественной стороны Г. Герцем.

Количественных измерений с целью детальной проверки уравнений Максвелла не проводилось до настоящего времени. Всем казалось, что уравнения Максвелла корректны и не нуждаются в специальной экспериментальной проверке.

Анализ уравнений Максвелла в калибровке Лоренца показал [5], что заряженные частицы не излучают непосредственно электромагнитных волн при ускорении. Волны излучаются специфическими токами [5]. Даже сейчас учёные не имеют полного описания процессов излучения (проблема калибровок) и реакции этого излучения на заряды («самоускорение» заряда). Эти проблемы подробно обсуждаются в [5] и других наших работах [4], [6] и т.д.

7. Кризис в физике и ошибка Максвелла

Философ это одна из самых древних профессий, как и некоторые другие. Поэтому, цитируя философов, мы не сможем обойтись без комментариев. Итак, рассмотрим кризис в физике в начале ХХ века. Вот, что писали Дышлевый и Канак в [7] на стр. 112…113 (выделение жирным шрифтом наше – авт.):

В конце XIX – начале ХХ вв. в связи с новыми открытиями… приверженцев механицизма ждали новые испытания. Их выдержали не все. Некоторые покинули позиции механицизма. Возникло две школы физиков: «механическая»… и «критическая»…

…Приверженцы «механической школы» придерживались материалистического взгляда на смысл и цели познания природы… Отстаивая механицизм, они полагали, что отстаивают также материализм… Отказ от механики, как основы теоретической физики, им представлялся отказом от материалистического взгляда на сущность и цели познания…

Представители «критической школы» отрицали принципы механики не столько потому, что всё больше обнаруживалась ограниченность этих принципов, сколько потому, что с признанием их объективности и незыблемости связывалась уверенность в объективности теоретического знания… В «критической школе» реальная естественно-научная проблема… с самого начала была смещена в область ревизии философской, материалистической по существу, механики Ньютона.

Поясним: в чём же принципиальное различие между этими школами? Оно отражено в принципах познания, заложенных и провозглашаемых «критической школой» (Пуанкаре, Мах, Дюгем, Оствальд, Ранкин и др.). Перечислим некоторые «точки размежевания»:

• отрицание «критиками» кумулятивного характера знаний (каждая новая теория отвергает свою предшественницу; теории умирают, когда умирают их апологеты и т.д.);
• нарушение законов логики (логически-противоречивый «корпускулярно-волновой дуализм»; логические противоречия в СТО «парадоксы» и т.д.);
• отрицание многообразия форм причинно-следственных отношений (сведение причинности только к последовательности взаимосвязанных событий и т.д.) и т.д.

Фактически «критическая школа» являлась одной из форм субъективного идеализма (позитивизм). Материализм один и един. Специальных «материализмов» (отдельно для классических теорий, отдельно для релятивистских теорий, отдельно для квантовых) не существует. Следовательно, если мы признаём классические теории материалистическими теориями (механику Ньютона, например), то должны признать квантовые теории и релятивистские теории субъективно-идеалистическими.

Именно здесь ошибка Максвелла сыграла свою роль. Вот, что пишет в конце ХIХ века профессор О.Д. Хвольсон в своём «Курсе физики» [8] (§4. Actio in distans):

Термином «actio in distans», т.е. «действие на расстоянии» обозначается одно из наиболее вредных учений, когда-либо господствовавших в физике и тормозивших её развитие: это учение, допускавшее возможность непосредственного действия чего либо (A) на что либо другое (B), находящееся от него на определённом и столь большом расстоянии, что соприкосновения между A и B происходить не может…

…Ученик Ньютона, Cotes, в предисловии ко второму изданию «Principia», которого Ньютон не читал до его напечатания, впервые ясно выразил мысль об «actio in distans», о том, что тела непосредственно взаимно притягиваются. С одной стороны уверенность, что взгляд, высказанный в предисловии к его книге, одобряется Ньютоном, с другой – грандиозное развитие небесной механики, целиком основанной на законе всемирного тяготения, как на факте, и не нуждавшейся в каких либо его разъяснениях, заставили учёных забыть о чисто описательном характере этого закона и видеть в нём законченное выражение действительно происходящего физического явления.

…Идея о действии в даль, господствовавшая в прошлом столетии, получила новую пищу, ещё более окрепла, когда, в конце столетия, из опытов Кулона оказалось, что и магнитные и электрические взаимодействия могут быть сведены к взаимодействиям особых гипотетических веществ (два электричества и два магнетизма), происходящим непосредственно в даль и по законам, вполне аналогичным закону Ньютона. …В первой половине текущего столетия (XIX века – прим. наше) actio in distans полновластно господствовала в науке.

…В настоящее время успело сделаться общим достоянием убеждение, что actio in distans не должна быть допускаема ни в одну область физических явлений. Но как её изгнать из учения о всемирном тяготении?

Вы видите, что благодаря ошибке Максвелла «мгновенное действие на расстоянии» оказалось изгнанным из электродинамики. Осталось его изгнать из механики Ньютона и теории тяготения.

Классическая механика стала рассматриваться, как анахронизм только из-за того, что она опиралась на дальнодействие. И это, несмотря на то, что она была подтверждена двухвековым опытом практического применения. Пуанкаре гордо писал примерно следующее: «То, что осталось от классической физики после создания теории относительности, представляло собой ещё здание, по сравнению с тем, что осталось от неё после создания квантовых теорий!» [7]. Это отношение к классической механике сохраняется и сегодня.

8. Взаимодействие и мгновенное дальнодействие

Представьте себе, что у вас оторвали от рубашки клок материи. Вы должны как-то заштопать дыру. Это можно сделать, вставив и пришив оторванный клок. Но можно коряво стянуть края дыры «на живую нитку». Точно так же и в физике. Ошибка Максвелла «вырвала» мгновенное действие на расстоянии из объяснения ряда физических явлений. Это негативно отразилось на изменении содержания понятий в физических теориях и на обилии постулатов в теориях.

Постулат играет «странную» роль, роль догмата. Он подобен дорожному указателю (типа «кирпич»). Вы должны подчиняться этому знаку и не имеете права «заглядывать» за него и искать ответ на вопросы: почему «нельзя» и что за ним дальше? Если вы нарушаете, вас ожидают «санкции». Таких запретов много, например, «в природе нет абсолютно жёстких тел» или «нельзя двигаться со сверхсветовой скоростью» и т.д.

«Утрата» мгновенного действия на расстоянии привела к некорректным объяснениям и искажению содержания некоторых терминов. Мы рассмотрим в качестве примера определение фундаментального понятия «взаимодействие» в физике. Процитируем БСЭ:

Взаимодействие в физике – воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению состояния их движения. В механике Ньютона взаимное действие тел друг на друга количественно характеризуется силой. Более общей характеристикой В. является потенциальная энергия. Первоначально в физике утвердилось представление о том, что В. между телами может осуществляться непосредственно через пустое пространство, к-рое не принимает никакого участия в передаче В.; при этом В. перемещается мгновенно… В этом состояла т.н. концепция дальнодействия.

Заметим, что взаимодействие характеризуется не «потенциальной энергией». Оно имеет две стороны, две грани: силовое взаимное влияние и энергетическое (энергия взаимодействия, которая зависит от относительного расстояния и относительной скорости [5]). Продолжим:

…Было доказано, что В. электрически заряженных тел осуществляется не мгновенно и перемещение одной заряженной частицы приводит к изменению сил, действующих на др. частицы, не в тот же момент, а лишь спустя конечное время. … Соответственно имеется «посредник», осуществляющий В. между заряженными частицами. Этот посредник был назван электромагнитным полем. …Возникла новая концепция – концепция близкодействия, к-рая затем была распространена на любые другие В.

В БСЭ пишется: «было доказано». На самом деле никаких эмпирических данных нет, а теоретические предпосылки опираются на уравнения Максвелла, в которых мы усмотрели ошибку.

Посмотрите, что писал Лаплас по этому поводу. В теории гравитации Ньютона скорость гравитации не входит ни в одну формулу, считаясь бесконечно большой. В своём знаменитом «Изложении системы мира» в 1797 г. Лаплас писал: «Скорость распространения гравитации, которую я высчитал, анализируя движение Луны, её так называемые вековые ускорения, не менее чем в 50 миллионов раз превышает скорость света!»

Превышает в 50·10⁶ c (!), если таковая скорость, вообще говоря, имеется. Никаких точных данных, опровергающих мгновенное действие на расстоянии, не существует. Более того, именно оно позволяет решить проблему электромагнитной массы («электромагнитная масса имеет все свойства обычной инерциальной массы») и проблему взаимодействия зарядов. Нет причин отказывать мгновенному действию на расстоянии в праве на существование.

Продолжим анализ далее. Рассмотрим «мордобойный» (извините за выражение) пример: «Пусть Вася и Петя поссорились. Вася размахнулся и стукнул Петю кулаком в нос!» Рассмотрим это «взаимодействие» с точки зрения определения БСЭ.

Итак, «скорость распространения взаимодействия» (скорость кулака, по-видимому?) не может превышать скорости света. Это очевидно. Разъяснения требует следующий вопрос: «Взаимодействие это Васин кулак»? Видимо, так это следует понимать. Конечно, можно предположить, что кулак распространяется (движется) и переносит кинетическую (потенциальную?) энергию в сторону Пети со «скоростью распространения взаимодействий».

А теперь допустим, что Вася «промазал». Куда делось взаимодействие (Васин кулак сохранился!)? Вернулось к Васе?

Отождествление взаимодействия с материальным объектом, энергией или информацией есть философское невежество, есть непонимание сути определяемого понятия. Вы видите, сколько нелепостей может следовать из некорректного определения, данного академическими мужами! А виноваты те, кто отбросил мгновенное действие на расстоянии, как «нефизическое». Вот и «штопают дыры» в теории.

Теперь наша очередь определить понятие «физическое взаимодействие». Для любого взаимодействия (взаимного действия объектов) необходимы:

• два объекта, имеющих общее свойство для возникновения взаимодействия;
• контакт между ними непосредственный или опосредованный;
• взаимное воздействие (одновременное влияние) объектов друг на друга.

Полезно рассмотреть физическую модель взаимодействия на расстоянии. Представьте себе, что с горки спускается платформа, и после разгона упруго ударяет другую, стоящую на её пути. Такое соударение относится к «точечному» контактному типу. Такой же тип взаимодействия имеет место между шарами в рассмотренном выше примере.

Теперь поместим между тележками упругую пружину. Если пружина обладает массой, то при ударе движущейся тележки по пружине вдоль пружины будет распространяться волна сжатия. Скорость этой волны будет зависеть от жёсткости и массы пружины.

Рис. 2. Столкновение тележек

Допустим теперь, что масса пружины равна нулю. В пределе скорость распространения волны от движущейся тележки к неподвижной и обратно будет бесконечной (мгновенное действие на расстоянии). Соударение тележек уже не будет «точечным», поскольку тележки разделены пружиной. Однако взаимодействие сохранит свой контактный характер. Такое взаимодействие мы назвали контактным взаимодействием точечного типа.

Теперь можно рассмотреть случай взаимодействия электрических или гравитационных зарядов. Здесь возможны два варианта объяснения. Электромагнитная масса покоящегося заряда определяется формулой:

[m = int {frac{{rho varphi }}{{2{c^2}}}} dV.]

Согласно такому подходу инерциальная масса заряда сосредоточена в самом заряде. Как следствие, электрическое поле, окружающее заряд, не имеет инерциальных свойств. Оно подобно безынерциальной пружине, рассмотренной ранее. Аналог этого поля – силовые линии, которые обладают упругими свойствами. Они определяют контактный характер взаимодействия. Таким образом, мгновенное действие на расстоянии не противоречит принципу причинности и имеет своим аналогом взаимодействие контактного типа.

Итак, физическое взаимодействие это не тело или информация и т.д. Взаимодействие есть процесс контактного типа. Он обычно сопровождается обменом энергией и импульсом между двумя объектами взаимодействия и изменением их состояний.

Контактный характер взаимодействия отвергает посредников. Любую сложную причинно-следственную цепь можно разложить на последовательность взаимодействий контактного типа. Мгновенное действие на расстоянии (соответственно, законы Кулона, Ампера, всемирного тяготения и др.) не противоречит принципу причинности [9].

Ещё раз следует повторить. Взаимодействие есть процесс контактного типа. Понятие «скорость распространения взаимодействий» – пустое, бессодержательное понятие. Возвращение в физику мгновенного действия на расстоянии влечёт за собой необходимость ревизии некоторых физических теорий и необходимость новых, корректных объяснений физических явлений.

8. Шаг вперёд в решении проблем

Рассмотрим, какие проблемы уже удалось решить, опираясь на мгновенное дальнодействие. Рассмотрим коротко некоторые результаты.

Наиболее важным шагом является строгое решение проблемы электромагнитной массы [3], [4], [5], [6]. В этих работах были сформулированы законы сохранения энергии.

• Закон сохранения энергии Умова. Было доказано, что при движении поля заряда возникает поток энергии, имеющий конвективный характер. Этот поток переносит энергию поля заряда со скоростью движения заряда.
• Закон сохранения Ленца (баланс кинетической энергии). Этот закон устанавливает, что при ускорении (замедлении) заряда внешними силами возникает противодействующее электрическое поле, которое, воздействуя на заряд, стремится сохранить неизменной скорость его движения. Работа, совершаемая этим полем изменяет кинетическую энергию частицы (энергию магнитного поля).
• Законы сохранения показывают, что электромагнитная масса заряженной частицы обладает всеми стандартными свойствами обычной инерциальной массы. Следует отметить независимость этих законов от закона сохранения Пойнтинга.

Вторым важным результатом можно считать установление классического характера полевого взаимодействия зарядов между собой. Важно отметить следующее.

• Взаимодействие зарядов не зависит от выбора системы отсчёта наблюдателем и от числа наблюдателей.
• Взаимодействие зарядов инвариантно по отношению к преобразованию Галилея.
• Законы сохранения энергии, импульса, момента импульса системы взаимодействующих зарядов, величины работы, совершаемой зарядами, также инвариантны относительно преобразования Галилея. Они носят сущностный характер. Взаимодействие зарядов превосходно вписывается в рамки классической аналитической механики.

Третьим важным результатом явилось разделение уравнений для независимого описания полей зарядов и полей электромагнитных волн. Это имеет важные следствия.

• Преобразование Лоренца справедливо только для электромагнитных волн. Поэтому нужна новая интерпретация преобразования Лоренца, которая предложена в [4], [5], [6]. «Парадоксы» СТО (логические противоречия) исчезают в рамках нового объяснения явлений.
• Противоречий между преобразованием Лоренца и преобразованием Галилея не существует, т.к. преобразование Лоренца инвариантно по отношению к преобразованию Галилея [4], [5], [6]. Оно зависит от скорости относительного движения инерциальных систем, которая, как известно, инвариант преобразования Галилея.

Четвёртым результатом является установление ошибочности «калибровочной инвариантности». Мгновенное действие на расстоянии не устранимо ни из электродинамики, ни из теории тяготения. Мы не будем показывать ошибочность доказательств калибровочной инвариантности. Формально доказательство выглядит правильным. Однако оно имеет следующие допущения, которые незаконны.

• Доказательство (явно или скрыто) опирается на единственность решения задачи Коши для уравнений Максвелла. Следовательно, при заменах полей электромагнитными потенциалами мы должны формулировать и преобразовывать соответствующие начальные условия для потенциалов и полей. Этого не делается.
• Как было показано, мгновенное действие на расстоянии в электродинамике устранить невозможно. Поэтому любой потенциал необходимо представлять в виде суммы функционально различных частей (мгновенно действующий потенциал + запаздывающий (опережающий) потенциал и т.д.). В «доказательствах» функциональное разделение потенциалов отсутствует.

Заметим, что в учебнике Ландау и Лифшица «Tеория поля» вы не найдёте упоминания о кулоновской калибровке, хотя она неявно широко ими пользуется. Видимо авторы понимали или чувствовали сомнительность процедуры «калибровочной инвариантности» и старались избегать упоминания о ней. Но у них есть правильное и важное замечание о градиентной инвариантности.

Можно было бы продолжить это список дальше. Очевидно одно: восстановление в правах в физике мгновенного действия на расстоянии приведёт неизбежно к ревизии ряда научных теорий и, прежде всего, теорий микромира (КЭД, теория элементарных частиц, теория атомного ядра и т.д.), а также СТО и ОТО. Различие полей зарядов и полей электромагнитных волн ставят под сомнение гипотезу о «корпускулярно-волновом дуализме». Суть физических явлений оказывается сложнее и разнообразнее, чем существующие объяснения.

Заключение

Исследуя проблемы электродинамики, мы поняли, что источником многих ошибок являются предрассудки, т.е. старые «закостенелые» ошибки. Они «не бросаются в глаза», но следствия их мешают развитию физики. Предрассудки рождают всё новые и новые ошибочные результаты, направляя теорию по ложному пути. Они формируют догматизм в науке. В силу этого, новым идеям и гипотезам невозможно найти путь для опубликования в «толстых журналах».

Отсюда следует важный вывод о настоятельной необходимости постоянной проверки и перепроверки теоретических основ физики и фундаментальных экспериментов. Перепроверка экспериментов это проведение известных фундаментальных экспериментов на более высоком научном и техническом уровне с целью их более точного и глубокого подтверждения или опровержения.

Анализ ошибок современных физических теорий привёл к интересным результатам.

1. Для нас, например, оказалось неожиданным фактом, что принципы Н. Бора (принцип соответствия для математического формализма теорий и принцип дополнительности) в их современной формулировке нацелены не на разрешение противоречий, а на то, чтобы их скрыть. Бор не единственный, кто, заблуждаясь (в отличие от Р. Фейнмана), старался создать иллюзию физики, как целостной науки, а не как сумму различных теорий, плохо согласующихся между собой. Это же замечание относится практически ко всем стандартным учебникам физики.
2. Для нас оказалось неожиданным то обстоятельство, что некоторые неисправленные ошибки в физических теориях превращаются со временем в предрассудки, которые могут «жить» в науке столетиями. Ошибка Максвелла есть пример такой ошибки и притом не единственный. Со времён Лобачевского существует ошибка в определении (дефиниции) «внутренней кривизны пространства». Её исправление также ведёт к неожиданным результатам. Например, современная космология и ОТО превращаются в схоластику, а модные понятия (тёмная материя, чёрные дыры, кротовые норы, струны и т.д.) становятся пригодными только для псевдонаучной фантастики [10].
3. Ошибок в физике было бы намного меньше, если бы философы владели материалистической теорией познания научной истины [11]. Материалистическая теория познания не позволила бы «вольному» обращению физиков с формальной логикой и математикой. Она заставила бы, например, «перетряхнуть» СТО на предмет устранения в ней логических противоречий («парадоксов»).

Источники информации:

1. Карцев В.П. Приключения великих уравнений. М.: Знание, 1986. Электронная версия книги. НиТ, 2001.
2. Кочин Н.Е. Векторное исчисление и начала тензорного исчисления. М.: «Наука», 1963.
3. Кулигин В.А., Корнева М.В., Кулигина Г.А. Кризис релятивистских теорий. НиТ, 2001.
4. Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Ошибки, предрассудки и заблуждения в современной электродинамике. SciTecLibrary, 2012.
5. Кулигин В.А. Гимн математике или авгиевы конюшни теоретической физики. SciTecLibrary, 2014.
6. Кулигин В.А., Корнева М.В., Кулигина Г.А. Анализ ошибок и заблуждений в современной электродинамике. [ISBN-13: 978-3-659-32667-7; ISBN-10: 3659326674; EAN: 9783659326677]. – Berlin: «LAP», 2012.
7. Дышлевый И.С., Канак Ф.М. Материалистическая философия и развитие естествознания. Киев: «Вища школа», 1977.
8. Хвольсон О.Д., Курс физики. Том первый, избранное (Констуитивы механики и измерения). Издание К.Л. Риккера, 1897.
9. Кулигин В.А. Причинность и взаимодействие в физике. НиТ, 2001.
10. Кулигин В.А. Чёрные дыры тёмной материи. SciTecLibrary, 2015.
11. Кулигин В.А. Корнева М.В., Кулигина Г.А. Физика и философия физики. НиТ, 2001.

См. также:

Храмов Ю.А. Летопись познания. Период классической науки. НиТ, 2000.

История и анализ одной из причин кризиса современной физики -28

1. Введение

Кризис фундаментальной физики. Современная фундаментальная физика, несмотря на свои многочисленные и впечатляющие экспериментальные успехи прошлых лет, в настоящее время находится в стадии глубокого и затяжного кризиса.

Скажите, пожалуйста:

1. Кризис в современной физике продолжается? Он имеет место даже сейчас или же он уже был давно и успешно преодолен, а ученые продвигаются вперед к новым знаниям?
2. Имеет ли место сегодня «правильный» путь развития науки (без кризиса) или же современная теоретическая физика это не наука, а иллюзия по справедливому замечанию Маху (фантастика или лженаука)?
3. Чтобы устранить кризис необходимо выполнить следующие условия:
   • Во-первых, необходимо выяснить подлинные причины, которые привели к кризису.
   • Во-вторых, нужно не только устранить причины, нужно исправить ошибки, спровоцированные кризисом.

В современных научных критических публикациях нет убедительного описания основных причин кризиса. Некоторые ученые пишут, например, об ограниченности классических теорий, поскольку они, опираясь на классические теории, не смогли дать объяснение новым экспериментальным открытиям. Высказывается мысль о слабом владении философией (теорией познания научной истины). Исследователи пишут также о других факторах [1].

Пожалуй, наиболее четкий и последовательный философский анализ кризиса физики дал В. Ленин в работе [2]. Ленин не был физиком. Он не мог описать физические причины кризиса, т.е. показать из-за каких физических ошибок и заблуждений сложился кризис, приведший к философским заблуждениям в научном мировоззрении. Он ясно показал, что незнание диалектического материализма вредит развитию науки. Ленин оставил верные замечания, например, о том, что у позитивистов «материя исчезла, остались одни уравнения». Эта подмена объяснений явлений нагромождением математики сохранилась и преумножается в существующих физических теориях.

Его утверждение о незнании «диалектики» физиками я считаю резким, хотя и верным. Физики, конечно, имели представление о диалектике, но они не умели применять свои философские знания на практике. Это равносильно незнанию. Ничего удивительного в этом заключении нет, если учесть, что громадное большинство философов-позитивистов проявляют некомпетентность в вопросах философии науки.

Приведу пример. Что такое «диалектическое противоречие» в теории? Цитирую, мнение философа академика Омельяновского, из работы [3]:

«Согласно идеям Бора противоречия между корпускулярными и волновыми свойствами атомных объектов как бы застывают в виде противоположности двух классов взаимоисключающих экспериментальных установок, с которыми связаны «дополнительные» явления. Между тем истинное разрешение «антиномии дополнительности» состоит в том, чтобы рассматривать корпускулярные и волновые свойства объекта, как единство противоположностей» [4].

Здесь возникает образное сравнение. Два барана уперлись рогами и стоят, не шелохнувшись (в ступоре). Это памятник «диалектике Омельяновского». А где же «живая душа» диалектики — развитие? Я не верующий, но у меня ощущение, что на том свете Гегель носится за Омельяновским и, отчаянно лупя его суковатой палкой по спине, приговаривает: «Это тебе, за диалектику, сукин сын! Это тебе за диалектику, извращенец!».

2. Начало развития кризиса

Начало конфликта. Корпускулярно-волновой дуализм является идеологической основой современной квантовой физики. По этой причине важно еще раз напомнить историю возникновения корпускулярно-волнового дуализма. Она начинается еще в 18 веке. Законы классической механики Ньютона опирались на мгновенное действие на расстоянии. Свет «не очень хотел» вписываться в его механику. Решающую роль тогда сыграл авторитет Ньютона. Его мнение о том, что свет есть поток корпускул, долгое время считалось главным аргументом в пользу корпускулярной теории.

Неудовлетворенный классической механикой в её стандартном изложении, Гамильтон предполагает, что она описывает движение тел лишь приближенно, подобно геометрической оптике.

Геометрическая оптика описывает прямолинейное движение световых лучей, тогда как свет на самом деле — волна. Исходя из своих представлений, Гамильтон строит полный аналог геометрической оптики тел (формализм Гамильтона — Якоби классической механики).
Это стремление «заставить» свет «подчиняться» законам механики казалось очевидным направлением развития механики.

Начало коренным изменениям в представлениях о природе света было положено Томасом Юнгом. Теория интерференции Юнга прекрасно объясняла ряд оптических явлений. Но позиции сторонников корпускулярной теории были еще сильны, поскольку ее математическая основа теории Юнга была слаба. Преодолеть трудности теории помогли работы Френеля. Большой вклад в развитие волновой теории света внесли также исследования Гюйгенса, Фраунгофера, Фуко и других ученых.

Борьба сторонников и противников волновой теории света была, по существу, борьбой между сторонниками мгновенного действия на расстоянии и сторонниками близкодействия. Из-за неумения использовать достижения философии борьба приняла бескомпромиссный характер. По сути дела, мы сталкиваемся с обычным диалектическим противоречием между двумя различными объективными точками зрения. Любая из этих двух точек зрения имеет строгое экспериментальное подтверждение и практическое применение. По этой причине ни одну из них нет веских оснований отбрасывать.

Это диалектическое противоречие разрешимо. Спорящие стороны должны были бы разграничить между собой области, описываемые мгновенным действием на расстоянии, и области, описываемые волновыми процессами. В этом случае каждая теория имела бы свою область применения, которая не пересекалась с областью применения другой теории. Таким образом, все противоречия были бы устранены! Увы! Физики негативно относились к применению диалектики. Этому шагу препятствовал контовский позитивизм, ставящий любую философию в разряд «спекуляций».

3. Позитивизм Конта

На XVIII век приходится особый период развитие западно-европейской философской мысли — так называемая эпоха Просвещения. В 18 веке в обществе происходил отказ от религиозного миропонимания, продиктованного христианскими догматами, и обращение к разуму как к единственному источнику познания человека, общества и окружающего мира.

Официальная наука освобождалась от обременительной необходимости привязки к библейским канонам. 18 век дал великих философов и ученых: д’Аламбер, Д. Беркли, Д. Юм, И.Кант, Г. Лейбниц, Д.Локк, Ж-Ж. Руссо и др.

Появление философии Конта закономерно. Наличие многочисленных философских направлений, опирающихся на умозрительные построения и развитие научных дисциплин, которые обрели самостоятельность (механика, оптика, астрономия, термодинамика и др.) требовало систематизации и приведения в порядок научных и философских знаний.
Сложившееся положение напоминает современный Интернет «засоренный» рекламой, ненужной и бесполезной информацией. О. Конт указывает на «разъедающее влияние» специализации научного труда и выводит отсюда необходимость «новой науки» (т.е. положительной философии), которая и призвана к тому, чтобы «предупредить разрозненность человеческих понятий».

Здесь Конт делает главный ошибочный шаг. Он «отделил» все без исключения философские направления от «положительного знания», т.е. от естественных наук. По мнению Конта, философский спор между материализмом и идеализмом не имеет серьезных оснований и бессмыслен. Философия должна отказаться как от материализма, так и от идеализма и основываться на позитивном (научном) знании. По его мнению:

1. философское знание должно быть абсолютно точным и достоверным;
2. для его достижения философия должна использовать научный метод при познании и опираться на достижения других наук;
3. основной путь для получения научного знания в философии — эмпирическое наблюдение;
4. философия должна исследовать лишь факты, а не их причины, «внутреннюю сущность» окружающего мира и другие далекие от науки проблемы;
5. философия должна освободиться от ценностного подхода и от оценочного характера при исследовании;
6. философия не должна стремиться стать «царицей наук», сверхнаукой, особым общетеоретическим мировоззрением — она должна стать конкретной наукой, опирающейся на арсенал именно научных (а не каких-либо иных) средств, и занять свое место среди других наук.

Если выражаться простым языком, то суть позитивизма (любого!) заключена в его лозунге: «Наука – сама себе философия!». Конт противопоставил положительное (научное) знание спекулятивной философии (в худшем смысле). Из тезиса следует, что любая научная теория формирует свою собственную теорию познания и опирается на нее в процессе своего развития. Философия, как таковая, науке не нужна.

Ученый получает «свободу творчества», не ограниченную ни каким мировоззрением (философией). Он может выдвигать любые идеи. Теории могут находиться в логическом противоречии друг с другом. Более того, в самих теориях могут быть логические противоречия, если они в теории постулированы. Это упрощенное (вульгарное) объяснение сути позитивизма.
Концепция Конта оказалась ядом для науки. Философы-позитивисты вынуждены были подгонять основы своей философии под новейшие теории, пренебрегая историческим человеческим опытом. Это позволяло ученым сравнивать работу философов-позитивистов с работой жриц древнейшей профессии.

Я приведу два мнения:
— «Один из создателей квантовой электродинамики Р.Фейнман… подчеркивает, что от философа требуется нечто большее, чем просто подумать и сказать физику: «Может быть, пространство в мире дискретно, не испробовать ли эту возможность?» О таких возможностях физик знает сам. Проблема состоит в том, как конкретно применить их к развитию физической теории. Философ же, как говорит Фейнман, стоит в сторонке и делает глупые замечания» [5];
— «Когда этот метод (метафизический — В.К.) потерпел неудачу, физик заодно отказался от философии. Сейчас он не ожидает от нее ничего хорошего. Уже одно слово «философия» способно вызвать у него ироническую или даже презрительную улыбку. Ему не доставляет удовольствие вращение в пустоте» [6].

4. Продолжение развития кризиса

Историческая обстановка в мире за период до 20 столетия развивалась стремительно:

1. бурное развитие техники требовало научных и инженерных кадров;
2. выросла роль образования, что резко увеличило число людей, занимающихся научными исследованиями;
3. наука пополнилась молодыми учеными, которые не имели достаточного опыта, но были самонадеянны, имели творческие амбиции и завышенную самооценку;
4. вместе техническим прогрессом совершенствовалась приборная база и техника эксперимента;
5. резко возросло количество экспериментальных открытий, требовавших объяснения.

Дальнейшее развитие науки приобретает драматический характер. В 1873 г. выходит капитальный труд Максвелла «Трактат об электричестве и магнетизме» (A Treatise on Electricity and Magnetism). Максвелл вводит ток смещения. Благодаря Хевисайду, Пуанкаре, Лоренцу и другим ученым, уравнения электродинамики принимают вид волновых уравнений.

Теперь сторонники близкодействия почувствовали себя увереннее. Их радость была велика. Они на основании поверхностного анализа уравнений Максвелла к калибровке Лоренца сделали заключение о том, что все поля имеют волновой характер и мгновенного действия на расстоянии в природе не существует принципиально.

Как следствие, появилось устойчивое мнение, что вся классическая механика, например механика Ньютона, строго говоря, не является «научной теорией». Критики утверждали, что классические теории «устарели» и их можно рассматривать, как приближенное описание физических явлений. Эти теории необходимо заменить «новейшими теориями».

5. Ошибка физиков

Физики не разрешили диалектическое противоречие. Им казалось, что внешняя форма 4-х уравнений Максвелла действительно подтверждает теорию близкодействия. Они не стали разграничивать области применения двух концепций. Максвелл и все другие физики не увидели, что в условии калибровки Лоренца «таится» сюрприз. «Дьявол прячется в деталях» [7].

Обратите внимание на хорошо известный факт. Ни один физик его не будет отрицать. Мгновенный скалярный потенциал полей зарядов при движении порождает векторный потенциал. Но именно в этом факте и в условии Лоренца для калибровки лежала «мина замедленного действия».

Из дивергенции векторного потенциала А (калибровка Лоренца) мы можем получить уравнение непрерывности для скалярного потенциала [8]. В свою очередь, этот шаг позволяет исключить производные по времени из уравнений Максвелла. Тем самым мы получаем вторую ветвь решений, содержащих мгновенные потенциалы. Первая ветвь описывает запаздывающие потенциалы.

Об этом не знали ни Максвелл, ни сторонники близкодействия и дальнодействия. Случайно ли Максвелл получил описание волновых процессов? Мы на этот вопрос не ответим. Однако именно благодаря второй ветви было найдено строгое решение проблемы электромагнитной массы и были устранены «магнитные парадоксы» в квазистатической электродинамике [9]. Это произойдет много позже.

Посмотрите сравнение свойства полей зарядов и полей волн.

Квазистатическая ветвь [7]Поля заряда имеют мгновенное действие на расстоянии. Поля Е и Н заряда всегда «привязаны» к заряду и не могут существовать без заряда. Магнитное поле заряда зависит от скорости перемещения заряда v. Если заряд покоится, магнитное поле равно нулю. Электрическое поле заряда обладает инерциальными свойствами, т.е. имеется электромагнитная масса (масса покоя), импульс и кинетическая энергия. Скорость перемещения полей заряда всегда равна скорости движения заряда и может быть равна нулю. Связь между электромагнитной массой, электромагнитным импульсом описывается законом Умова.

Волновая ветвь [7]. Поля электромагнитных волн запаздывающие. После излучения волна распространяется и ее поля Е и Н уже не зависит от источника излучения. Магнитное поле волны всегда жестко связано с электрическим полем. Эти поля не могут существовать раздельно. Плотности энергии электромагнитной волны нельзя поставить в соответствие плотность инерциальной массы. Плотность массы покоя электромагнитной волны всегда равна нулю. Скорость перемещения электромагнитной волны в свободном пространстве постоянна и всегда равна скорости света с. Связь между плотностью энергии и плотностью импульса электромагнитной волны определяется законом сохранения Пойнтинга.

Некорректный анализ решений уравнений Максвелла создал и даже сейчас поддерживает устойчивую иллюзию, что любые поля имеют волновой характер. Тем самым было установлено одно из нескольких ошибочных направлений, давшее жизнь логически противоречивому корпускулярно-волновому дуализму и квантовым теориям.

Свойства принципиально различны. О каком отождествлении полей (дуализме) может идти речь?

6. «Разгром» классических теорий

Продолжим исследовать развитие науки. Полную уверенность в победе своей точки зрения сторонники близкодействия получили после исследований Генриха Герца по экспериментальному обнаружению электромагнитных волн. Г. Герц подтвердил экспериментов существование электромагнитных волн.

Они на основании поверхностного анализа уравнений Максвелла к калибровке Лоренца ученые сделали заключение о том, что все без исключения поля имеют волновой характер и мгновенного действия на расстоянии в природе не существует. Как следствие, появилось устойчивое мнение, что вся классическая механика, например механика Ньютона, строго говоря, не является «научной теорией». Критики утверждали, что классические теории «устарели» и их можно рассматривать, как приближенное описание физических явлений. Эти теории необходимо заменить «новейшими теориями».

Здесь следует принять во внимание следующие обстоятельства.

1. Во-первых, большую роль сыграл психологический фактор. Классические теории не могли дать объяснение новым явлениям. У молодых ученых появилась тщеславная идея «превзойти самого Ньютона». Казалось бы, что для этого шага есть все основания. Эти основания породили у молодых ученых мнение о собственной непогрешимости.

1. Во-вторых, отсутствие философских критериев научности, характерное для позитивизма, вырабатывало у них мнение о своей непогрешимости, разрешавшей игнорировать логические противоречия внутри создаваемых теорий. Эйнштейн их называл «парадоксами» и (вместо объяснения) формулировал «постулаты».

Что есть «постулат»? Это обычная гипотеза, которой придали вид абсолютной истины. Абсолютная истина есть догма. В физике не может быть абсолютных истин. Только бог (если он есть) может что-то постулировать. Налицо мы видим тщеславное желание возвыситься до уровня Бога. Постулат похож на «кирпич», т.е. он похож на дорожный знак «проезд запрещен». Тем самым, он препятствовал последующему анализу причин возникновения «парадокса». Оставим шутки в стороне.

В конце 19 века (уже в то время!), например, проф. О.Д. Хвольсон в своем «Курсе физики» [10] писал: «…В настоящее время успело сделаться общим достоянием убеждение, что actio in distans не должна быть допускаема ни в одну область физических явлений. Но как ее изгнать из учения о всемирном тяготении?».

Хвольсон пишет о мгновенном действии на расстоянии, как о какой-то «заразе» или «инфекции», которую следует изгнать из физики. Итак, к началу 20 столетия из-за отказа от мгновенного действия на расстоянии созрела почва для отождествления материальных тел и волн, т.е. «открылась» дорога для корпускулярно-волнового дуализма.

Электродинамика в тот период имела две проблемы; проблему электромагнитной массы и проблему излучения. Критики классических теорий полагали, что новые теории решат проблемы. Но они ошиблись. Вызывает насмешку факт, что физики не только не смогли решить проблемы классических теорий. Они сами в дальнейшем столкнулись с трудностями, корни которых имеют классическую основу. «Новейшие теории» не смогли решить проблемы.

7. Заключение

Мы видим, что никаких физических оснований для введения гипотезы о корпускулярно-волновом дуализме не существует. Дуализм есть ложное направление в физике, обусловленное математическими ошибками и философским невежеством физиков. Для нас этот результат не является неожиданным. Учебники физики являются примером тиражирования ошибок в науке. Какую бы область ни взяли, везде вы обнаружите нарушение логики, математически некорректные результаты, ошибочные доказательства. В книге [11], [12], мы дали анализ ошибок, которые провоцировали кризис в физике.

Перечислим некоторые ошибки:

1. Уже известная вам ошибка в электродинамике. Физики «не обнаружили» квазистатическую ветвь решений уравнений Максвелла.
2. В физике существует множество преобразований, родственных преобразованию Лоренца. Некоторые преобразования допускают сверхсветовое движение.
3. Неправильная интерпретация Эйнштейном сущности преобразований Лоренца («парадоксы») привела к последующей волне ошибок.
4. В термодинамике была вскрыта несостоятельность молекулярно-кинетической теории.
5. Релятивистский принцип наименьшего действия математически некорректен. Релятивистский интеграл действия не имеет экстремумов и т.д.
6. Итоги анализа весьма печальны. Фактически осталось мало научных теорий без ошибок и заблуждений. Перечислим те, которые совершенно не пригодны для использования: квантовые теории и КЭД (теория атомного ядра, теория атома, теория элементарных частиц), термодинамика в которой МКТ есть совершенно бесполезная надстройка, электродинамика, требующая пересмотра теории излучения и взаимодействия зарядов с волной, ОТО, СТО и др. теории.

Кризис фундаментальных концепций современной физики требует ревизии фактически всей физики. Именно теоретики (экспериментаторы это особая элита) напоминают войско Наполеона в 1812 г., когда после взятия Москвы они с позором убегали во Францию.

Без хорошей теории познания кризисы в науке неизбежны.

Ссылки:

1. 1. К. Иванков. Нефизические причины кризиса фундаментальной физики… yandex.ru/tutor/search/docs/?text=причины+кризиса+физики+в+19-20+столетии#a50021a964743a22da8777d3cd7902c6).
2. 2. В.И. Ленин «Материализм и эмпириокритицизм». М.: Политиздат, 1984
3. 3. В.А. Кулигин. 2018. «Практика — критерий истины?» www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001f/00163633.htm
4. 4. М. Э. Омельяновский. Диалектика в современной физике. Наука. 1973.
5. 5. А.М. Мостепаненко. 1977. Методические и философские проблемы современной физики, ЛГУ, Л.
6. 6. М. Бунге. 1975. Философия физики, М., Прогресс.
7. 7. A. Chubykalo and V. Kuligin. Unknown classical electrodynamics. Boson Journal of Modern Physics (BJMP) ISSN: 2454-8413. SCITECH Volume 4, Issue 2 RESEARCH ORGANISATION, August 03, 2018.
8. 8. В.А. Кулигин, М.В. Корнева. 2015. Обсудим книгу Ландау и Лифшица «ТЕОРИЯ ПОЛЯ». www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001e/00162877.htm
9. 9. Chubykalo, A. Espinoza, V. Kuligin, M. Korneva. Once again about problem “4/3”. International Journal of Engineering Nechnologies and Management Research. Vol.6 (Iss.6): June 2019, ISSN: 2454-1907 DOI: 10.5281/zenodo.3271356
10. * В.А. Кулигин, М.В. Корнева, Г.А. Кулигина. 2018. «Механические» основы уравнений Максвелла. www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001f/00163788.htm
11. 10. О.Д. Хвольсон. 1897. Курс физики, Том 1. Избранное. (Конструитивы механики и измерения), с.1 – 36. Издание К.Л. Риккера,
12. 11. В. Кулигин. 2020. По ошибкам теоретиков и корпускулярно-волновому дуализму пли! www.trinitas.ru/rus/doc/0001/005d/00012454.htm
13. 12. V. Kuligin. 2020. Attack on the Wave-Particle Duality and Errors in Physics. Publising Polmarum. # (5281), ISBN 978-620-2-39434-5.

Примечание. Символ (*) используется для дополнительных источников информации.

Предложите, как улучшить StudyLib

(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте

другую форму
)