Отсутствие научной однозначности в выборе какой-либо из многих равноправных моделей, описывающих материальные объекты и явления, порождено неоднозначностью математической физики, являющейся точной наукой лишь в условном смысле - если предполагается, что основные её категории интуитивно ясны, понимаются одинаково всеми исследователями и, главное, с приемлемой точностью описывают соответствующие проявления материальной природы. Никаких объективно существующих вне человеческого мышления "истинных моделей" или "сущностей" в материальной природе нет. Даже родная Земля с разных пространственно-временных точек выглядит по-разному.

[447x421]

Г. Лоренц во время очередного драматического поворота мировой физической мысли в 1924 г. в отчаянии говорил:"Сегодня утверждаешь прямо противоположное тому, что говорил вчера; в таком случае вообще нет критерия истины, а следовательно, вообще неизвестно, что значит наука. Я жалею, что не умер пять лет назад, когда этих противоречий не было."

 

Логическая система понятий, составляющая основу любой физической теории, не выводится из опыта посредством индуктивного обобщения, а придумывается учёным в качестве приемлемой физической или математической модели. По этой причине психологи Н.Г. Алексеев и Э.Г. Юдин (1971) более точно называли их моделирующими представлениями.

Сама по себе природа объективно наличествует (слово "существует" слишком антропизировано и нечётко определено, чтобы его применять ко всей природе) независимо от человека и от его мышления, но какова она "на самом деле", нам познать не дано. Сколько бы мы её ни изучали, внешние проявления материальной природы никогда не позволят нам определить: межматериальная среда "пустая" или "твёрдая"?

 

Р.Декарт в своём "Рассуждении о методе" (1637) второе правило сформулировал неосторожно:"делить каждую из рассматриваемых мною трудностей на столько частей, сколько потребуется, чтобы лучше её разрешить". Могучий разум и гениальная интуиция Декарта помогали ему расчленять задачи так, чтобы решить именно ту задачу, которую замыслил решить. Менее опытный исследоваель может увлечься недопустимым расчленением и в совокупности решить другую задачу. Лейбниц (1880) предупредил, что "Это правило Декарта малоэффективно, поскольку искусство разделения остаётся не поддающимся истолкованию... Разделяя задачу на части, неопытный решающий может увеличить свои затруднения."

В общем случае к познанию материальной природы это правило не всегда применимо, т.к. она представляет собой целостное безраздельное образование, и её внутренние взаимообусловленности тоже являются целостными феноменами, которые в общем случае невозможно подразделить на привычные человеку различные части природы ("вещи"), независимые гравитационное, электрическое, спин-спиновое и другие взаимодействия между ними, причины, следствия. Рациональное мышление человека (а другого у него нет!) принципиально не приспособлено к научному изучению целостностей. А.Пуанкаре предрекал, что хотя человеку нелегко будет покориться неизбежности вывода о принципиальной непознаваемости для него

Основное релятивистское уравнение материи - уравнение Клейна-Гордона - описывает поведение свободной вещественной частицы с ненулевой массой покоя_. При мнимой массе это же уравнение описывает тахион.Ф.Крауфорд в книге "Волны" (М.: Наука, 1974) привёл доказательство, что в одномерном пространстве уравнение Клейна-Гордона описывает распространение свободных волн в линейной системе бесконечного количества осцилляторов, в которой каждый из осцилляторов связан лишь с двумя соседними.

[637x316]

Нетрудно показать, что если расширить модель Крауфорда и описывать более сложную систему, в которой каждый из осцилляторов связан с шестью соседними, то тем же предельным переходом, который использовал Крауфорд, получается трёхмерное уравнение Клейна-Гордона. 

 

Таким образом, модель Крауфорда, описывающая абсолютно твёрдое пространство, состоящее из связанных определённым образом идентичных осцилляторов, не только полностью эквивалентна ньютоновской модели движения тяжёлых шариков (частиц) в пустом трёхмерном пространстве, но и "объясняет", почему пространство трёхмерное. Естественно, как и всякое научное объяснение, эта модель просто представляет собой новое математическое описание трёхмерности пространства, топологическое описание.

 

Это описание более продуктивно, открывает новые горизонты в научном поиске. Например, имеется много сторонников гипотезы, что на малых расстояниях размерность пространства изменяется. В рамках модели Ньютона, даже после добавления принципа дуализма частица-волна, это невозможно описать, а модель Крауфорда описывает подобные феномены вполне разумно. Достаточно предположить, что на малых расстояниях появляются связи с 8-мью, с 10-тью и т.д. соседними осцилляторами, и получится конструктивная модель четырёхмерного, пятимерного и сколь угодно мерного пространства. Нетрудно разработать и модель пространства с полуцелой размерностью.

Эта модель сводит проблему видов материи к моделям возбуждений осцилляторов. Она конструктивно учитывает дуализм представлений частица - волна. С 1926 г., когда Э.Шредингер разработал своё волновое уравнение для вещественной элементарной частицы, он утвердился во мнении, что "то, что всегда называли частицей и что всё ещё в силу привычки продолжают так называть, безусловно не представляет собой идентифицирующую сущность". Сам Шредингер конкретизировать свою гипотезу не стал, а несколько попыток других учёных (волновой пакет, двойное решение, волна-пилот и т.п.) не привели к удовлетворительным результатам. К сожалению, во второй половине ХХ века поиски в этом направлении были прекращены. Модель Крауфорда отвечает на вопрос, что именно колеблется в волнах де Бройля, на который обычно отвечают расплывчато, как, например, Я.И.Френкель (1930):"Эти колебания сами по себе нематериальны, так сказать, "бесплотны", и воплощаются в материю только путём символического соответствия между образуемыми ими волнами и частицами", Модель Крауфорда позволяет описывать волны материи в рамках материалистической парадигмы.

 

Продуктивность модели Крауфорда проявляется не только в описании многомерных пространств. В рамках этой модели нетрудно объяснить, почему все частицы данного вида имеют в точности одну и ту же массу покоя и, наоборот, почему в каждом из состояний не может быть более одного фермиона. Масса у Крауфорда не свойство частицы, а свойство единого физического вакуума, в котором фермионы представляют собой не твёрдые шарики, а являются нормальными модами в математическом описании колебаний осцилляторов. Частицы с мнимой массой покоя, в соответствии с уравнением Клейна-Гордона, движутся с досветовыми скоростями, но не локализованы в пространстве. К идее нелокализованности в пространстве частиц материи приходил ещё Фарадей (1844):"...материя заполняет собой всё пространство. При таком понимании материи она не только взаимопроницаема, но каждый её атом простирается, так сказать, через всю солнечную систему, сохраняя, однако, свой собственный центр силы".

Общепринято утверждение, что мир существует во времени и в пространстве, но не всегда учитывается, что даже в рамках искусственных моделей существовать во времени и существовать в пространстве - это два совершенно разные понятия. В том свойстве материальной природы, которое мы называем пространством, имеется возможность переместить определённый предмет из одного места в другое либо сами можем подойти к нему ближе или отойти дальше. Существование во времени этого же предмета выглядит совсем иначе. Мы не можем по своей воле переместить его из "позже" в "раньше" либо хотя бы задержать его в "сейчас". Любой объект природы перемещается из своего "раньше" в своё "позже" вне зависимости от нашей или чьей бы то ни было воли.

[653x606]

И даже в самых радикальных из сказок про всемогущего бога-создателя он торопится в первый день сделать одно, во второй - следующее, чтобы к седьмому дню завершить задуманное. Время не подвластно и ему. То свойство природы, которое мы называем временем, автономно от людей и от придуманных ими богов.

Нет никаких оснований относить время и пространство к объективным характеристикам материального мира, как это делал Эйнштейн.

[443x598]

А.Пуанкаре (1904), вслед за Э.Махом,

[260x392]

справедливо утверждал, что эти понятия относительны, что "не природа даёт нам их, а мы даём их природе, ибо находим удобными". Действительно, пространство и время придуманы людьми для систематизации своих знаний о наблюдаемой действительности. Безусловно, возникновение в мыслях людей этих моделей стимулировалось определёнными свойствами объективной реальности и особенностями психологии человека, но эти стимулы не были детерминированными. Они могли привести, до сих пор приводят и ещё не раз будут приводить к другим моделям, чем те, к которым мы привыкли.

 

Первоначальная модель Галилея предполагала полную независимость времени от пространства и материи. Потом выяснилось, что пространство и время в том виде, в каком они используются в формуле x = vt, в определённой степени связаны при посредстве преобразований Лоренца. Однако, как показал Д.Бом в книге "Специальная теория относительности" (М.: Мир, 1967), если в преобразования Лоренца ввести новые переменные n = ct + x, m = ct - x, где c - скорость света, то n и m окажутся независимыми при любых скоростях движения материи. Это означает, что взаимозависимость пространства и времени объясняется особенностями применяемых физической и математической моделей движения материальной точки.

 

В модели Крауфорда, основанной на релятивистском уравнении Клейна-Гордона, взаимозависимость параметров пространства и времени тоже определяется преобразованиями Лоренца. Но в собственной системе координат наблюдателя в этой модели автономность времени приобретает наглядный характер, так как здесь ход времени определяется независимыми от наблюдателя колебаниями осцилляторов вакуума. А если учесть, что, как показано в статье Н.П.Хворостенко "Электромагнитные уединённые волны в средах с мнимой проводимостью" (Радиотехника. - 1991. - №2  

Ленинское определение материи как "объективной реальности, данной человеку в ощущениях его", для научного использования недостаточно строгое. Оно сформулировано так, что в понятие материи по умолчанию включаются и информационные продукты, которые явно нельзя считать материей, хотя они и представляют собой объективную реальность. Мы их читаем глазами и слышим ушами от собеседника. Убеждённым материалистам, вообще, свойственно не учитывать, что со времени появления в мире сознательного человечества, наряду с материальной природой, реально появилась другая природа - природа идеальных творений сознательного человеческого ума: мифов, романов, формул, теорий. Эта природа не материальна, а ощущается человеком не менее реально. Поэтому её не следует противопоставлять материи и, тем более, не стоит решать выдуманные проблемы:"Что первично, материальное бытие или сознание?".

 

Пора науке признать, что природа идеального - реально существующая часть наблюдаемого мира, состоящая из нематериальных творений человеческого сознания, которые иногда вполне можно считать "живыми" даже после смерти вещественного тела своего создателя. Некоторые специалисты всерьёз задумываются: не являются ли живыми компьютерные вирусы, успешно размножающиеся в мире идеального?

Тезис, будто реально существует лишь то. что человек способен "ощущать", тоже ни на чём, кроме веры, не основан. Восприятие и интеллект человека слишком ограничены, чтобы можно было вынести столь категоричный вердикт, как это пытался сделать В.И.Ленин в далёком 1908-м году. За две с лишним тысячи лет до него Эпикур отнёс к реальной материи "всё то, что мы наблюдаем чувствами и воспринимаем умом путём постижения", но Ленин неоправданно отверг чисто умственный путь постижения из напрасной боязни, что в этом случае сознание окажется первичным, а материя вторичной. Из-за этого он, не имея никаких оснований, кроме собственной веры, заранее отрицал возможность существования ненаблюдаемой тахионной материи, которую мы никогда не будем "ощущать" даже при посредстве самых совершенных вещественных приборов будущего. Но и Эпикур, не отрицавший возможность открытия человеческим умом тахионной материи, не имел никаких оснований ограничивать мир только постигаемыми видами материи. В реальной природе вполне могут оказаться такие материальные образования, которые человечество никогда не "ощутит" и никогда не "постигнет".

У многих вызывает неприятие гипотеза творения вещества "из ничего" (из "поля творения" по Хойлу) в космогонической модели Ф.Хойла(1948). Под "ничего" (nothing) англичанин Хойл понимал отсутствие вещества.. Чтобы не искать ответы на неприятные вопросы типа:"Что было в мире до того, как в рамках гипотезы Большого взрыва возникла вещественная Вселенная?"; обычно изобретаются изощрённые аргументы:"До того, как возникла Вселенная, не было ничего, даже времени, поэтому не было никакого до".

Решения подобных проблем лучше искать не в словесной казуистике, а в продуктивных моделях. Когда из сосуда выливают воду, в нём остаётся воздух. Когда откачивают воздух, остаётся физический вакуум, который отнюдь не "пуст". Если же выйти за пределы привычного набора моделей - твёрдое вещество, жидкое вещество, вещественный газ, вещественные поля, вакуум; то нельзя исключить возможность существования в мире других видов материи. Тогда хойловское "ничто" будет означать наличие невещественных видов материи, превратившихся в вещество во время Большого взрыва. Одним из таких видов материи может оказаться тахионная материя - невидимая, невесомая, непознаваемая.

Множество видов материи в природе не может быть небольшим. Ведь сами понятия "материя", "вид материи" - это всего лишь наши рациональные модели действительности. Реальная природа целостна и без ущерба для полноты её описания не может быть разбита на "материю" и "нематерию", на материю одного вида и на материи других видов. Она просто по-разному проявляет себя во взаимосвязи с нами и с нашими измерительными приборами.

Эту особенность человеческой манеры познания мира весьма точно охарактеризовал А.С. Эддингтон (1936):"то, что мы познаём во Вселенной, есть как раз то, что мы вносим во Вселенную, чтобы сделать её познаваемой." Действительно, познавать целостную природу мы можем только после расчленения её по своему вкусу на части, их свойства и связи.

[599x457]

С.Л. Франк (1937) обращал внимание на то, что "в характере реальности как некой безусловно нераздельной сплошности, как некого исконно первичного целого. Это целое остаётся во всей своей полноте и глубине для нас непостижимым..., по характеру своего бытия, содержит в себе что-то иное, чем всякое содержимое наших понятий.

"Реальность - это нечто большее и иное, чем мы можем и когда-нибудь в будущем сможем познать в ней"(С.Л. Франк, 1937)

[650x457]

Все астрофизики, пытавшиеся построить модель вещественной Вселенной, исходили из привычного постулата, что развитие материального мира не может носить только деструктивный вид, т.к. такое "развитие" приобретало бы однонаправленный характер от рождения к смерти. Поэтому до сих пор идёт поиск неких антидеструктивных процессов, уравновешивающих в вещественной Вселенной действие второго начала термодинамики. Пока безуспешно.
 

Из этого тупика видится единственный выход - перестать считать, будто наблюдаемая нами Вселенная является всей мировой материальной системой. Известный религиозный философ В.С.Соловьёв (1883) совершенно справедливо писал, что "многие умы думают, что кроме того вещественного бытия в различных его видоизменениях вообще ничего не существует. Однако признание видимого мира за единственный есть произвольная гипотеза, в которую можно верить, но которую нельзя доказать". Хотя Соловьёв искал оправдание религиозным представлениям о так называемом "потустороннем мире", он продуктивно выводил человеческое мышление за пределы узких рамок вещественного мира и проявил удивительную научную интуицию, когда модный тогда объект научных споров - эфир - определил как "материя невесомая, всепроницаемая и всепроникающая - одним словом вещество невещественное".
Размышления подобного рода основываются на гипотезе, что то материальное образование, которое мы называем Вселенной, - это всего лишь один из элементов более общей системы, действительно вечной и по-большому неизменной. А любой конкретный элемент мира, в том числе и наша вещественная Вселенная, имеет конечное время существования. В такой модели предполагаемый "Большой взрыв", с которого началась наша Вселенная, был просто моментом преобразования неведомого пока вида материи в вещество. Когда-нибудь вещество и энергия Вселенной преобразуются в другие формы и в другие виды материи и энергии, что станет её концом.
 

На самом пике революционных открытий в физике Я.И.Френкель (1930) убеждённо заявил:"Ныне мы находимся накануне последнего решительного штурма проблемы материи и вскоре, по всей вероятности, сможем торжествовать окончательную победу". С тех пор прошёл почти век, а мы ещё дальше от решения этой проблемы, чем были тогда. В природе может быть как бесконечное количество видов материи, так и конечное их число. Вполне может оказаться, что существует несколько "вечных" видов материи, некоторые доли которых на ограниченное время в ограниченной части пространства превращаются в другие виды, постепенно возвращающиеся в исходное состояние. Например, вещество могло возникнуть 14 миллиардов лет назад в результате катастрофического превращения одной из таких "вечных" материй. Скорее всего, вещество и вещественное поле постепенно и пока незаметно для нас возвращается в исходное состояние. Причём, если вещество возникло в определённый миг в определённой точке пространства, то обратное его превращение чрезвычайно растянуто во времени и рассеянно в пространстве.
 

С этой точки зрения необоснованно выглядит гипотеза А.Эйнштейна, согласно которой формы пространства и времени зависят от плотности вещества:"Пространство говорит веществу, как двигаться, а вещество говорит пространству, как искривляться" (Д.Уиллер). Сомнительно, чтобы вещество, возникшее в одной из провинций природы на короткое время в качестве малозаметной случайной аберрации, заставляло двигаться все остальные виды материи, большинство из которых невесомо и невидимо, по выдуманным Эйнштейном кривым линиям. По этому поводу А.Пуанкаре (1905) писал:"Не природа навязывает нам пространство и время, а мы налагаем их на природу, потому что мы находим их удовлетворительными". Он доказывал, что эти факторы введены людьми для удобства описания наблюдаемых проявлений природы и что геометрия реального пространства не допускает экспериментальной проверки.
В научной литературе до сих пор можно встретить высказывания, авторы которых ставят в вину Пуанкаре именно то, что он не считал модель пространства-времени отражением фундаментальной сущности материальной природы. Так, П.Дирак (1981) писал:"Лоренц не увидел четырёхмерной симметрии пространства-времени. Понять её суждено было только Эйнштейну... Пуанкаре смотрел на свою работу как на вытекающую из опыта и так же, как Лоренц, не понял, что имеет дело с новым физическим принципом". Между тем, в ХХ веке накопилось довольно много фактов, ставящих под сомнение не только фундаментальность модели пространства-времени, но и вообще достаточность использования всего двух этих факторов для удобного описания изменяющейся материи.
 

Обоснованность таких сомнений можно проиллюстрировать экспериментом, который поставила сама по себе неживая природа. В 1930-х годах в космических лучах были открыты нестабильные частицы со средним временем жизни 2.2 мкс -

Я научный работник, поэтому интересуюсь творческим мышлением человека. Об этом собираюсь размышлять в блоге.