Естественная механика природы - Сергей Струговец

Философия определяет самого человека, его органы чувств и разум, как единственно реально существующие средства познания природы. Наличие объективно (то есть для всех людей одинаково) существующих иллюзий и миражей, связанных с особенностями наших органов чувств и нашего сознания, признается и философией, и физикой [1] (статья «Иллюзии оптические»). Мы не можем считать, что всегда видим, слышим, чувствуем и воспринимаем разумом то, что есть на самом деле, и не учитывать погрешности и иллюзии, возникающие в результате применения созданных нами технических средств наблюдения. Таким образом, без тщательно продуманного учёта иллюзий и создания математического аппарата, способного обеспечить приведение наблюдаемых эффектов к объективной сущности бытия, экспериментальная физика существовать просто не может. В данной книге я постарался сделать некоторые шаги и в этом направлении.

Ниже будет показано, как миражи, созданные нашим слухом, искажают наши представления о пространстве, времени и материи, но легко исчезают, стоит лишь нам открыть глаза. Приоритет зрения над слухом в нашем мироощущении в значительной степени определяется огромной разницей между скоростями звука и света. Но скорость света, всё же, конечна, поэтому иллюзорность оптических наблюдений очевидна из прямой аналогии со звуком. Так почемуже акустические наблюдения, искажающие ощущение пространства и времени, воспринимаются нами как иллюзии, а таким же оптическим наблюдениям в теории относительности дан ранг объективных законов природы? Очевидно же, что это не так.

Ещё одной причиной возникновения иллюзий может являться изменение размеров нашей Вселенной в процессе её эволюции. Логично предположить, что и собственные размеры Земли, и нас, людей, непрерывно изменяются вместе с размерами всей Вселенной. Это, безусловно, означает глобальную иллюзорность восприятия нами окружающего Мира.

Отсюда следует первый философский вывод. Полностью объективно наш Мир может предстать только перед абсолютно не изменяющимся в своих размерах и наделённым собственным абсолютным хронометром наблюдателем, информация к которому приходит со скоростью равной бесконечности. Я считаю, что если не следовать этому правилу, то естественные науки, которые основываются и, по определению, должны основываться на наблюдениях и экспериментах, будут бесконечно блуждать в лабиринтах иллюзий, постоянно попадая в расставленные здесь природой логические ловушки. Не надо принижать возможности разума – он позволяет нам мысленно создать такую совершенно необходимую для ясного понимания объективных законов природы абстракцию – наблюдателя, способного находиться в любой материальной точке нашей Вселенной и одновременно наблюдать всё, что в ней происходит. Назовём его абсолютным наблюдателем (АН), а связанную с ним систему наблюдений абсолютной системой наблюдений (АСН). Человека же с его органами чувств и со всеми изобретенными им приборами и техникой, являющегося частью Вселенной, назовём естественным наблюдателем (ЕН), а его систему наблюдений (которые всегда являются относительными), соответственно, естественной системой наблюдений (ЕСН).

Примечание. Я сознательно вообще не использовал здесь узко-математический термин «система отсчёта», так как это противоречило бы заложенному в термин «система наблюдений» не только математическому, а ещё и философскому смыслу. Речь идёт именно о глобальных системах наблюдений.

Для абсолютного наблюдателя, иллюзий, искажающих представления о пространстве, времени и материи нет, и быть не может. Это очевидно. Но остаётся один вопрос. Теория относительности, построенная на принципе относительности одновременности, запрещает нам указанную абстракцию, представить которую философски не составляет труда. Почему?

Ответ может быть дан, причём точный, если учесть один очень показательный пример в истории науки. Девятнадцать столетий тому назад Клавдий Птолемей создал теорию и соответствующую ей механистическую модель, позволявшую объяснить результаты современных ему астрономических наблюдений, в первую очередь, математически. Теория Птолемея основывалась на придании Земле свойств абсолютного центра, относительно которого движется всё, что составляет материальную сущность мироздания. Относительность в системе Птолемея, таким образом, была связана с реально существующим природным объектом (Землёй) в качестве абсолютного центра мироздания. Это наложило отпечаток и на смысловую сущность теории Птолемея, и на её математический аппарат. Птолемей с помощью математики (в частности геометрических построений) постарался описать закономерности движения небесных тел с точки зрения наблюдателя, находящегося в одной из точек на поверхности Земли, имеющего абсолютно постоянные размеры и существующего в некоем абсолютном времени. Причём в отличие от Аристарха Самосского, Клавдий Птолемей, похоже, искал не естественные причины астрономических наблюдений, а только способы их непосредственного математического описания. Получилось это у него довольно-таки удачно.

Модель Птолемея полторы тысячи лет использовалась в астрономии и астрологии. За это время она была не просто проверена экспериментально, а подтверждена неисчислимым количеством наблюдений. Возможность с её помощью заранее, с высокой точностью предсказывать положение небесных тел и такие природные явления, как солнечные и лунные затмения, безусловно, свидетельствовала в пользу соответствия этой модели реалиям мироздания. Модель Птолемея стала восприниматься, как не только количественное (наблюдаемое), но и качественное (смысловое) описание закономерностей движения небесных тел.

Что же послужило причиной тому, что Коперник, Бруно, Галилей и другие, рискуя попасть на костёр, снова (вслед за Аристархом Самосским и его сторонниками в античности) начали утверждать, что система Мира гелиоцентрическая, а не геоцентрическая? Сейчас принято считать, что система Птолемея уже не могла помочь учёным объяснить результаты их новых астрономических наблюдений. Это не совсем так. Эпициклы, деференты и экванты системы Птолемея, дополненные в средние века арабскими астрономами моделью вторичного эпицикла, позволяли объяснять наблюдаемое с Земли движение небесных тел достаточно точно. Продолжая усложнять математический аппарат модели Птолемея, вполне можно было добиться любой точности (разумеется, при объяснении астрономических наблюдений с поверхности Земли), так как данная модель в этом направлении обладала огромным потенциалом для развития (её математическую сложность можно было наращивать практически безгранично).

Примечание. Астрологи, например, могут применять модель Птолемея и сегодня. Для них она, по-прежнему, самая удобная. Насколько астрология является наукой, здесь, разумеется, не рассматривается. Дело в принципе.

Так что основная причина отказа учёных шестнадцатого-семнадцатого веков от системы Птолемея, думаю, была другой. Коперник и его последователи на основании анализа накопленных астрономией знаний и своих собственных наблюдений пришли к выводу, что объяснить движение планет можно не только с помощью системы Птолемея, но, в точности так же, и с помощью другой, гелиоцентрической, системы, которая представлялась им гораздо логичнее и проще для реализации её природой. Вариант математического описания только результатов наблюдений этих учёных, похоже, уже не устраивал. Их интересовали причины явлений природы, а не только их наблюдаемые следствия. Прийти к мнению о гелиоцентрическом устройстве мироздания позволил также принцип относительности наблюдений, который в теории Коперника, спустя почти две тысячи лет после Аристарха Самосского, вновь был применён, как философский метод познания. Браво, пан Николай!

Примечание. Найти в себе мужество признать необходимость вернуться к полностью отвергнутой наукой идее, пожалуй, даже труднее и ценнее, чем выдвинуть очень смелую и правильную новую гипотезу. Поэтому то, что Коперник (зная об этом или не зная) был «вторым автором» гелиоцентрической теории ничуть не умаляет его заслуг, скорее даже, наоборот, увеличивает их.

Ну, а затем этот принцип был развит Галилеем до уровня, позволяющего применить его не только в астрономии, но и в физике. Браво, сеньор Галилео! Наблюдения Галилеем в телескоп лунных кратеров, солнечных пятен и спутников Юпитера были тоже, конечно, серьёзным (хотя и косвенным) философским аргументом в пользу гелиоцентрической системы, так как показывали общность природы Земли и небесных тел. Но, в первую очередь, именно уверенность сторонников гелиоцентрической системы в том, что из двух одинаково возможных вариантов объяснения результатов наблюдений, объективной реальности наиболее вероятно соответствует тот, который более прост и рационален не с позиции его количественного описания (по принципу, что вижу, то и описываю), а с позиции реализации его природой (та самая «бритва Оккама»), я считаю, в итоге всё и определила. Лишь потом учёные начали искать подтверждение гелиоцентрической системы не только в астрономии, но и в физике, кульминацией чего и стало открытие Ньютоном закона всемирного тяготения. Следует отметить, что сам переход к гелиоцентрической системе не сразу привёл к полному отказу от устоявшихся в науке представлений Птолемея. Коперник, например, сохранил в своей теории всё тот же эпицикл. Прошло больше ста лет, прежде чем выведенные Кеплером законы движения планет по орбитам, дали возможность Ньютону выразить математически физическую причину этого движения, но загадочность формулы закона тяготения до сих пор сохраняется.