Экономическая и философская газета, 9 декабря 2013 г., №49
Кризис теоретической физики в ХХ веке
Вывод о кризисе теоретической физики в ХХ веке может сделать любой мыслящий человек, если сопоставит ее развитие в XVII–XIX веках и ХХ веке.
История теоретической физики начинается в 1687 году книгой Ньютона “Математические начала натуральной философии”. Этот труд и сегодня может служить образцом полного и последовательного изложения физической теории. Он включает все необходимые элементы такого изложения – определения исходных понятий, полный перечень лежащих в основе теории законов, изложение методов теоретического исследования, строгие доказательства.
В XVIII веке Эйлер, Даламбер, Лагранж, Лаплас и другие великие физики и математики на основе идей “Начал” Ньютона развивали механику, гидродинамику, акустику, небесную механику. Следует подчеркнуть, что теоретическая физика как единая логическая система, основанная на принципах механики, поначалу охватывала только явления, протекающие в “весомой материи”. Возникшие XVIII веке теории электрических, магнитных и тепловых явлений длительное время существовали отдельно от механики, поскольку в их основе лежали представления о “невесомых материях” – электрической, магнитной, тепловой, существовавших, как тогда представлялось, наряду с “весомой материей”.
Открытие механического эквивалента теплоты (1842–1843 гг.) стало основанием для включения тепловых явлений в систему механической физики – начала развиваться механическая (динамическая) теория теплоты (кинетическая теория материи), исходным положением которой является допущение о том, что теплота – механическое движение невидимых частиц тел – атомов и молекул. Электрические и магнитные явления включил в общую систему механической теоретической физики Дж.К. Максвелл своим “Трактатом об электричестве и магнетизме” (1873 г.) – на основе допущения, что указанные явления представляют собой определенные механические движения эфира.
В речи, произнесенной при открытии Первого международного конгресса физиков (1900 г.), его председатель, президент Французского физического общества А. Корню, сказал: “Дух Декарта веет над современной физикой. Больше того: он является ее светочем. Чем больше проникаем мы в глубь явлений природы, тем более раскрывается перед нами и тем точнее становится смелая концепция картезианской философии относительно механизма вселенной. В мире физическом нет ничего, кроме материи и движения” (Пуанкаре Л. Современная физика. Ч. 1. Эволюция физики. СПб.: Изд-во “Вестника знания”, 1909. С. 8).
Подобную уверенность тогда разделяло подавляющее большинство физиков. И это не случайно. Классическая теоретическая физика, сводившая все физические явления к механическому движению атомов и эфира, в конце XIX века объясняла почти все известные явления. 27 апреля 1900 г. в лекции “Облака XIX века в динамической теории тепла и света” В. Томсон (Кельвин) назвал только две нерешенные проблемы в теориях теплоты и света: движение Земли через эфир и распределение по теории Максвелла – Больцмана.
Развитие теоретической классической физики в XVII–XIX веках можно сравнить с возведением здания. Основные понятия и законы, сформулированные Ньютоном, образовали фундамент. Фундамент упрочнялся и расширялся благодаря разработке других формулировок классической механики (лагранжевой, гамильтоновой). На фундаменте строился первый этаж: механика материальной точки, системы материальных точек, абсолютно твёрдого тела и др.; теории упругости, пластичности, колебаний, гидродинамика, теория вихрей и др. На их основе возводился следующий этаж – теория звука, кинетическая теория газов, теория электромагнитных явлений, а также теории технических устройств и машин – гироскопа, корабля, электромеханических преобразователей. Все теории образуют единую логическую систему и не только проверяются в эксперименте, но и служат основой многочисленных практических расчетов.
Совершенно иную картину представляют созданные в ХХ веке теория относительности, квантовая механика и теории, создаваемые на их основе.
У одних авторов можно встретить утверждение такого рода: “Разумеется, никто и ничто не только не опровергнет, но и не поколеблет теорию относительности и квантовую механику – эти основы современной физики” (Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. М. Наука, 1985. С. 340). У других: “…Нет никаких экспериментальных фактов, подтверждающих громоздкую в математическом отношении теорию Эйнштейна” (Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. М. Мир, 1972. С. 82); “ОТО не только логически противоречива с точки зрения физики, но и прямо противоречит экспериментальным данным о равенстве инертной и гравитационной масс” (Логунов А.А., Мествиришвили М.А. Релятивистская теория гравитации. М. Наука, 1989. С. 29). Квантовая механика изобилует противоречиями, которые принято называть парадоксами и которые десятилетиями обсуждаются.
Одни получают в 2011 году Нобелевскую премию по физике за открытие ускоренного расширения Вселенной, другие отрицают даже расширение Вселенной (например, Лопез-Корредойра М. Социология в современной космологии (http://bourabai.kz/articles/cosmology.htm)). О теории струн можно прочитать: “Она претендовала на роль единственной теории, которая объединяет все частицы и все силы в природе… В последние двадцать лет в теорию струн было направлено много усилий, но мы все еще не знаем, является ли она правильной” (Смолин Л. Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует. 2006). И подобные примеры можно приводить долго.
Если сравнивать физику ХХ века со зданием, то следует сказать, что две ее основы не только не связаны в единый фундамент, но и каждая из них изобилует противоречиями – парадоксами. Число “туч” в физической теории сегодня в десятки раз больше, чем в 1900 году. После нескольких десятилетий поисков и дискуссий не определены даже направления дальнейших исследований. Более того, в отличие от физики XVII–XIX вв., нет четких границ между познанным и непознанным, достоверным и сомнительным, истинным и ложным.
Поскольку ничего похожего в физике до ХХ века не было, можно заключить, что кризис обусловлен тем, что является общим для теорий, созданных в ХХ веке, и чем они отличаются от теорий классической физики. А отличаются они философией, положенной в их основу.
“Преобладающее влияние на формулировку современных физических теорий имел позитивизм Эрнста Маха… Большинство физиков так прониклись этим позитивизмом в годы своей учебы, что считают его не остроумным методом объяснения объективного мира с позиций субъективизма, а неотъемлемой частью науки. Это положение было почти в самом начале рассматриваемого периода разоблачено В.И. Лениным в его труде “Материализм и эмпириокритицизм”, однако мистификации теоретической физики по-прежнему продолжались…” (Бернал Дж. Наука в истории общества. М. Изд. иностр. лит. 1956. С. 409).
“…Старая физика видела в своих теориях “реальное познание материального мира”, т.е. отражение объективной реальности. Новое течение в физике видит в теории только символы, знаки, отметки для практики, т.е. отрицает существование объективной реальности, независимой от нашего сознания и отражаемой им…Материалистическая теория познания, стихийно принимавшаяся прежней физикой, сменилась идеалистической и агностической…” (Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. Полн. собр. соч. Т. 18. С. 271).
А вот свидетельства одного из создателей физики ХХ века, А. Эйнштейна: “…Мне, прямо или косвенно, особенно помогли работы Юма и Маха” (Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. IV. М. Наука, 1967. С. 29); “…В наши дни преобладает субъективная и позитивистская точка зрения. Сторонники этой точки зрения провозглашают, что рассмотрение природы как объективной реальности – это устаревший предрассудок. Именно это ставят себе в заслугу теоретики, занимающиеся квантовой механикой” (там же, с. 555).
В.И. Ленин подчеркивал: “Различие обеих школ в современной физике только философское, только гносеологическое” (указ. соч., с. 295). В этом высказывании слово “только” имеет такой же смысл, как в утверждении “Иуда только поцеловал Христа”: “Философия естествоиспытателя Маха относится к естествознанию, как поцелуй христианина Иуды относился к Христу” (там же, с. 369). Ведь философия Маха совершила полный разрыв с воззрениями, которые тысячи лет составляли основу европейской философии и науки. Верящий или не верящий в Зевса древний грек, католик Коперник, протестант Кеплер, атеист Лаплас были убеждены в существовании определенного мирового порядка, законы которого человек может познать при помощи логики и выразить при помощи математики. Даже если ученый, подобно Ньютону, верил, во всемогущего бога-вседержителя, он не сомневался в существовании законов, которые бог дал природе и которые не хочет нарушать. И вот появляется Эрнст Мах и отрекается от основы основ европейской философии и науки – убеждения в существовании природной закономерности. Иначе как предательством всех тех, кто двадцать пять веков искал истину, это назвать нельзя.
Но еще хуже Мах поступил по отношению к тем, кто пошел вслед за ним. С античных времен истина понималась как соответствие знаний (мыслей) вещам, а поиск истины считался самым достойным занятием человека. “Истина есть великое слово и еще более великое дело. Если дух и душа человека еще здоровы, то у него при звуках этого слова должна выше вздыматься грудь” (Гегель Г. Энциклопедия философских наук. Т. 1. Наука логики. М. Мысль, 1974. С. 108). А если объективной реальности и объективной закономерности нет, как утверждал Мах, если теории – “только символы, знаки, отметки для практики”, то исследование природы из великого дела поиска истины превращается в какую-то интеллектуальную игру, “разгадывание головоломок” (Т. Кун). Причем правила этой игры требуют не считаться с правилами, выработанными в течение многих веков в ходе поисков истины.
Отказ от идеалов классической науки не мог не привести к кризису в тех областях, где произошел. Некоторые явные проявления кризиса приведены выше; многие обсуждаются в книге Дж. Хоргана “Конец науки. Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки”. Но есть проявления и менее неочевидные. К таким относится отсутствие плодотворных руководящих идей для развития физических теорий.
Важнейшей руководящей идеей классической физики является идея Декарта о необходимости сведения всех явлений к движению однородной материи, направленная против схоластических объяснений свойств предметов их особой природой или качествами (тяжелые тела падают, поскольку им свойственно двигаться вниз). На основе этой идеи создавалась и последовательно развивалась молекулярно-кинетическая теория газов. Простейшая механическая модель газа (молекулы газа – перемещающиеся материальные точки) позволила вывести теоретически известный из опыта закон Бойля – Мариотта, а также вычислить скорость молекул. Последняя оказалась равной сотням метров в секунду, что противоречило опытным данным по диффузии газов. Это противоречие разрешили, учтя размеры и столкновения молекул. Расхождение между вычисленной и найденной экспериментально теплоемкостями устранили, учтя вращения и колебания молекул. Принимая, что различные свойства газов обусловлены движениями одних и тех же молекул, в кинетической теории газов устанавливают количественные соотношения, например между коэффициентами теплопроводности, диффузии и вязкости газа.
Вполне понятно, что без механической модели газа найти теоретически связь между указанными коэффициентами невозможно. Такого рода невозможную задачу 30 лет безуспешно пытался решить Эйнштейн в своих работах по единой теории поля. Ведь единую теорию электромагнитных и гравитационных взаимодействий он создавал отказавшись от допущения, от предположения некоей среды, проявлениями которой являются указанные поля.
Отказ от картезианства закономерно привел к возрождению в физике схоластики, против которой боролись основатели новой европейской философии и основоположники классической физики. Сегодня в теориях элементарных частиц фигурируют “странность”, “очарование”, “цвет” и другие их изначальные “качества”. Кстати, стандартный метод современной теоретической физики: выведение следствий из постулатов квантовой механики и теории относительности – из арсенала средневековых схоластов, выводивших все заключения о мире из Библии и сочинений Аристотеля, без обращения к опыту.
…В последние годы о кризисе теоретической физики пишет всё большее число авторов, однако они, как правило, не могут указать выхода, поскольку даже не упоминают о физическом идеализме, некритично повторяют измышления идеалистов об ограниченности классической физики и не имеют никакого понятия о методах, которыми она создавалась. Таким образом, они пытаются преодолеть кризис в теории не используя идеи, которыми европейская философия и наука руководствовались 25 веков.
Поскольку ложные идеи заложены в основания теории относительности и квантовой механики, преодоление кризиса в физике невозможно путем каких-то частичных улучшений этих теорий, тем более что бесплодность подобных улучшений в ХХ веке была неоднократно доказана. Преодоление кризиса возможно только в том случае, если теории будут создаваться на основе принципов классической физики. В частности, одним из исходных положений теории микромира должно стать следующее: “существует нечто вроде “реального состояния” физической системы, существующего объективно, независимо от какого-то бы то ни было наблюдения или измерения” (Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. III. М. Наука, 1966. С. 624). Чтобы не начинать эту работу с нуля, следует изучить труды классиков – И. Ньютона, Дж.К. Максвелла, В. Томсона, Г. Гельмгольца, Г. Герца, Дж.Дж. Томсона и других.
Более подробно о кризисе теоретической физики в ХХ веке можно прочитать в книге В.А. Ацюковского “Материализм и релятивизм”. Именно благодаря чтению этой книги автор настоящей статьи занялся исследованиями, результаты которых частично здесь представлены.
Владимир Николаевич ИГНАТОВИЧ,
кандидат технических наук
Киев, Украина
