Меморандум о естествознании

Модели

Свет очаровывал людей и в то же время представлялся неразрешимой загадкой. Ничто в природе не было так неуловимо, ни один секрет она не охраняла так тщательно, как то, что же такое свет в действительности. Его проявления вызывают много вопросов: Весит ли свет? Занимает ли пространство? Ударяет тела при падении? Горяч он или холоден? Скоро ли перемещается? Если свет не проходит сквозь тонкий лист картона, то как он проходит через стекло? Зачастую свет называли самым темным пятном в физике (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

Джеймс Максвелл открыл проявления потенциалов мощности электромагнитных смещений (1865), Генрих Герц сообщил "Об очень быстрых электрических колебаниях" (1887), "Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении" (1888): начались исследования проявлений эффектов электромагнитных волн в окружающей среде.

Оказалось, волны оптического диапазона проявляют в природной среде радужные цвета, при сложении белые и черные; ультрафиолетовые создают газоразрядные лампы с парами ртути при нагреве t>1000°С, рентгеновские — высокие напряжения в вакуумных трубках; γ-вибрации ионизируют окружающую среду. Появилась обобщенная шкала проявлений электромагнитных волн с различными эффектами дисперсии, дифракции, интерференции, отражения, поглощения в среде.

Появился и новый раздел квантовой механики: физико-математические модели квантов энергии и других бестелесных частиц с многочисленными модификациями. Пропагандируют его наиболее перспективным в научно-математическом мышлении о теории природы. Бесполезные, огромные затраты на поиски в природе не существующих символов поясняют тем, что научно-математическое мышление так  фундаментально, что сразу не дает реальных результатов, а перспективы его развития требуют дополнительных бюджетных и частных ассигнований. Ситуация напоминает вид циркового искусства, иллюзионизм (фр. illusionner — вводить в заблуждение), основанный на ловкости рук, использовании трюков и специальной аппаратуры для создания ложных впечатлений о нарушениях физических, химических и механических свойств хорошо известных предметов.

О модели абсолютно черной сажи

Электромагнитные волны в природной среде проявляются повсеместно. На примере нагрева куска металла: над поверхностью ощутимо вначале "тепло", волны инфракрасного диапазона: затем проявляются красные, желтые, бело-голубые свечения оптического диапазона. То есть все тела в зависимости от температуры проявляют волны преимущественной длины. Так, тела людей проявляют преимущественно инфракрасные волны длиной 10 микрон: в покое суммарная мощность как ~стоваттной, а при активной работе как ~пятисотваттной лампы накаливания. Из нагретой до 1200°С полости печи мощнее всего проявляются волны длиной 2 микрона. А электрическая дуга между угольными электродами в основном возмущает в окружающей среде волны длиной 0,5...0,6 микрона.

В разделе термодинамики понятий о волнах нет: проявления "тепловой энергии" свели к излучениям абсолютно черного тела, зависящим только от "температуры", понятия также не определенного. А за модель "черного тела" приняли сажу. Вильгельм Вин обнаружил: при умножении характерных длин волн на температуры их проявлений получаются одинаковые величины. В интегральном законе Стефана-Больцмана объемная плотность равновесного излучения и испускательная способность абсолютно черного тела пропорциональны четвертой степени его температуры.

Но "кривая" полной мощности излучений абсолютно черного тела не имела "горба": для длинных волн совпадала с опытными величинами, а для видимых и особенно ультрафиолетовых "убегала стремительно вверх" к бесконечности. Несоответствие назвали ультрафиолетовой катастрофой.

По расчетам выходило: раскаленная печь должна излучать все большую энергию в пространство и яркость свечения должна все больше и больше возрастать! Современник ультрафиолетовой катастрофы Хендрик Лоренц грустно констатировал: "Уравнения классической физики оказались неспособны объяснить, почему угасающая печь не испускает желтых лучей наряду с излучением больших длин волн" (Марк Колтун: Мир физики)

О квантовой модели

В Эйнштейновском доказательстве инерции энергии масса света принята нулевой, mo=0: только при таком произвольном допущении отношение импульса p и энергии E вспышки света равно p=E/c. Из него и нагрева абсолютно черного тела сажи Макс Планк вывел квантовую константу, словно Ньютон из гири силу.

Словами Планка: "Или квант действия был фиктивной величиной — тогда вывод закона излучения был принципиально иллюзорным, представляя собой лишь лишенную содержания игру в формулы. Или при выводе этого закона в основу заложена правильная физическая мысль: и тогда квант действия должен играть в физике фундаментальную роль, тогда появление его возвещает нечто совершенно новое, дотоле неслыханное и требует преобразования основ физического мышления" (Марк Колтун: Мир физики)

Постоянные Стефана-Больцмана σ=5,67×10-8Вт·м-2К-4 и закона смещения Вина b=2,9×10-3м·К были известны. Решив систему уравнений с двумя неизвестными, Планк вычислил: h=6,548×10-34Дж·c, k=1,346×10-23Дж·К (1900). Модель температурных излучений стала обратна длинам волн: p=h/λ. Кривая мощности сдвинулась с ростом температуры в сторону коротких волн, а кванты света "появились в саже" после 500°С.

Квант— абстрактный пучок частиц нулевой массы m0=ε/c2=h×ν/c2 с импульсами p=ε/c=h×ν/c=h/λ и энергиями ε=h×ν: от волновой теории вернулись к корпускулам Ньютона. По нелепой возможности рассуждений о перестановках символьных знаков: m0=0=ε/c2=h×ν/c2. Модели бестелесных квантов, скачущих по лучам энергий или по орбитам в атомах, сравняли с нулем даже количество материи (массу) Ньютона.


В книге "Ценности науки" Анри Пуанкаре говорит о "признаках серьезного кризиса" физики. Он не исчерпывается тем, что "великий революционер-радий" подрывает принцип сохранения энергии. "Опасности подвергаются и другие принципы". Принцип Лавуазье, сохранение массы оказываются подорванными электронной теорией, где атомы образуются из мельчайших частиц, заряженных положительным и отрицательным электричеством, "погруженным в среду, которую мы называем эфиром". Быстрота электронов сравнима с быстротой света. Приходится учитывать двоякость массы электрона: реальную и "электро-динамическую, представляющую собой инерцию эфира". Но реальная масса электрона оказывается равной нулю. Исчезает масса, подрываются основы механики, закон Ньютона о равенстве действия и противодействия. Перед нами, говорит Пуанкаре, "руины физики", "всеобщий разгром принципов".

Правда, — оговаривается он, — относятся они лишь к величинам бесконечно малым: может, других бесконечно малых, противодействующих подрыву старых законов, мы еще не знаем, и радий к тому же очень редок, но "период сомнений" налицо. Гносеологические выводы этого автора из "периода сомнений" известны: "не природа дает нам понятия о пространстве и времени, это мы задаем их природе", а "все, что не есть мысль, есть чистейшее ничто". По словам Пуанкаре ломка физических принципов доказывает, что они не копии, не снимки с природы, не отображения чего-то внешнего в отношении к сознанию человека, а лишь продукты самого сознания. Выводов он не развивает, философской стороной вопроса не интересуется: на этом вопросе подробно останавливается Абель Рей в книге: "Теория физики у современных физиков" (Ленин: Материализм и эмпириокритицизм)


Физический смысл константы Планка остался неясен: получают ее лишь из косвенных показателей абсолютно черного тела. На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011) ее приняли h=6,62606X×10−34  Дж·с, где Х — не известные цифры. Зоммерфельд указал на механическую размерность. Ланжевен зоммерфельдовским квантованием рассчитал в электронных траекториях квант магнитного момента, отличный от современного на множитель 2×π, не определенный Зоммерфельдом. Четвертую теорию выдвинул Бор об атоме водорода (1913). В пятой теории кванта в атоме водорода Зоммерфельд интеграл ∫pdq назвал действием. Началось бурное развитие квантовой механики с неожиданными результатами. Так, за магнитными моментами, принципом запрета Паули, волнами де Бройля последовали и объединения матричной механики Борна-Гейзенберга с волновой механикой Шредингера, перестановочные соотношения, электронная теория Дирака. Всем модификациям присуще одно и то же: вслед за опытами следовала коренная перестройка теории. Наблюдаемые в опытах проявления в сочетании с домыслами о ненаблюдаемых порождали радикально новые гипотезы, новые опыты и так далее (Леон Бриллюэн: Новый взгляд на теорию относительности)

О сумасшедшем характере инерциально-квантовых моделей

Из гносеологических уроков разделов теории относительности и квантовой механики авторы стали отходить от наглядных картин мира и понятий антропоморфного характера или радикальным образом изменять их смысл. Мотивом для выбора абстракций в гипотетических моделях стал их диковинный, сумасшедший характер.

Сложившуюся ситуацию поясняет реплика Бора о новой теории Гейзенберга: "У нее мало шансов быть истинной, ведь она недостаточно сумасшедшая". Все новейшие модели в разделе квантовой механики обязательно должны радикальным образом отличаться от предыдущих.

С осмыслением инерциально-квантовых моделей затруднялись даже их авторы. Эрвин Шпредингер объявил Бору: "Если мы и дальше намерены сохранять эти проклятые квантовые скачки, то я сожалею, что имел дело с атомной теорией". Хендрик Лоренц поведал Иоффе: "Я потерял веру, что моя работа вела к истине. Не знаю, зачем я жил, и я жалею, что не умер лет пять назад, когда все представлялось ясным". Альберт Майкельсон сожалел об опыте, послужившим основой постулатов раздела теории относительности (Кадырбеч Делокаров: Эвристическая роль философии в научном открытии)

Не думаю, что квантовая механика — исходная точка для поиска основ: так же, как, исходя из термодинамики, нельзя прийти к основам механики (Альберт Эйнштейн)