Меморандум о естествознании

Модели

Свет очаровывал 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. Проявления света 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, почему он проходит через стекло? Иногда свет называли темным пятном физики (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 отражении" (1888): начались исследования электромагнитных волн, проявляющихся в окружающей среде.

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

Появился и новый раздел квантовой механики: физико-математические модели квантов энергии и других бестелесных частиц с многочисленными модификациями. Бесполезные затраты на поиски в природе символов поясняют тем, что научно-математическое мышление фундаментально и сразу не приносит результатов, а перспективы развития требуют дополнительных бюджетных и частных ассигнований. Ситуация напоминает вид циркового искусства, иллюзионизм (фр. illusionner — вводить в заблуждение), основаный на ловкости рук, использовании трюков и специальной аппаратуры для создания ложных впечатлений о нарушениях физических, химических и механических свойств веществ.

О модели "абсолютно черной сажи"

Проявления волн в природной среде поясним на примере нагрева куска металла. Вначале над поверхностью ощутимы "тепловые" волны инфракрасного диапазона: затем проявляются красные, желтые и бело-голубые "оптические" свечения. Температурные эффекты проявляют волны преимущественной длины. Людские тела проявляют инфракрасные волны длиной 10 микрон: в покое суммарная мощность как у ~стоваттной, а при физической работе как у ~пятисотваттной лампы накаливания. Нагретая до 1200°С полость печи возмущает электромагнитные волны длиной 2 микрона. Электрическая дуга между угольными электродами проявляет 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" из-за "температуры". За модель "абсолютно черного тела" приняли сажу. Вильгельм Вин доказал: при умножении характерных длин волн на температурные эффекты получаются одинаковые величины. В законе Стефана-Больцмана интегральная "объемная плотность" равновесного излучения и испускательная способность "абсолютно черного тела" пропорциональны четвертой степени температуры.

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

По расчетам выходило: раскаленная печь излучает возрастающую энергию в пространство и яркость свечения постоянно возрастает! Современник ультрафиолетовой катастрофы Хендрик Лоренц грустно констатировал: "Уравнения классической физики оказались неспособны объяснить, почему угасающая печь не испускает желтых лучей наряду с излучением длинных волн" (Марк Колтун: Мир физики)

О квантовой модели

В Эйнштейновском доказательстве инерции энергии масса света принята нулевой, m0=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.

По словам Планка: "Или квант действия фиктивная величина и вывод закона излучения иллюзорный, представлящий лишенную содержания игру в формулы. Или при выводе этого закона в основу заложена правильная физическая мысль: тогда квант действия играет в физике фундаментальную роль, тогда появление кванта возвещает нечто 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 смещения Вина b=2,9×10-3м·К известны. Решив "систему" уравнений с двумя неизвестными, Планк вычислил: h=6,548×10-34Дж·c, k=1,346×10-23Дж·К (1900). Модель излучений из-за температуры 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 — абстракция пучка частиц нулевых масс m0=ε/c2=h×ν/c2 с импульсами p=ε/c=h×ν/c=h/λ и энергиями ε=h×ν: из волновой теории вернулись к корпускулам Ньютона, рассуждая 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 подорваны электронной теорией: атомы образуют мельчайшие частицы, заряженные положительным и отрицательным электричеством. Скорость электронов сравнима с быстротой света. Приходится учитывать двоякость массы электрона: действительную и "электро-динамическую из-за инерции эфира". Действительная масса электрона приравнена к 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 к величинам бесконечно малым: других бесконечно малых, противодействующих подрыву старых законов, мы еще не знаем, и радий к тому же 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 понятия природе", а "все, что не мысль, чистейшее ничто". По словам Пуанкаре ломка физических принципов доказывает, что они не копии, не снимки с природы, не отображения внешнего в отношении к сознанию человека, а 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)


Константу Планка выводят из косвенных показателей "абсолютно черного тела": но физический смысл неясен. На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011) утвердили h=6,62606X×10−34Дж·с, где Х — еще не рассчитанные цифры. Зоммерфельд указал на механическую размерность h. Ланжевен зоммерфельдовским квантованием рассчитал в электронных траекториях квант магнитного момента, разнящийся с теперяшним на 2×π, множитель, не расчитанный 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. За магнитными моментами и принципом запрета Паули, волнами де Бройля последовали объединения матричной механики Борна-Гейзенберга с волновой механикой Шредингера, перестановочные соотношения, электронная теория Дирака. Модификациям квантовой теории присуще одно и то же: вслед за опытами следовала коренная перестройка теории. Наблюдаемые в опытах проявления в сочетании с домыслами о ненаблюдаемых порождали новые гипотезы, новые опыты и так далее (Леон Бриллюэн: Новый взгляд на теорию относительности)

О сумасшедшем характере инерциально-квантовых моделей

Из гносеологических уроков, полученных из разделов теории относительности и квантовой механики, авторы изменяют смысл наглядных картин мира и понятий антропоморфного характера. Мотивом выбора абстракций гипотетических квантовых моделей стал диковинный, сумасшедший характер.

Ситуацию поясняет реплика Бора о новой теории Гейзенберга: "Мало шансов быть истинной, она недостаточно сумасшедшая". Новые модели раздела квантовой механики обязательно разнятся с предыдущими.

С осмыслением моделей затруднялись и 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 говорил Иоффе: "Я потерял веру, что работа вела к истине. Не знаю, зачем я жил и жалею, что не умер лет пять назад, когда идея представлялась ясной". Альберт Майкельсон сожалел об опыте, создавшем основу постулатам раздела теории относительности (Кадырбеч Делокаров: Эвристическая роль философии в научном открытии)

Квантовая механика не исходная точка для поиска основ: так же, как, исходя из термодинамики, нельзя прийти к основам механики (Эйнштейн)