Естественная механика природы

Сергей Анатольевич Струговец

По мнению автора, природа нашей Вселенной в своём фундаментальном устройстве проста и наглядно представима, а результаты наблюдений и экспериментов, включая те, которые сегодня объясняются с помощью теории относительности и квантовой механики, вполне могут быть согласованы с единой механистической теорией, построенной на базе классической физики. В книге излагаются основы такой теории, а также анализируются причины вытеснения из науки здравого смысла сверхсложной математической мистикой.

Глава 2. Мир, каким он может быть. Философские начала структурно-квантового мировоззрения

Естественные науки не могут обойтись без философии… не следует думать, что даже в самой точной из всех естественных наук можно продвигаться вперед без всякого мировоззрения.

М. Планк

Примечание. В этом высказывании Макса Планка последнее слово обычно переводят на русский язык, как «миросозерцание», но я решил заменить его более, как мне кажется, подходящим по смыслу синонимом — «мировоззрение».

…для истинной философии, в которой причину всех естественных явлений постигают при помощи соображений механического характера. По моему мнению, так и следует поступать, в противном случае приходится отказаться от всякой надежды когда-либо и что-нибудь понять в физике.

Х. Гюйгенс («Трактат о свете»)

«Математические начала натуральной философии» — так назвал Ньютон величайший из своих научных трудов. Во времена сэра Исаака термины натуральная (естественная) философия и физика были синонимами, вернее даже, физика, как отдельная научная дисциплина, практически, вообще ещё не существовала.

Давайте разберёмся, что мы сегодня понимаем под терминами физика и философия. Для начала я приведу их официальные определения из одного и того же вполне солидного источника [2]:

«ФИЗИКА (греч. Ta physika, от physis — природа), наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира…

ФИЛОСОФИЯ (от греч. Phileo — люблю и sophia — мудрость), рефлексия о последних (предельно общих) принципах (основаниях) бытия и познания, о смысле человеческого существования».

Если вдуматься в эти определения, то получается, что физика накапливает знания о природе, тогда как философия, опираясь на них, формирует наше сознание, рефлексию, то есть понимание природы, в том числе и своего места в ней, а именно это и определяет наше мировоззрение.

Так уж сложилось, что в естественной философии, как и принято в философии, доказательством являются логика и смысл наблюдаемых нами явлений природы, тогда как в теоретической физике, которая, лишь в конце девятнадцатого века сформировалась, как отдельная научная дисциплина — формулы, выражающие количественные результаты наших наблюдений математически. Образно говоря, в естественной философии применяется аналоговая система, а в теоретической физике — цифровая. Но цифровая система не может полностью заменить аналоговую. В фундаменте технического устройства любой цифровой системы лежит аналоговый принцип, пусть самый простейший. Без этого цифровая система теряет связь с материальным миром, и реализовать её невозможно. Можно также сказать, что физика — это наука, изучающая количественную взаимосвязь реально существующих природных явлений, а естественная философия — саму их качественную природную сущность. То есть, термины физика и естественная философия сегодня, строго говоря, уже не синонимы.

В основе накопления знаний о природе, безусловно, лежат наблюдения и эксперименты. Затем следует этап обработки экспериментальных данных, в том числе и математической. А можно ли провести лишь математическую обработку результатов наблюдений и считать, что процесс познания завершён, что мы, сделав это, получаем не только знания о природе, но и понимание её? Математика — это ведь просто особый язык человеческого общения, а также наука, изучающая и формирующая этот язык. В основе здесь лежит количественный принцип, тогда как все другие языки основаны в целом на качественных понятиях. Но ведь согласно известному закону диалектики количество всегда переходит в качество. Без этого количество теряет для нас смысл. Математически, конечно, можно ответить на вопрос, какие функциональные зависимости количественно связывают параметры различных физических явлений, но сказать, почему это так и что объединяет между собой эти явления — невозможно. И вообще, можно ли считать, что язык сам по себе является необходимым и достаточным объяснением чего-либо? Согласитесь, что формировать естествознание, опираясь исключительно лишь на математику — это почти то же самое, что формировать антропологию и социологию с помощью только филологии и лингвистики. Во втором случае абсурдность подхода очевидна. Ну, а в первом?

Итак, несмотря на огромную, можно сказать даже определяющую, роль языков (в том числе языка математики) в появлении и развитии человечества, науки, изучающие языки и формирующие их единые правила, являются, всё же, вспомогательными. Более того, физика, химия, биология, физиология и другие точные естественные науки, для которых математика по логике является союзницей или, вернее даже, служанкой, в свою очередь, являются вспомогательными по отношению к естественной философии, которую, на мой взгляд, следует считать наукой одновременно и гуманитарной, и точной, вершиной естествознания и миропонимания. Таким образом, все основанные на количественных оценках реальности естественные науки (не только физика, которую, как говорилось, полностью отождествлять с естественной философией сегодня уже некорректно) действительно есть «математические начала натуральной философии». Ньютон назвал свою книгу исключительно удачно.

Отсюда следует, что без последнего этапа смысловой (философской) обработки полученных экспериментальных данных о природе, мы способны лишь накапливать знания о количественных закономерностях в ней, а обеспечить понимание природы, лежащее в основе нашего мировоззрения, нет.

Давайте ещё поразмышляем над тем, что определяет наше мировоззрение, и почему. Сознание каждого человека с детства формируется механистическими представлениями об окружающем мире. Большинство людей не может представить мироздание реально существующим и понять его (то есть сформировать материалистическое мировоззрение) без помощи привычных механических аналогов (иначе в сознании материализм уже уступает место идеализму). Даже если находятся люди, которые считают, что понимают материальный мир не механистически, а, например, идеалистически или чисто математически (по сути, тоже идеалистически), то, как показывает наша история, следующие за ними поколения людей либо создают механистическое объяснение таким взглядам, либо их отвергают, либо в обществе вновь начинают преобладать мистические представления о природе, которым естественные науки только мешают. То есть, отсутствие механистического, наглядного объяснения природы, безусловно, приводит к кризису материалистического мировоззрения, без которого естественные науки не могут не только развиваться, но и вообще существовать. Да, сегодняшняя теоретическая физика, согласившись с Эйнштейном [4], пока ещё официально придерживается мнения, что с помощью одной математики можно описать мироздание, а механистические подходы в науке устарели. Но сколько такая точка зрения господствует в науке? Всего-то около ста лет. Поэтому можно считать это лишь экспериментом, который, вполне возможно, действительно стоило провести, чтобы получить подтверждающий вышесказанное окончательный отрицательный результат. С чистым-то идеализмом уже экспериментировали и убедились. И ещё одно. То, что теоретическая физика не может сегодня, опираясь на признанное официально и, в основном, ею же сформированное мировоззрение, механистически объяснить наблюдаемые природные явления, в первую очередь, есть лишь подтверждение несовершенства и кризиса самого этого мировоззрения, а, следовательно, и самой теоретической физики. Абсурдность чисто математического подхода к фундаментальной теоретической физике сегодня широко обсуждается и уже давно признаётся многими. В качестве примера приведу высказывание академика С. П. Новикова (не я первый его цитирую): «Думаю, сейчас определённо можно говорить о кризисе мировой теоретической физики. Дело в том, что очень многие чрезвычайно талантливые и хорошо подготовленные для решения вопросов физики элементарных частиц или квантовой теории поля люди, по существу, стали чистыми математиками. Круг задач, которыми они занимаются уже не мотивируется физическими реальностями… Процесс математизации физиков-теоретиков ничем хорошим для науки не кончится.» [Вестник Российской академии наук, 1995, т.65, №2]. Мнение Сергея Петровича особо ценно ещё и тем, что сам он профессиональный математик.

Так что давайте договоримся считать, что мы можем понять любое природное явление, только объяснив его с помощью механических аналогов. Но это не значит, что первая же попавшаяся механистическая модель, объясняющая полученные экспериментальные данные о каком-либо физическом процессе, обязательно соответствует его природной сущности. Чем меньше экспериментальных данных, тем большим количеством разных механистических моделей может быть объяснен один и тот же физический процесс. При этом механистические воззрения ничуть не противоречат и математическому подходу к естествознанию, так как любую механистическую модель можно описать математически, причём тоже несколькими способами. Поэтому считать, что математика способна автоматически объяснить сущность природного явления абсурдно, даже если это математическое описание его механистической модели. Лишь накопление дополнительных экспериментальных данных позволяет постепенно уменьшать количество возможных вариантов механистических моделей, пока не остается практически один единственный.

Примечание. Уже в школе мы убеждаемся, что многие задачи количественного анализа можно решить различными математическими способами. Причём, все эти альтернативные способы являются верными. А вот среди механистических смысловых моделей физических явлений верным может быть только один вариант. Возможность альтернативных вариантов означает здесь лишь недостаточность экспериментальных данных и незавершённость теории.

Но в истории науки, если не рассматривать последние сто, сто пятьдесят лет, прослеживается одна очень чёткая закономерность. В подавляющем большинстве случаев, единственным вариантом остаётся самый простой и рациональный из всех ранее рассматривавшихся. Этот факт, безусловно, может, и даже должен быть использован в естественной философии. А ведь он уже использовался, и не раз, только, к сожалению, не всеми и не всегда. Вот как, например, сформулировал указанную закономерность Аристотель [17]: «…если результат получается один и тот же, всегда следует предпочитать ограниченное количество, так как природным [вещам] должно быть присуще ограниченное и лучшее, если это возможно». Браво, философ Аристотель! Полностью согласен здесь с Аристотелем и Галилей: «Природа не употребляет многих средств там, где она может обойтись немногими» [20]. Идём дальше. Формулируя в своих «Началах» [18] «правила умозаключений в физике», Ньютон пишет: «Правило I. Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений (курсив издания, — С.С.)… природа ничего не делает напрасно, а было бы напрасным совершать многим то, что может быть сделано меньшим. Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей».

Если бы мы всегда последовательно придерживались таких взглядов, то гелиоцентрическая теория Аристарха Самосского (ок. 310 — 230 до н.э.), простотой и рациональностью превосходившая все альтернативные ей варианты объяснения причин наблюдаемого движения небесных тел, вряд ли ждала бы своего признания почти две тысячи лет. Ведь тогда большинство людей, понимая это её превосходство, старались бы собрать факты в подтверждение именно такой оптимальной гипотезы, а не обвинять её сторонников в ереси. Но разве можно упрекать Аристотеля, умершего незадолго до рождения Аристарха, за то, что именно его мнение о геоцентрическом строении Вселенной противники теории Аристарха так долго и успешно использовали? Ведь, наверняка, обширное научное наследие и блестящие законы логики Аристотеля применял в своих рассуждениях и Аристарх. Учитывая ещё прижизненную славу Аристотеля и то, что они с Аристархом были соотечественники, по-другому просто быть не могло. С другой стороны, то, что Аристотель не рассмотрел гелиоцентрический вариант строения Вселенной и даже не упомянул о нём (насколько это известно), есть лишь надёжное свидетельство, что Аристарх Самосский действительно был автором идеи гелиоцентризма или, по крайней мере, одним из самых первых её сторонников. Браво, философ Аристарх!

Примечание. Я полностью отдаю себе отчёт в том, что отказ от механистических воззрений многими физиками воспринимается сегодня, как выдающееся достижение научной мысли начала двадцатого века. Но сравним это с судьбой гипотезы Аристарха. Во времена античности для доказательства этой гипотезы не хватало объёма и технического обеспечения наблюдений, а также математического аппарата для обработки их результатов. Кроме того, такая гипотеза в момент её появления противоречила стереотипам мышления большинства современников. От неё отказались в пользу более традиционных и доступных для практического применения, хотя и более сложных, теоретических взглядов. Однако, в конце концов, науке пришлось вернуться именно к этой гипотезе, вернее даже, выдвинуть её заново. Аналогия с отказом от механистических воззрений здесь вполне очевидна и достаточна, чтобы не считать этот отказ абсолютно правильным, то есть вечным и не допускающим альтернатив решением.

Философский подход к познанию, всё же, отличен от физического. В физике основой являются наблюдения и эксперименты, всё начинается именно с них, они же, в конечном счёте, всё и доказывают на этапах проверки теорий. Поэтому обобщения физике, за исключением математических, вообще говоря, несвойственны (они желательны, но не обязательны). Философия же чаше решает обратную задачу, где обобщение является главной целью. Всё начинается с разума, который формирует мысленную модель предмета философских исследований. Затем эта модель с помощью логики и здравого смысла идентифицируется со знаниями, накопленными по данному предмету. Здесь натуральная философия опирается на физику — источник знаний, выраженных, в первую очередь, математически. Таким образом, для философии постоянная связь с физикой неизбежна, поэтому и обратная связь физики с философией представляется логичным и необходимым способом познания природы. Там, где содружество этих двух наук распадается, вероятность ошибок и заблуждений резко возрастает. Это полностью соответствует законам единства и борьбы противоположностей и перехода количества (эксперимент, знание) в качество (теория, понимание), двум из трёх основных законов диалектики материализма, в правильности которых мы не раз убеждались. Ведь, по иронии судьбы, даже то, что случилось с построенной на них и популяризировавшей их марксисткой идеологией, с неизбежностью вытекает из этих законов.

Можно также сказать, что современная натуральная философия — это коллективная мозговая атака всего человечества на тайны природы. Как и принято при мозговой атаке, здесь в расчёт берутся любые мнения без каких-либо ограничений, а догматизма не может быть по определению. В этом и сила философии, как средства постижения нового, неведомого. Сформировать принципиально новую, более точно отражающую достигнутый уровень знания и понимания природы модель мироздания способна именно философия, а теоретическая физика должна обеспечить проверку этой модели на соответствие материалистической (наблюдаемой) реальности и подтвердить либо опровергнуть её, в первую очередь экспериментально и математически, то есть количественно.

При такой мозговой атаке следует, на мой взгляд, придерживаться следующего правила. В естественных науках нельзя ничего утверждать с абсолютной уверенностью (считать единственно и вечно правильным объяснением), а вот отрицать на базе экспериментальных данных и наблюдений субъективные суждения вполне допустимо, например, вечный двигатель. Действительно, любое утверждение, по мере накопления эмпирических знаний, может быть скорректировано либо опровергнуто, если оно касается объективно (независимо от нас) существующих законов природы, в то время как, отрицая субъективные взгляды, мы отрицаем лишь представления людей об этих законах, если они не подтверждаются или опровергаются новыми знаниями и уже противоречат любой логике. Используя это правило в физике и естественной философии, можно постепенно исключать неверные варианты из того количества вариантов объяснения любого природного явления, которое изначально может быть достаточно большим, так как все возможные варианты, до убедительного, в первую очередь, экспериментального доказательства их невозможности, по существу, должны считаться равноправными. Аристотель, например, писал [17]: «поскольку нечто может существовать в возможности, постольку оно допустимо и в действительности». Так мы можем асимптотически (бесконечно близко) приближаться к истине, понимая, конечно, что абсолютная истина недостижима. Такую методологию можно назвать методом отрицания невозможного, который дополняет и единая с ним противоположность — метод признания равноправности возможного.

Обозначив, надеюсь достаточно конкретно, свою позицию относительно физики и философии, возвращусь к основной теме. Начну с того методологического подхода, с помощью которого было сформировано новое мировоззрение, и в который вышеуказанные методы отрицания невозможного и признания равноправности возможного входят, как одна из основ. Он отличается от господствующей сейчас в физике методологической аксиоматики, а, по существу, даже противоположен ей.

Примечание. Из того, что написано ниже, у Вас, читатель, может сложиться впечатление, что я не знаю сформулированное Ньютоном «золотое правило науки». Знаю. Я его процитирую [5] (Статья «Ньютон», ссылка на: Карцев В. П. Ньютон — М. Молодая гвардия, 1987 — с. 160, выдержка из письма Ньютона Парадизу): «Лучшим и наиболее безопасным методом философствования… должно быть сначала прилежное исследование свойств вещей и установление этих свойств с помощью экспериментов, а затем постепенное продвижение к гипотезам, объясняющим эти свойства». А теперь я процитирую известное высказывание Планка [7]: «Прежде чем поставить опыт, его нужно продумать, это значит, надо сформулировать вопрос, обращенный к природе». Какое из этих двух, в общем-то, противоречащих друг другу правил является для науки «золотым»? Для ответа зададим себе ещё один вопрос: Каким методом последовательных приближений легче решить систему математических уравнений:

Конец ознакомительного фрагмента.