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.

Предисловие автора

Факты являются той архимедовой точкой опоры, при помощи которой сдвигаются с места даже самые солидные теории.

М. Планк

В течение последних столетий человечество накопило намного больше эмпирических знаний о природе, чем за всю свою предыдущую историю. На базе этих знаний мы с помощью всё более и более усложняющейся математики создавали и создаём одну новую теоретическую надстройку над другой, с успехом применяя их в своей практической деятельности. Казалось бы, всё хорошо. Только вот странно, что при этом нам всё труднее становится понимать окружающую нас действительность.

Например, опираясь на наши наблюдения и физические теории, мы считаем, что само пространство Вселенной (вместе со всей находящейся в нём материей) произошло из некой сингулярной точки и сейчас продолжает расширяться, причём ускоренно. На основании этого мнения сделано предположение (переходящее постепенно в уверенность) о присутствии в космосе расталкивающей тёмной энергии, которая, по сути, есть «неизвестно что». Таким образом, в современной науке сделана очевидная попытка необъяснимым объяснить необъяснимое. А ведь подобная попытка однажды уже ставила Землю на трёх китов. Сейчас над этим привыкли посмеиваться. Между тем, три точки опоры — это наиболее логичное отражение представлений о том, что Земля неподвижна и должна на что-то устойчиво опираться. Не две, не четыре, а именно три опоры являются здесь оптимальным решением. Так что нет ничего странного и смешного в том, что человеческий разум проанализировал и такой вариант объяснения мироздания, прежде чем исключить эту версию. Но вернёмся к изменению размеров Вселенной. По мере накопления знаний о природе, мы пришли к выводу, что всё знакомое нам вещество (в том числе и мы сами) состоит, в основном, из того же самого вакуума, из которого состоит космос, а материя, как таковая, если и занимает в этом вакууме какой-либо объём, то крайне незначительный. И если это так, то почему мы решили, что, будучи частью Вселенной, материя Солнечной системы и мы люди, расширившись почти до пустоты, вдруг выпали из процесса эволюции, застыли, что природа Вселенной на нас больше не действует? Нельзя же забывать, что мы живём во Вселенной и сами являемся её частью, что мы воспринимаем мир своими органами чувств и разумом, созданными эволюцией этой Вселенной, что это, как известно, не всегда объективное восприятие — иногда мы видим (чувствуем) и осознаём иллюзии, миражи. Считали же мы веками, что Земля неподвижно находится в центре Мира, а многие даже думали, что она плоская. Таким образом, логично предположить, что если размеры всей нашей Вселенной изменяются, то и наши собственные тела, и все окружающие нас предметы, включая микрочастицы, так или иначе, продолжают изменять свои размеры, соответственно, и расстояние между собой. Это приводит к мысли о масштабной относительности практически всех наших наблюдений за природой. Но тогда любые современные эталоны длины и времени не являются абсолютно постоянными величинами. Отсюда следует, что ни о какой абсолютной скорости света в пространстве, определённой с помощью этих эталонов и лежащей в фундаменте всех физических законов мироздания, не может идти и речи.

Итак, скорость света. Почему мы вдруг решили, что скорость света одновременно постоянна, как относительно пространства, так и относительно любого находящегося в нём материального тела? Почему, признав теорию относительности Эйнштейна, мы не обратили внимание на её незавершённость и не проверили до конца логическую цепочку, основанную на том, что относительно пространства (будь оно хоть абсолютной пустотой, хоть любым иным не имеющим конкретных ориентиров континуумом) вообще невозможно количественно определить или задать ни один физический параметр, а все они могут зависеть исключительно только от дискретных элементов материи, их взаимодействия, расположения и движения друг относительно друга? Почему мы не учли, что этой логической цепочке явно противоречит и лежащий в основе всей современной физики закон инерции? Почему мы продолжаем опираться в создании математического аппарата фундаментальной физики на инерциальные системы отсчёта, считая их количество бесконечным, в то время как уже ясно понимаем и признаём, что, если связывать их с реальной материей, таких систем отсчёта не может быть выделено ни одной?

А разве наши наблюдения и эксперименты всегда могут быть истолкованы безальтернативно? Да, мы наблюдаем во Вселенной космологическое красное смещение — это факт. Но, исходя из сказанного выше, получается, что этот факт может подтверждать два различных физических процесса, объективно (вне зависимости от наших наблюдений) протекающих во Вселенной. Если постулировать, что размеры наших тел и окружающих нас вблизи предметов абсолютно неизменны, а скорость света в вакууме абсолютно постоянна как относительно пространства, так и относительно материи (точка зрения современной официальной науки), то Вселенная, разумеется, действительно расширяется. Если же предположить, что размеры всей без исключения материи нашей Вселенной изменяются, что взаимодействие всех тел обеспечивает находящаяся между ними (именно между ними, а не вокруг них) непрерывная одномерная не имеющая массы упругая материя, а скорость распространение света — это скорость движения волн этой материи, то можно прийти к выводу, что космологическое красное смещение будет наблюдаться лишь в том случае, если на самом деле вся материя нашей Вселенной сжимается (вне зависимости от ускорения). Только тогда длина волны, идущей с характерной для волновых процессов скоростью от источника к приёмнику, по мере её движения, реально уменьшаясь, будет увеличиваться относительно синхронно изменяющихся размеров последних. При расширении мы бы наблюдали противоположную картину — синее (фиолетовое) смещение. Это тоже факт, так как это можно объяснить и математически доказать. Причём, то, что наша Вселенная сжимается, может быть подтверждено не только космологическим красным смещением, но ещё и другими способами, опирающимися на совершенно иные (не связанные с космологическим красным смещением) хорошо известные нам наблюдения (факты). Наблюдения вспышек сверхновых, приведшие нас к мнению об ускоренном расширении Вселенной, этому тоже ничуть не противоречат, так как тоже могут быть объяснены двояко — либо Вселенная ускоренно расширяется, либо она замедленно сжимается. Очевидно, что в последнем случае, никакая «тёмная энергия» для объяснения законов природы нам уже не нужна, так как такое сжатие способна обеспечить и хорошо известная нам гравитация в сочетании с законами механики вращательного движения. Надо лишь объяснить, почему наша Вселенная замедленно сжимается практически равномерно по всему её объёму.

Таким образом, две различные точки зрения на сущность мироздания позволяют диаметрально противоположно истолковать одни и те же экспериментальные данные. Это касается не только изменения размеров Вселенной, но и большого количества других физических явлений, в первую очередь гравитации, той самой гравитации, зависимость которой от произведения масс нам ведь до сих пор, по существу, не понятна. Ньютон был вынужден ввести здесь эквивалентность тяжёлой и инертной массы, а далее сказать: «Гипотез не измышляю». Согласился с ним в этом и Эйнштейн, который, объединив массу с энергией, ввёл в науку представления о триединстве массы и «сильный принцип эквивалентности инертной и тяжёлой массы». Более того, связав затем гравитацию с частицами-гравитонами, мы, несмотря на все старания, так и не смогли экспериментально подтвердить реальность их существования. Но если представить себе, что наша Вселенная состоит из образующих все её тела одинаковых материальных точек с постоянной инертной массой, каждая из которых связана с каждой другой непрерывными отрезками одномерной упругой материи, то произведение масс двух тел, поделённое на квадрат массы одной материальной точки — это совершенно точное математическое отражение количества этих связей между любыми двумя материальными телами. Проверьте. Рис. 2 в третьей главе основной части этой книги поможет Вам сэкономить время. Получается, что «тяжёлая масса» для объяснения природы не нужна так же, как и «тёмная энергия». По иному можно взглянуть и на движение материальных тел по инерции, рассматривая его так же, как и взаимодействие этих тел, строго друг относительно друга, а не относительно абстрактных систем отсчета, то есть, по существу, относительно пустого пространства, где эти тела расположены. А ведь уже более ста лет тому назад Эрнст Мах предлагал задуматься над этим. Развитие таких альтернативных точек зрения до уровня основ нового мировоззрения, открывающего вполне доступную для разума любого достаточно образованного человека цельную картину на удивление простого и естественного Мира, скрытую от нас множеством иллюзий, возникающих при наших наблюдениях за природными явлениями, и привело меня к написанию этой книги.

О том, как легко, опираясь на принципиально различные знания, опыт и представления, можно совершенно по-разному воспринять результаты одного и того же эксперимента, говорится в рассказе «Часы», который был написан в ходе работы над книгой и дополняет её в качестве художественного приложения (см. Приложение). Впрочем, и сама эта книга изначально не задумывалась, как сугубо научный трактат. Поэтому в ней есть и повествование от первого лица, и некоторая (как, может быть, кому-то покажется излишняя) эмоциональность, и элементы художественной лирики. Я посчитал, что физику вполне можно совместить с лирикой. От этого физика вряд ли станет менее объективной. Физика принципиально несовместима, пожалуй, лишь с мистикой. Этим же объясняется и сознательное нарушение мной сложившихся сегодня правил и традиций в области требований к содержанию и оформлению научных публикаций. Например, я многократно цитирую в своей книге энциклопедические издания, в том числе и Википедию. В комментарии к списку литературы указаны конкретные причины этого.

В то же время, я, разумеется, отдавал себе отчёт в том, насколько серьёзна и ответственна тема книги, насколько важны здесь обоснованность и объективность, и как рискованно в такой тематике опираться только на логику и воображение. Если я и допускал последнее, то лишь по необходимости, для того, чтобы получить цельную ясную картину, а не пестрящую пустотами малопонятную мозаику. Аналогичные соображения определили и явную эклектичность книги. Оставаясь в рамках традиционного деления науки на отдельные, зачастую, изолированные дисциплины, не связав физику с естествознанием в целом, а последнее с «человеческим фактором», с нашей историей, с тем, что мы сегодня включаем в область общественных наук, не проанализировав (насколько это было возможно) мнения самых разных людей, я просто не смог бы построить необходимую для обоснования своих мыслей систему аргументации. Впрочем, деление изложенных в книге мыслей на обоснованные и чисто гипотетические — это дело не только её автора (обязанного, разумеется, чётко обозначить здесь свою позицию), но и читателя. Такое деление ведь всегда бывает индивидуальным. Поэтому, если то, что автору кажется полностью обоснованным и очевидным, читатель может воспринять лишь как гипотезу или даже как полностью неправильное мнение — это вполне нормально. Мне было совершенно ясно, что писать такую книгу, как эта, рассчитывая на другую реакцию читателя (особенно на первую) — просто наивно. Ведь по мере того, как формировалось новое мировоззрение, росло понимание, что физические основы мироздания, которые оно раскрывает — это уже не дополнение или поправка к общепринятым сегодня научным представлениям о природе окружающего нас Мира, а практически полное их изменение. Представлять Мир таким, каким его описывает современная официальная наука, постепенно становилось всё труднее, пока, наконец, это не стало совсем немыслимым. Нельзя же продолжать считать объяснением явлений природы одни недоступные пониманию подавляющего большинства людей и практически не связанные ни с какими смысловыми (наглядно представимыми) образами сверхсложные математические выкладки, если то же самое можно объяснить гораздо логичнее и проще. Например, результаты наблюдений и экспериментов, ставшие предпосылками и доказательствами теории относительности и квантовой механики, в рамках нового мировоззрения один за другим объяснялись без триединства массы, без относительности одновременности, без влияния на реальность континуума пространства-времени, без квантового принципа неопределённости, без корпускулярно-волнового дуализма, без дополнительных измерений и, соответственно, без неимоверно сложного математического аппарата современной физики. При этом многие явления природы стали легко доступны для смыслового объяснения с помощью обычных человеческих представлений о времени, пустоте, бесконечности и так далее, а также самой простой логики, основанной на нашем повседневном опыте. Более того, с помощью объединения такой логики с традиционным для физики математическим подходом были получены убедительные объяснения причин наличия произведения масс (как уже говорилось, обычных инертных, а не «тяжёлых») в формуле закона тяготения, произведения зарядов в формулах закона Кулона, гравитационной и электромагнитной природы всех без исключения сил взаимодействия, а также физической сущности шаровой молнии и ещё много чего другого. Наконец, стало возможным спланировать проведение новых экспериментов (сравнительно несложных, хотя малодоступных, конечно, для исследователя-одиночки), результаты которых должны неопровержимо доказать, что наш мир естественен, чрезвычайно прост и рационален, и ничему сверхъестественному в нём места нет.

Из представлений о простоте и рациональности окружающего нас Мира логично следует, что и описание его не должно быть сложным. Соответственно, не знаю, насколько это удалось, но я старался изложить свои мысли в максимально простой и доступной форме. Основной упор был сделан на физико-философское, смысловое содержание, на наглядные и простые примеры, на наиболее известные и проверенные факты. То же самое касается терминологии и математического аппарата. В книге приведено всего около восьмидесяти математических формул. Практически все они — это простейшие алгебраические уравнения и неравенства, из которых около половины либо входят в школьный курс, то есть широко известны, либо имеют вспомогательное назначение. Лишь одно уравнение относится к комбинаторике, и в ряде мест, при необходимости, используются дифференциалы. К каждой формуле дано пояснение. Может быть, кому-то эти пояснения покажутся излишне подробными, но я посчитал, что в данном случае «перебор» лучше, чем «недобор». Такой подход был выбран не только для того, чтобы облегчить читателю восприятие книги, но и с целью подчеркнуть её главную мысль, уверенность в том, что самые фундаментальные количественные закономерности в природе очень просты, поэтому для их объяснения и понимания необходимо и достаточно применять лишь самый простейший и общедоступный математический аппарат.

Разумеется, я не мог и обойтись в этой книге без серьёзной критики методологии и других правил современной науки. Да, критиковать общепризнанное — труд тяжёлый, неприятный и, как показывает история, даже опасный. Я бы с радостью его избежал, если бы этого не требовалось для объяснения причин того, почему в истории науки всё случилось так, как случилось. Ведь не объяснив этих причин, трудно даже гипотетически представить себе, что многое из того, что мы считаем сегодня окончательно обоснованным наукой, что лежит в её фундаменте, на самом деле есть всего лишь следствие целой цепи накопившихся за века заблуждений, в конце концов, приведших теоретическую физику к отказу от механистических воззрений на природу, тогда как получается, что, в действительности, в основе мироздания лежат совершенно естественные законы механики и ничего кроме них. Впрочем, абсолютно безошибочной наука быть не может. Пожалуй, нет ничего, что так отдаляло бы нас от реальности, как уверенность в абсолютном и вечном соответствии ей нашего собственного мнения. Только в постоянных сомнениях и спорах, чередуя выдающиеся открытия с величайшими заблуждениями, совершая ошибки, находя, признавая и исправляя их, мы способны шаг за шагом объяснять себе окружающий нас Мир, приближаясь к объективному его пониманию лишь асимптотически. Другого нам не дано. Наша история многократно нам это доказывала. Понимая это, невозможно раскрашивать научное наследие учёных прошлого (в том числе и далёкого прошлого) в тёмные тона и не признать их выдающихся заслуг, что определило один из основных лейтмотивов книги.

Отдавая дань уважения учёным прошлого, я искренне желаю успеха своим современникам и людям будущего, которым, как я надеюсь, эта книга окажется полезна. Кроме того, я столь же искренне, заранее благодарю всех, кто дополнит эту книгу своими мыслями, а, обнаружив в ней неизбежные в любом новом деле ошибки и недочёты, исправит их, даже если это будет означать полное опровержение моих взглядов (обоснованное фактами, конечно). Будучи твёрдо уверенным в соответствии изложенной ниже мировоззренческой концепции объективной реальности, в том, что наш Мир, в тех пределах, где мы уже успели накопить эмпирические знания о нём, принципиально устроен именно так и не может быть устроен иначе, я столь же твёрдо знаю и то, что любой человек может ошибаться.

Нельзя не согласиться, что «факты являются той архимедовой точкой опоры, при помощи которой сдвигаются с места даже самые солидные теории». Но позвольте мне продолжить эту фразу Планка, завершив её словами: «… и рычагом Архимеда здесь служит человеческий разум». Ему, разуму людей, я посвящаю и с поклоном отдаю на суд эту книгу.