Физика без камней в голове

Э. В. Серга

Устаревшие представления об устройстве окружающего мира, сомнительные гипотезы, ошибочно истолкованные данные наблюдений – вот те самые камни в головах, мешающие развитию физической мысли. Природа устроена разумно и просто. Поэтому теории, описывающие законы природы, также должны быть достаточно просты и доступны для понимания. На основе обобщения опыта выдающихся учёных излагаются некоторые общие принципы и подходы к решению научных проблем. Книга рассчитана на независимых исследователей.

Введение

«Для поверхностного наблюдателя научная истина не оставляет места никаким сомнениям: логика науки непогрешима, и если учёные иногда ошибаются, то это потому, что они забывают логические правила».

А. Пуанкаре. О науке.

Всемирные коммуникационные сети и информационные технологии создали качественно новые условия труда для научных работников. Они меняют характер труда, который все более становится творческим, менее отягощённым рутинной работой. В этих новых условиях все более актуальным становится анализ самой науки как объекта исследования. Научный метод, в основе которого лежит объективность и открытость новому, развивается и совершенствуется.

В схеме научного познания важная и часто решающая роль отводится эксперименту. Именно эксперимент наиболее технически трудная и, обычно, наиболее затратная часть в программе научных исследований. Он накладывает основные ограничения на возможности последовательно осуществить все этапы исследования, направленного на получение нового знания. Всё остальное может быть в голове исследователя, в памяти его личного компьютера и в интернете.

Современный исследователь, обладающий необходимыми знаниями и опытом, имеет при себе всё необходимое для работы кроме экспериментальной аппаратуры. При этом следует учитывать, что многие экспериментальные данные не получили необходимого теоретического обобщения. Подключение компьютера исследователя к всемирной паутине открывает возможности его прямого общения со всеми заинтересованными лицами, включая специалистов в данной области и потенциального заказчика на интеллектуальный продукт, независимо от страны и места проживания. Одним из препятствий является языковый барьер, который постепенно стирается.

Таким образом, роль идей и ценность работников, способных генерировать новые идеи в науке, возрастает. С развитием информационных технологий труд учёного приобретает всё более свободный и индивидуальный характер. Роль принуждения сужается, ибо человека принудить к производительному творчеству невозможно. В этих условиях новые научные результаты уже становится трудно отделить от их автора, как это было ранее. В связи с этим теряет свою силу утверждение, что в современных условиях какие-либо значительные результаты могут быть получены только научными коллективами, а время энтузиастов-одиночек прошло. Это пережиток сохранившихся местами полуфеодальных отношений. Они в значительной степени были связаны с разделением коллективного труда на организаторскую, творческую и рутинную работу.

В настоящее время научный работник может без больших усилий и затрат времени выполнять многие функции, которые раннее отнимали очень много времени или выполнялись коллективом людей. В качестве примера рассмотрим проблему аномального смещения перигелия Меркурия, которое было установлено Леверье (Le Verrier) в середине XIX века. Выполненные им многочисленные исследования позволили установить небольшое отклонение теоретически вычисленных и наблюдаемых положений планеты. Он вычислил вековые возмущения перигелия Меркурия от всех больших планет. Согласно теории долгота перигелия Меркурия должна была возрастать на 527 угл. сек каждые 100 лет. Но с большой точностью выполненные наблюдения прохождения Меркурия через диск Солнца дали 565 угл. сек, на 38 угл. сек больше вычисленных. Он изучил около 400 меридианных наблюдений Меркурия, сделанных на Парижской обсерватории за сорок лет для определения поправок в вековые изменения орбиты Меркурия.

Если учесть очень малую величину эффекта, а также физические характеристики и параметры движения планет, то можно представить колоссальный объём проделанной работы и трудности вычислений, которые пришлось преодолеть Леверье. Его работа заняла примерно два десятилетия. Автор данной книги занимался решением этой проблемой, начиная с 2000 года. Также пришлось преодолевать определённые вычислительные трудности. Но эти трудности несравнимы с теми, что были у Леверье. Работа, включая изучение проблемы, разработку математической модели и проведение расчётов, продолжалась один год. Автором было доказано, что эта проблема решается в рамках классической небесной механики, если учесть неизвестные ранее факторы. Результаты исследования впервые были опубликованы в 2002 г. в книге «Космический вакуум. Введение в теорию» [1] и статье [2].

Одно из возможных направлений, где для независимого исследователя открыто широкое поле деятельности, это теоретическая физика. Здесь много противоречий, сомнительных гипотез, эмпирических формул с ограниченной областью применения. Имеются многочисленные экспериментальные данные, не получившие теоретического обобщения или имеющие ошибочное толкование. Накопилось очень много того, что можно считать информационным балластом и теоретическим хламом, от которого необходимо избавляться.

Однако новые идеи и результаты встречают сопротивление со стороны приверженцев устаревших представлений как в силу инерции мышления, так и в качестве угрозы обесценивания их «научных достижений», полученных на основе этих представлений. Это мешает развитию физической мысли. Открытость новому, которая должна быть необходимой составляющей научного метода, в редакциях академических специализированных журналов не всегда присутствует. Аллергия на новизну и явное нежелание вступать в конструктивный диалог с автором. Вот с чем часто приходится встречаться автору при попытке опубликовать свою статью в наших академических журналах. Не удивительно, что у наших так называемых престижных журналов низкий рейтинг по сравнению с аналогичными журналами ведущих научно развитых стран.

Россия все более теряет свои позиции в мировой науке. Этот процесс начался ещё в бывшем СССР и проходил с нарастающим темпом после его распада. Поэтому нередко авторы новых идей и результатов стараются опубликовать свои материалы за рубежом. А публикации в наших журналах используют в основном соискатели учёных степеней и званий для пополнения списка научных трудов. Это личная точка зрения автора, сформировавшаяся на основе собственного опыта. Исключением является оборонно-промышленный комплекс, где сосредоточены специалисты высокой квалификации, способные решать сложные научно-технические проблемы и создавать образцы вооружений и техники на уровне мировых стандартов. Но область их деятельности ограничена в основном прикладными исследованиями.

Книга ориентирована на независимых исследователей, способных самостоятельно решать научные проблемы. В данной работе излагаются соображения автора по вопросам методологии, включая постановку вопроса, логику умозаключений, зарождение идеи, теоретическое обоснование и проверку на соответствие опытным данным, в том числе обоснование, при необходимости, способа постановки эксперимента. Возможности предлагаемой методологии показаны на примере решения некоторых проблем, включая теорию гравитации, теорию вакуума физического, теорию атомного ядра, специальную и общую теорий относительности. В этих областях науки есть устаревшие и во многом ошибочные представления, т.е. камни в голове.

По убеждению автора, в части гравитации такими камнями в голове являются: представление о силах гравитации только как о силах тяготения; утверждение о том, что в масштабах микромира силы гравитации малы и их не следует учитывать; эквивалентность инертной и гравитационной масс. В части вакуума физического — это положение о том, что в вакууме нет реальных частиц. В части теории атомного ядра — это представление о гипотетических ядерных силах, а также о составе ядра. В части специальной теории относительности — это принцип эквивалентности массы и энергии, который означает нарушение законов сохранения материи и энергии; в части общей теории относительности — недостаточное экспериментальное подтверждение.

Решение проблемы во многом зависит от правильности её формулировки. Рассмотрим в качестве примера идею получения энергии путём управляемого термоядерного синтеза лёгких ядер. Полагают, что в результате реакции слияния ядер дейтерия и трития должна выделяться энергия, эквивалентная разнице энергий связи продуктов реакции или, что то же самое, энергия, эквивалентная разнице их масс. Однако энергию, получаемую согласно сформулированному Эйнштейном принципу эквивалентности массы и энергии, уже более 6 десятилетий не удаётся получить в действующем устройстве. Как показано автором, причина в ошибочности самой идеи получения энергии таким способом. Этот вопрос подробно рассмотрен в дальнейшем

Учёные могут ошибаться и тем самым обманывать самих себя и тех, кто им доверяет. Но законы природы не обманешь. Принцип взаимопревращения массы и энергии высмеивал Тесла ещё в 30-е годы ХХ века, когда не было необходимых экспериментальных данных для проверки правильности этого принципа [3]. Такие данные появились ещё в середине ХХ века, но учёные ими не воспользовались. Слепая вера в теорию Эйнштейна, убеждённость в том, что он прав всегда и во всём, — расплата за потерянное время и затраченные средства на создание устройства, которое в понятиях термодинамики представляет собой вечный двигатель [4].