Накануне шестой физической революции - Владимир Ацюковский

Д. т. н. В. А. Ацюковский

НАКАНУНЕ ШЕСТОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

(Состояние современной теоретической физики и пути ее развития)

I. Методологический кризис современной теоретической физики

Современная физика достигла выдающихся успехов в области познания законов природы и во многих прикладных областях. Двадцатое столетие характеризуется такими крупнейшими достижениями, как расщепление атомного ядра и создание на этой основе атомной энергетики, создание квантовых генераторов, обнаружение астрономических объектов с неожиданными свойствами, исследование свойств «элементарных частиц» вещества и многое другое. Появились совершенно новые разделы естествознания, которые не только решили многие теоретические вопросы, но и поставили их на службу всему человечеству.

Однако, несмотря на это. становится все более очевидным, что в некоторых основополагающих областях естествознания, в первую очередь, в теоретической физике, появились и продолжают накапливаться противоречия, деликатно именуемые «расходимостями», которые носят фундаментальный характер и которые являются серьезным тормозом в дальнейшем развитии фундаментальной и прикладной науки.

Практически оказались безуспешными многочисленные попытки объединения основных фундаментальных взаимодействий на основе существующих в современной физике представлений. Количество открытых «элементарных частиц» вещества уже давно не вяжется с полной неопределенностью их структуры.

Энергетика излучения звезд, в том числе Солнца, не объясняется, поскольку его излучение с учетом времени существования давно должно было иссякнуть. Даже в такой освоенной области, как электродинамика, имеются целые классы задач, которые не могут быть решены с помощью существующей теории. Например, при движении двух одинаковых зарядов возникает парадокс: покоящиеся одинаковые заряды должны отталкиваться друг от друга по закону Кулона, а они притягиваются, поскольку это токи. Но ведь относительно друг друга они по-прежнему покоятся, почему же они притягиваются при движении?

Несмотря на многочисленные публичные выступления, заявления и популярные и специальные статьи, имеющие целью доказать величие здания современной физики и грандиозные возможности, ожидающие человечество в связи с ее достижениями, приходится констатировать, что на самом деле ничего подобного нет. В теоретической физике имеется серия противоречий, так называемых «парадоксов», ряд ее положений вошел в противоречие с положениями диалектического материализма. Например, идея «Большого взрыва» противоречит положению диалектического материализма об отсутствии начала, отсутствии рождения или сотворения Вселенной. Правда, некоторые теоретики полагают, что диалектический материализм подлежит уточнению, поскольку он в некоторой части противоречит общепризнанным физическим теориям, например, теории относительности…

В прикладной же физике различные торжественные обещания все не сбываются. Уже много лет прошло с тех пор, как была получена «устойчивая» плазма» просуществовавшая «целых» 0,01 секунды. С тех пор построены многочисленные установки для получения термоядерной энергии, призванные навечно обеспечить человечество энергией. Однако установки есть, созданы институты и заводы для этих целей, проводятся конференции и заседания, раздаются награды и ученые степени. Нет лишь самого термоядра, и никто не знает, будет ли он когда-нибудь.

Давно и много говорится об НТР — научно-технической революции, о достижениях науки: создано атомное оружие и атомная энергетика, освоены полеты в ближний космос, разработаны многочисленные материалы, созданы сложнейшие вычислительные машины, роботы и т. д., и т. п. Однако при этом следует констатировать, что качественно новых открытий становится все меньше, что развитие носит, в основном, количественный характер, и даже при изучении «элементарных частиц» вещества используются не качественно новые приемы, а просто наращивается мощность ускорителей частиц в слепой вере, что новый энергетический уровень может быть даст что-нибудь новое, хотя пока ничего качественно нового он как раз и не дает.

Наличие «парадоксов», отсутствие качественно новых идей означает, что существовавшие в естествознании идеи уже исчерпаны, и естествознание вообще, и физическая теория, в частности, находятся в глубоком кризисе. Фундаментальные исследования стали невообразимо дороги, а результаты — все более скромными, и это еще один аспект кризиса в естествознании — аспект экономический. Однако основным признаком кризиса естествознания является то, что теория и методология современной фундаментальной науки оказываются все менее способными помочь прикладным наукам в решении тех задач, которые выдвигает практика. А это означает, что методы современной фундаментальной науки стали объективным тормозом в развитии производительных сил, в использовании человеком сил природы, а следовательно, в развитии общества в целом.

Подобные трудности, имеющиеся в большинстве областей естествознания, отнюдь не являются, как это принято считать, объективными трудностями развития познавательной деятельности человека. Непонимание сути процессов, предпочтение феноменологии, т. е. внешнего описания явлений в ущерб исследованиям внутреннего механизма внутренней сути явлений — неизбежно порождает все эти трудности и неувязки, скрепляющие подобно белым ниткам лоскутное одеяло современной физической картины мира, безнадежно далекой от того, чтобы называться единой физической картиной мира.

Как известно, современная методология теоретической физики в значительной степени основана на постулативных подходах. Схема при этом такова. На основе анализа результатов ограниченного числа экспериментов формулируется некоторое противоречие фактов с существующими теориями. Далее выдвигаются постулаты — предположительные утверждения, которым, по мнению авторов, природе полагается соответствовать. На основе постулатов создается новая теория, дающая некоторые следствия. А затем следствия из теории сопоставляются с результатами новых экспериментов. Если результаты этих экспериментов соответствуют предсказанным, то считается, что теория получила экспериментальное подтверждение и что она верна, а тем самым верны и постулаты, положенные в ее основу.

Однако при этом упускается из виду, что каждая конечная совокупность фактов может предсказываться различными теориями, часто взаимно исключающими друг друга. И таким образом, ни один факт, взятый сам по себе, не может подтвердить именно данную и только данную теорию. Этот же факт может таким же образом подтвердить и другую теорию, отличающуюся от проверяемой в корне.

Интересно отметить, например, что все «экспериментальные подтверждения» специальной и общей теории относительности А. Эйнштейна могут иметь самую разнообразную трактовку. Так СТО — специальная теория относительности, отвергающая существование в природе эфира в принципе, использует в качестве основного аппарата преобразования Лоренца, выведенные Лоренцем в 1904 году для случая движения зарядов в эфире, т. е. за год до создания Эйнштейном своей теории относительности. Поэтому совпадение результатов экспериментов с расчетами по СТО может означать и «подтверждение» теории Лоренца, противоречащей СТО. Но могут быть и иные трактовки тех же результатов. Но кроме того, в каждом эксперименте присутствуют и неучтенные факторы, которые неправомерно отбрасываются, если результаты опытов подгоняются под принятую схему.

В этом отношении показательна история становления специальной теории относительности. Если действительно в 1880–81 и в 1886–87 годах А. Майкельсон и Е. Морли не получили положительного результата в поисках «эфирного ветра», то уже в 1901–1905 гг. Е. Морли, перенесший по совету А. Майкельсона эксперимент на Кливлендские высоты, получил величину скорости эфирного ветра в 3 км/с. А в 1921–1925 гг. Д. К. Миллер провел измерение эфирного ветра на горе Маунт Вильсон (1800 м над уровнем моря), здесь им было получено значение скорости ветра в 10 км/с. Интересно, что сам А. Майкельсон позже в 1929 г. совместно с Ф. Писом и Ф. Пирсоном повторил этот эксперимент и получил там же скорость ветра в 6 км/с (условия эксперимента были несколько изменены). Но к этому времени СТО стояла твердо на ногах, и все полученные на этот раз положительные результаты были отвергнуты ведущими физиками. Эти результаты не признаны до сих пор!

Сама же теория относительности сводит все многообразие форм движения материи к пространственно-временным искажениям, что принципиально не позволяет уяснить реальную суть явлений. Выводы же теории относительности распространяются неоправданно далеко за условия исходных экспериментов, а ее философские выводы наводят на самые грустные размышления.