<<< Раздел  Космология : >>>
  > Теоретические схемы и картины мира Стр. 1

1. Космология            

1.3. Теоретические схемы и картины мира            

           При анализе отношений между теоретическими знаниями и исследуемой действительностью важно учитывать факт существования двух уровней организации теоретических знаний. Один из них образует развитая теория. Но кроме нее можно выделить слой теоретических знаний, представленный частными теоретическими схемами. Как показывает история науки, они могут генетически предшествовать развитой теории и выступать в качестве самостоятельных образований, фиксируемых в соответствующем теоретическом языке.
Так, схема силового взаимодействия тока была введена Ампером задолго до создания максвелловской электродинамики, а модель простого колебания построена Гюйгенсом задолго до механики Ньютона. Аналогичным образом до создания квантовой механики различные аспекты квантово-механических процессов описывались с помощью таких теоретических схем, как боровская модель атома, эйнштеновская модель фотоэффекта, модель комптон-эффекта, планковская модель излучения абсолютно черного тела и т.д.
Специфика современных картин мира может породить впечатление, что они возникают только после того, как сформирована теория. То есть, современный теоретический поиск идет без целенаправляющего воздействия картины мира.
Однако такого рода представления возникают в результате весьма беглого рассмотрения современных исследовательских ситуаций. Более глубокий анализ обнаруживает, что и в современном исследовании процесс построения гипотез целенаправлен картиной мира. Просто на ранних этапах своего становления она выражена в очень специфической форме.
В классической физике ход исследования шел таким путем, что вначале создавалась теоретическая модель (она вводилась как гипотетическая конструкция, а затем специально доказывалось, что в ней содержаться существенные черты обобщаемых экспериментальных ситуаций) и лишь после этого выводились математические выражения для законов теории. Это, например, электродинамика, теория звука, теория упругости и т.д. Последние возникали как результат мысленного рассмотрения корреляций абстрактных объемов теоретической модели и выражения их в языке математики. Вводимые таким способом уравнения сразу же получали адекватную интерпретацию и связь с опытом.

 
  Наверх

  > Теоретические схемы и картины мира  (продолжение) Стр. 2

При таком построении не было трудностей в эмпирическом обосновании уравнений. Но в современной физике дело обстоит иначе. Физика, применяя метод математической гипотезы, стала создавать уравнения до построения правил соответствия, которые связывают величины, фигурирующие в уравнениях, с объектами опыта, и тогда возникли определенные затруднения, связанные с поисками интерпретаций уравнений. Это, например, ряд векторных и скалярных полевых теорий гравитации, предложенных Абрагамом, Нордстремом и др., а также тензорная полевая общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна или "море" виртуальных частиц и античастиц Дирака.
Суть этих затруднений состоит не в том, что на первых порах математическая гипотеза вводится без какой бы то ни было интерпретации. В таком случае гипотетические уравнения вообще не могли бы претендовать на роль выражений для физических законов, а были бы только формулами чистой математики, коль скоро определенные символы в уравнениях рассматриваются как физические величины, интерпретация уравнений неясно предполагается. Но все дела в том, что гипотетическим уравнениям первоначально, как правило, приписывается неадекватная интерпретация.
Важнейшим достижением 19 в. явились открытия в области электричества таких важнейших законов, как законы Кулона, Ампера, Био-Савара и закон электромагнитной индукции Фарадея. Используя гидродинамическую модель, Максвелл обобщил эти законы и связал электростатику с магнитной индукцией. Чтобы отыскать математически закон электромагнитной индукции Максвелл воспользовался аналогией между циркуляцией несжимаемой жидкости в кольцевой трубке и стационарным магнитным полем, порождаемым магнитными токами. Он перенес эту аналогию на новую область электромагнитных процессов. В явлениях электромагнитной индукции, также как и в явлениях магнитного действия стационарных токов, прослеживалась генетическая связь между электричеством и магнетизмом. В дальнейшем Максвелл произвел последовательный синтез знаний о постоянном токе и электромагнитной индукции путем представления о вращающемся вихре эфира, вызывающем ток смещения. В результате он получил свои знаменитые уравнения с током смещения. Таким образом, без каких либо новых экспериментов была построена совершенно новая теория, обобщающая предыдущие.
Как следствие создания новой теории была окончательно принята новая картина мира, в которой электростатическое поле представлено в виде силовых линий, исходящих из области заряда, а магнитное поле - в виде конфигурации замкнутых силовых линий, окружающих область тока. Эти поля располагались в некоей субстанции – эфире, и объекты могли взаимодействовать между собой со скоростью света. Было введено в физику новое понятие – близкодействие, в отличие от дальнодействия ньютоновского потенциала.


 
  Наверх

  > Теоретические схемы и картины мира  (продолжение) Стр. 3

В принципе, и Ньютон считал, что взаимодействие между телами может идти посредством некого эфира. Он говорил: "Мысль о том, чтобы способность возбуждать тяготение могла быть неотъемлемым, внутренне присущим свойством материи, без участия чего-то такого, что переносило бы действие и силу от одного к другому, – представляется мне столь нелепой, что нет, как я полагаю, человека, способного мыслить философски, кому она пришла бы в голову" [Третье письмо к Bentley].Отметим, что именно такая мысль пришла Эйнштейну.
Многократные эксперименты по поиску эфира, поставленные рядом исследователей и, в первую очередь, Майкельсоном и Морли не обнаружили такового. Эти исследователи пытались обнаружить движение Земли относительно эфира посредством оптических интерферометров с базой ограниченной длины. Аналогичные эксперименты продолжаются до настоящего времени с использованием рентгеновских фотонов и эффекта Мессбауэра. Но до настоящего времени эфир не обнаружен.
Основываясь на опытах Майкельсона и Морли, Пуанкаре показал абсолютность скорости света. В дальнейшем его идеи были развиты в работах Эйнштейна в СТО.
После обнаружения так называемого реликтового излучения в миллиметровом диапазоне длин радиоволн, заполняющего изотропно Вселенную, было найдено абсолютное движение Земли относительно фонового излучения и галактики в целом. Такое излучение можно представить как "псевдоэфир" с выделенным направлением движения.
Кроме того, каплевидная деформация Земли и других планет по направлению движения в галактике ставит под сомнение всю идею относительности движения. Однако реликтовое излучение не является эфиром в широком смысле этого слова как носитель ньютоновских и кулоновских полей.
Процитируем в заключение Л. Бриллюэна [L. Brillouin. Relativity Reexamined. Academic Press New Yorc and London. 1970]: "ОТО – блестящий пример великолепной математической теории, построенной на песке и ведущей ко все большему нагромождению математики в космологии (типичный пример научной фантастики)".
Подведем итоги развития физики вплоть до начала 21 в., и, следуя Фейнману [Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M. The Feynman Lectures on Physics. 1964. V.2], соберем воедино все основополагающие законы физики с учетом наших замечаний.

 
  > Классическая физика и ее парадоксы  (следующая глава) Наверх