Главная » 2009»Октябрь»15 » Физическая картина мира как синтез некоторых античных и современных представлений
Физическая картина мира как синтез некоторых античных и современных представлений
01:43
Введение
Наши представления об окружающем мире формируются в узком диапазоне изменения физических параметров и мало отличаются на бытовом уровне от представлений первобытного человека. Можно было ожидать, что расширение этого диапазона методами экспериментальной физики приведет к конфликту между восприятием и физическими законами. Не удивительно, что теоретическая физика не смогла предсказать фундаментальные свойства материи, на основе которых построены релятивистская и квантовая механика – эти свойства не следуют из повседневного опыта и соответствующие разделы не могли возникнуть до экспериментальных открытий. Современные методы исследования, в значительной степени, связаны с отказом от наглядности. Невозможно представить не только целый ряд квантовых эффектов, но даже процесс распространения электромагнитных волн [1].
Возникает задача создания физической картины мира, в которой парадоксальные свойства должны быть следствием более универсальных постулатов, причем в жертву может быть принесено сложившееся мировосприятие.
Рассмотренный ниже вариант разработан на основе различных концепций, в частности, были использованы некоторые элементы из философских систем Платона, Аристотеля и Гераклита [2].
Учитывая сложность и многогранность этой задачи, авторы не претендуют на истину в последней инстанции. Мы предлагаем только основное направление и решение нескольких практических задач. Эта часть является введением и определяет общие принципы формирования материи. Описание основных структурных форм и расчет их параметров предполагается дать в следующих двух работах. В заключительной работе мы планируем рассмотреть некоторые вопросы, представляющие общий интерес.
Две основные концепции
За период с 6 в. до н.э. по 4 в. н.э. в Древней Греции были заложены основы современных философских течений [3], [4]. Разделение на собственно философию (по Аристотелю – метафизику) и естественные науки еще не оформилось, и каждая школа рассматривала окружающий мир как проекцию собственных идей. Полученные схемы в большинстве достаточно наивны, однако до настоящего времени без кардинальных изменений дошли два основных направления: материализм (Левкипп, Демокрит) и объективный идеализм (Платон, Аристотель и др.).
Демокрит считал, что существует бесконечное число разнообразных по форме и бесконечно малых неделимых частиц – атомов. Картина мира по Демокриту близка к современным представлениям: независимо существуют пустота (небытие) и атомы (бытие). Кроме ряда собственных свойств атомы обладают также подвижностью, т.е. способностью к движению в пустоте. Свойства вещей определяются типом, состоянием и пропорцией атомов.
Платон (427 г. – 347 г. до н.э.) развил принципиально иную концепцию. Условно назовем ее «трехслойной реальностью». Объективно существуют три уровня: мир идей, промежуточный уровень и мир вещей. Идеи Платона имеют скорее этический характер, однако, существуют также идеи вещей. Для определения промежуточного уровня Аристотель использовал греческое слово «хюлэ» по смыслу близкое к слову сырье или необработанный материал.
Если для существования мира по Демокриту не требуется каких-нибудь дополнительных условий, то мир по Платону предполагает сложный процесс взаимодействия: идея – сырье – вещь. Вопрос о способе и свойствах этих преобразований не мог быть решен в Древней Греции, однако основное направление уже было определено Гераклитом почти за сто лет до рождения Платона. Дошедшие до нас фрагменты, во всяком случае, те, которые удается понять, дают логически завершенную схему.
2. Система Гераклита
В основе философии Гераклита лежит тезис о крайней изменчивости окружающего мира [4]. Мир вещей Гераклит сравнивал с ритуальным напитком «кикеоном», который расслаивался на компоненты, если его постоянно не встряхивать (фрагмент 125). Ключом к пониманию устройства мира по Гераклиту является фрагмент 30:
Этот мир, тождественный во всем, не создан никем из богов и никем из людей, но он всегда был, есть и будет вечно живым огнем, мерами вспыхивающим и мерами угасающим. Отметим, что в Древней Греции не существовало определения «энергия», но наиболее близкая ассоциативная связь существует между энергией и огнем, тогда:
Этот мир существует вечно и создается естественным путем из однородного и изотропного пространства путем (периодического?) воздействия порций энергии. В этом взаимодействии выполняется закон сохранения энергии и принцип эквивалентности: Все обменивается на огонь, и огонь – на все, подобно тому, как золото на товары, а товар на золото (фрагмент 90). Огонь Гераклита делится на два типа: естественный и разумный (логос).
Возможно, при отсутствии необходимой терминологии, Гераклит пытался описать физическую картину мира, близкую, по смыслу, к трехслойной схеме Платона: идея – однородная и изотропная среда – мир вещей. Схема Гераклита предполагает наличие определенного физического процесса. Для описания этого процесса может быть подобрана модель и, в дальнейшем, вычислены константы, характеризующие эффекты трансформации.
3. Физическая модель
Для построения физической модели используем аналогию с формированием оптических изображений. Плоское оптическое изображение, например, на экране вашего монитора строится на основе динамической развертки. Этот принцип был использован русско-американским ученым Зворыкиным при создании телевидения и является основным в работе TV, мониторов и других систем.
Процесс преобразования основан на следующем:
если некоторая система может быть представлена последовательностью состояний: S1; S2; ... Si .., где: Si = f (xi, pi); x – пространственные координаты, p – набор параметров состояния (масса, заряд, спин и т.д.), причем x и p – конечны и не являются функцией времени, тогда возможна замена вида Si = е(t), где: e(t) – функция одной переменной, зависящая от времени.
В общем случае число и вид функций выбирается оптимальным для каждой системы, например, в цветном телевидении принята одномерная функция e(t) и модуляция по трем основным параметрам (цветам).
Динамические системы имеют следующие характерные свойства:
• используется макро однородная среда (физический вакуум или экран с равномерным слоем люминофора); • объекты являются возбужденным состоянием «сырья»; • объекты непрерывно создаются и исчезают; • объекты создаются в результате преобразования энергии в различных уровнях; • система строится из дискретных единиц; • интервал длины пропорционален времени и т.д.
Если все «элементарные пиксели» идентичны, а это подтверждается идентичностью генерированных состояний (частиц), то некоторая система Si, составленная из N пикселей, эквивалентна N состояниям одного пикселя. Трехмерное пространство свернуто в точку и «расщеплено» во времени на N статических состояний. Физические параметры сводятся к правилам перехода между состояниями, т.е. набору математических операций. Соответственно эволюция такой системы, с нашей точки зрения, происходит как чисто информационный процесс. Возникновение такой системы из хаоса сводится к направленному информационному воздействию («В начале было Слово...»???).
Более привычный вариант предполагает существование физического вакуума, имеющего ряд возбужденных состояний, которые воспринимаются как материя, и периодического процесса развертки или «встряхивания». Периоду между «встряхиванием» соответствует квант времени и некоторая «элементарная длина» равная произведению кванта времени на максимально возможную скорость (скорость света). В течение кванта времени состояния статичны, т.е. не являются функцией времени. Аналогией кванта времени является период смены изображений на экране.
В сложных динамических системах, состоящих из множества пикселей, время инициализации одного пикселя всегда значительно меньше кванта времени. Макро равномерное и прямолинейное движение может рассматриваться как последовательность статических состояний с постоянным шагом равным «элементарной длине» и имеет смысл только как относительная вероятность (кстати, это решение парадоксов Зенона). Можно утверждать, что собственные характеристики такого процесса будут пропорциональны некоторым универсальным константам, проявляющимся при сопоставимости, например, средних значений импульса частицы и импульса, полученного при «встряхивании». Довольно прозрачный смысл приобретает принцип эквивалентности ОТО и т.д.
Различие между этими моделями имеет скорее философский характер. Физические свойства систем могут совпадать, если второй вариант является пространственно-временной разверткой первого.
Будем использовать пока «трехслойную модель», так как случайное возникновение синхронизированной системы представляется сейчас маловероятным.
В процессе компьютерного преобразования «программа – экран – оптическое изображение монитора» используется технически наиболее эффективное решение и, если наша реальность была создана, то существование динамической развертки приобретает определенный смысл.
4. Некоторые критерии идентификации
На первый взгляд наше обыденное восприятие мира и динамическая реальность могут совпасть, если считать, что квант времени конечен, но значительно меньше, чем постоянная времени любого из известных процессов. Однако некоторые физические свойства этих двух систем различны и существуют объективные критерии [5], позволяющие определить тип нашей реальности. Учитывая юбилей, рассмотрим эти различия в области, в основном, связанной со специальной теорией относительности (СТО) А. Эйнштейна.
5.1. В основе динамических систем лежит принцип целесообразности и для создания идентичных изображений, например буквы алфавита, используется один и тот же код. Идентичность элементов, например, элементарных частиц, обеспечивается идентичностью «пикселей», идентичностью кода и временной стабильностью системы преобразования. Идентичность элементарных частиц и физических законов в системе Демокрита постулируется. Эти позиции кардинально расходятся при выборе метода анализа частиц:
• предполагается бесконечный запас устойчивости (Демокрит); • повторяемость процесса, как основа стабильности (Гераклит).
5.2. В динамической реальности отсутствует понятие «непрерывная траектория движения». Макро равномерное и прямолинейное движение заменяется набором статических состояний, отличающихся фазой модуляции в цикле развертки. Равномерно движущийся и неподвижный объект идентичны, с точностью до условий п.5.1. В рамках обыденного понимания запрет на возможность обнаружения скорости равномерного и прямолинейного движения был постулирован Ньютоном и является одним из постулатов специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна [6].
5.3. В динамической реальности объект неподвижен относительно пространства. Так как скорость любого объекта относительно пространства равна нулю, то не существует взаимодействия между объектом и физическим вакуумом как функции скорости. Не имеет смысла попытка измерения скорости, относительно пространства, интерферометра Майкельсона (или любого другого устройства). Это свойство, характерное для динамических систем, заводит в тупик все попытки описания физического вакуума на основе традиционного понимания движения.
5.4. Некоторый отрезок длины (интервал) пропорционален эталону длины или эталону времени. Эта зависимость является необходимым признаком именно динамических систем. В рамках пещерного восприятия, такая связь является неожиданной и, даже в наше время, постоянно подвергается критике противниками СТО.
5.5. «...точно известно, что смещения в такой (электромагнитной) волне происходят в направлении, поперечном к направлению распространения. Однако такой вид смещений характерен только для твердых тел. Очень высокая скорость и очень малое затухание при распространении света от весьма далеких галактик приводит к выводу, что эфир, как носитель электромагнитной волны, близок по свойствам к абсолютно твердому телу с очень высокой упругостью. В то же время эфир может без трения проникать в физические тела и все эти тела, в том числе и твердые, могут совершенно свободно передвигаться в эфире.»[7]. В динамической системе не существует движения в пространстве или сквозь «эфир». В течение каждого кванта времени (за исключением короткого момента «встряхивания», соответствующего разрыву первого рода) пространство и физические объекты неподвижны относительно друг друга. Упругость среды может значительно превышать упругость известных материалов, т.к. мощность импульса, вызывающего перенос состояний, прямо пропорциональна числу элементов некоторой системы и является, в нашем представлении, бесконечно большой и т.д.
Мы не вводим надуманных свойств или принципов. Все это напоминает сложную мозаику и, если основные фрагменты уложены, то возможности для изменения картины весьма ограничены. В общем, «простая» концепция Демокрита приводит к более сложной физической картине мира, так как увеличивает число недоказуемых утверждений. На это обращал внимание еще Аристотель, называя Демокрита «легковесным» [3].
Вывод
Существует два основных философских направления: «материализм» и «объективный идеализм». Каждому из этих направлений соответствует собственная система постулатов, на основе которой формируется наше мироощущение и, в конечном итоге, строится физическая модель (картина) окружающего мира. Традиционная и динамическая модель имеют различные физические свойства. Свойства нашего мира предельно близки к динамической модели.
Динамическая вселенная может существовать только при строгом выполнении физических законов и одновременно предполагает существование процессов, лежащих вне нашего прямого восприятия. Это позволяет говорить о корректности объединения и исследования естественных и идеальных свойств реальности.
Литература
1. Фейнман Р., Лейтон Р., Сендс М. Фейнмановские лекции по физике, т. 6. Электродинамика. М.: Мир, 1977. 134 с. 2. Фрагменты Гераклита. Перевод М.А. Дынника. 3. Чанышев А.Н. Курс лекций по древней философии. М.: Высшая школа, 1981. 374 с. 4. Асмус В.Ф. Античная философия. М.: Высшая школа, 1976. 543 с. 5. Лебедев В.Н., Прилуцкий А.С. Новые физические подходы к оценке степени информационно-полевых влияний. Сборник научных работ. Днепропетровск: Изд. ДМИ, 2003. 255 с. 6. Толмен Р. Относительность термодинамика и космология. М.: Наука, 1974. 520 с. 7. Горбацевич Ф.Ф. Основы теории непустого эфира. Апатиты: Изд. МИЛОРИ, 1998. 48 с.
