URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Бухалов И.П. Концепция субстанционального вакуума и квантово-релятивистская физика Обложка Бухалов И.П. Концепция субстанционального вакуума и квантово-релятивистская физика
Id: 304707
699 р.

Концепция субстанционального вакуума и квантово-релятивистская физика

URSS. 2024. 440 с. ISBN 978-5-9710-7411-3.
Серия: Relata Refero
Белая офсетная бумага

Аннотация

Книга посвящена сравнительному анализу подходов квантово-релятивистской физики и концепции субстанционального вакуума. В современной физике существует убеждение в безальтернативности квантово-релятивистского подхода, хотя постулаты теории относительности на современном этапе невозможно проверить опытным путем. С другой стороны, поиски эфира, как и доказательства его отсутствия, не привели к однозначному результату. Такие же физические... (Подробнее)


Содержание
top
От издательства5
Введение6
Глава 1. История проблемы мирового эфира и принцип относительности11
1.1. Становление научного мировоззрения12
1.2. Электродинамика Максвелла, Герца и Лоренца21
1.3. Классический опыт Майкельсона28
1.4. «Безэфирный мир» Эйнштейна34
1.5. Гравитация. Инерция. Принцип Маха41
1.6. Релятивистские метрические теории гравитации49
1.7. От «мирового эфира» к физическому вакууму57
1.8. Модификация опытов Майкельсона. Экспериментальная методика В.В.Демьянова67
1.9. Современные эксперименты по поиску анизотропии скорости света74
Глава 2. Концепция субстанционального вакуума88
2.1. Обоснование концепции субстанционального вакуума89
2.2. Методы описания субстанции. Базовая модель100
2.3. Нуклоны в квантовой хромодинамике. Экспериментальные исследования структуры нуклонов106
2.4. Субстанциональные модели нуклона112
2.5. О фундаментальных взаимодействиях120
1. Гравитация124
2. Ядерные взаимодействия125
3. Электромагнитные126
4. Свет и фотоны131
5. Слабые взаимодействия133
Глава 3. Силы инерции. Динамика движения тел134
3.1. Движение вещественных структур в вакууме134
3.2. Динамика субсветового движения тел143
3.3. «Релятивизация» модели субсветового движения тел в рамках концепции субстанционального вакуума148
3.4. О корректности метода «релятивизации»153
Глава 4. Гравитационные взаимодействия159
4.1. Физическая сущность гравитации. Поточная модель159
4.2. Принцип эквивалентности. Уравнения статического гравитационного поля163
4.3. Пространственная структура гравитационных полей. Граница солнечного тяготения168
4.4. Сильные гравитационные поля179
4.5. «Релятивизация» поточной модели гравитации184
4.6. Об активной гравитационной массе192
4.7. Причинно-следственные связи. Квантовый смысл принципа эквивалентности195
Глава 5. Астрофизика и гравитация204
5.1. Чёрные дыры и нейтронные звезды204
5.2. Галактики. Ротационные кривые и скрытая масса214
5.3. Природа «темной материи»220
5.4. «Темная энергия» как свойство вакуума Вселенной226
5.5. Поточная модель и «гипотеза больших чисел». Космологический «антропный принцип»231
Глава 6. Гравитационные волны235
6.1. Уравнения динамической гравитации. Излучение гравитационных волн235
6.2. Структура плоской гравитационной волны242
6.3. Энергия гравитационного излучения250
6.4. Гравитационные волны в ОТО253
6.5. «Релятивизация» гравитационно-волновой модели257
6.6. Экспериментальное наблюдение гравитационных волн262
6.7. Возмущение вакуума в окрестности чёрных дыр как источник гравитационного излучения266
6.8. О скорости распространения гравитации274
Глава 7. Искусственная гравитация280
7.1. Экранирование гравитации281
7.2. Гравиэлектромагнитные явления289
7.3. Ядерные гравитационные эффекты307
7.4. Гравитационно-гравитационные эффекты. Что понимать под «антигравитацией»?314
7.5. Гравитационно-инерциальные эффекты324
Глава 8. Асимметричность и нелокальность327
8.1. Асимметричные эффекты и принцип причинности327
8.2. Спиновые свойства физического пространства332
8.3. Причинность и нелокальные эффекты338
8.4. Парадоксы «квантовой нелокальности»344
Заключение356
Приложения364
1. Принцип наименьшего действия. Метрическая модель364
2. Методы КТП в субстанциональной модели вакуума368
3. К расчету мощности гравитационного излучения372
4. Спутниковые системы навигации GPS и ГЛОНАСС374
5. Геометрически инвариантное преобразование Фурье и его применение к решению некоторых задач377
Примечания и дополнения386
Литература430

Из введения
top
Предлагаемая вниманию читателей книга продолжает и существенно развивает тему, представленную в книге автора «Физическая реальность» [19], изданной в 2013 году. В новой книге нашли отражение, помимо уже обсуждавшихся в [19], ряд новейших научных фактов, появившихся за последние десятилетия. Прежде всего, это открытие гравитационных волн, бозон Хиггса и квантовые эффекты, нарушающие догматы Стандартной модели элементарных частиц, новейшие открытия в астрофизике и круп-номасштабной Вселенной, наконец, эксперименты в русле неакадемиче-ской физики, доказывающие существование эффектов, не признаваемых официально. В книге дан комплексный анализ всех фактов с точки зрения субстанционального подхода, причем в разных его вариантах – как автор-ском, так и в других, известных на сегодняшний день.

К 80-м годам XX века многим казалось, что построение фундамента здания физики – основы современного естествознания – близко к завер-шающей фазе, еще несколько «штрихов» – и картина мира, по крайней мере в своей основе, станет ясна. Разумеется, оставались огромные блоки нерешенных теоретических проблем, однако всегда подчеркивалось, что «в XX веке создана фундаментальная теория, в основе которой лежат квантовые и релятивистские представления, опирающиеся на солидную экспериментальную базу и мощный логико-математический аппарат, пы-таться опровергнуть эту теорию наивно и бессмысленно». «Большой взрыв», «кротовые норы», «квантово-реляционные переходы» и много-много дру-гих фантастических или почти фантастических атрибутов новой физики прочно вошли в научный обиход. То, что все эти конструкции, существуя лишь в сознании теоретиков, принципиально ненаблюдаемы, никого не смущало. Абстрактность этих объектов и невозможность их интерпретации как наглядных моделей также не смущали – серьезная наука, имеющая предметом область «высоких сфер», для непосвященных в ее таинства, очевидно, должна быть загадочной и непонятной.

Сказанное относится и к объекту, именуемому «физический вакуум». Никто даже из самых «посвященных» не понимал, что это такое, ясно было лишь, что это нечто, отдаленно напоминающее «мировой эфир» физики XIX века. И хотя квантовая теория в полной мере оперировала этим понятием, ни у кого даже в мыслях не возникало намека на воз-можность возрождения в какой-либо форме концепций эфира. Действи-тельно, а зачем? Ведь всем известно, что эксперимент Майкельсона и Морли окончательно, раз и навсегда, доказал, что пространство пустое... Нелогичность этой ситуации, впрочем, тоже никого не смущала.

Но к началу XXI века ситуация изменилась. В «стройном» здании квантово-релятивистской физики наметились глубокие трещины. Физика подошла к такому рубежу, когда от науки, о всесильности которой так много твердили, ожидают практических результатов, в том числе – и обобщающей теории. Но ожидаемого не произошло. Результатов фунда-ментального уровня немного, практические достижения сводятся лишь к освоению технологий, а вместо единой теории, объединяющей взаимо-действия, имеется какой-то набор не связанных между собой теоретических построений, далеких от реальности. Вместе с произошедшими в начале 1990-х изменениями в политической и социально-экономической жизни цивилизации, повернувшими вспять «колесо истории», интерес к серьезной науке резко упал. Но, вместе с крушением надежд на справедливое об-щество, эти же события, вопреки принципам навязываемого человечеству «нового мирового порядка», на неофициальной «научной волне» породили оппозиционные настроения в науке, позволившие по-новому взглянуть на ряд «незыблемых» постулатов физики XX века, оказавшихся, при внима-тельном непредвзятом рассмотрении, не более чем раздутыми догмами. Добавилось также и то, что в экспериментальной физике, в астрофизике и ряде смежных с физикой областей постепенно накапливались новые, непонятные с точки зрения официальной теории факты.

Многих исследователей (прикладников, в значительно меньшей сте-пени теоретиков) это заставило по-новому взглянуть на концепцию эфира, отвергнутую А.Эйнштейном в 1905 году. В неакадемических изданиях и неофициальных источниках на релятивизм и теорию квантов обрушился поток критики, как следствие, возникло множество моделей и попыток тео-ретических построений на основе идей эфира. Здесь проявилась другая крайность – произошел некий возврат к эпохе начала XX века с бурной критикой абсурдностей релятивизма. Но с тех пор прошло сто лет!

Нужна современная критика, и она должна быть разумно аргументиро-ванной, без чего ее ценность резко падает. Не будем забывать, что теория относительности А.Эйнштейна в начале XX века сумела объяснить все известные на тот момент данные опыта и предсказать новые эффекты. Сказанное относится и к теории квантов. Конечно, все эти «объяснения» объяснениями назвать проблематично, и всё же история науки XX века неразрывно связана с подтверждением выводов релятивистской и кван-товой теорий, альтернативные же направления в физике не смогли соста-вить релятивизму достойную конкуренцию. Хотя – время всё меняет и сейчас это уже нельзя утверждать столь категорично.

Целью книги является не критика объявленных фундаментальными теорий XX века, а необходимость вскрыть истоки релятивизма и кванто-вой иррациональности, показав концептуальную и методологическую их ограниченность. Как альтернатива феноменологии «пустоты» представ-лена модель субстанционального физического вакуума, хотя разработка новых теорий не является главной целью автора. Основная тема книги – сопоставление материального и «пустотного» мировоззрений с обосно-ванием фундаментальности субстанционального подхода и вторичности релятивистской модели, построенной в идеализированном пространстве. Нерелятивистский субстанциональный подход, предполагающий сущест-вование субквантовых уровней материи, относят к радикально альтерна-тивным. Хотя отметим, что на сегодняшний день релятивистская физика допускает модели с использованием субквантовой среды, обладающей очень слабым взаимодействием с вещественным миром, это, по теории, должно на микроуровне вести к нарушению лоренцевой симметрии.

Методологическая ограниченность квантово-релятивистской физики выражается, прежде всего, в абсолютизации математических методов. Если классическая физика XIX века главное внимание уделяла законам сохранения (энергии, импульса, момента импульса), то физика XX века основное значение придала симметриям и групповым свойствам физи-ческих объектов. Как подтверждение приведем наглядную и достаточно откровенную цитату из предисловия В.Паули к английскому изданию его книги [98], где отчетливо прослеживаются истоки и истинные мотивы создания теории относительности и квантовой теории (выделено И.Б.):

«Благодаря своему эпистемологическому анализу следствий конечности ско-рости распространения света..., специальная теория относительности стала первым шагом на пути отказа от наивных наглядных представлений. В ней было покончено с представлением об эфире – гипотетической среде, вводимой ранее для описания распространения света. Это случилось не только потому, что такая среда оказалась ненаблюдаемой, но также и потому, что в качестве элемента математического формализма она оказалась лишней, так как нарушала присущие этому формализму теоретико-групповые свойства. В общей теории относительности, благодаря расширению группы преобразований, Эйнштейну удалось избавиться от представления о выделенности инерциальных систем отсчета, так как это пред-ставление оказалось несовместимым с теоретико-групповыми свойствами теории. Формулировка квантовой механики в ее современном виде была бы невозможна без этого общего критического подхода, в котором предпочтение отдается концептуальному анализу соответствия между экспериментальными данными и математическими величинами в формализме теории перед наивными наглядными представлениями ... На этот раз в жертву рациональным обобщениям приносится как понятие классического поля, так и понятие траектории частиц ... И снова от этих понятий отказались не только потому, что траектории ненаб-людаемы, но также и потому, что они стали лишними и нарушают симметрию, присущую общей группе преобразований, которая лежит в основе мате-матического формализма теории» [98, с.11].

Как видим, в основе метода квантово-релятивистских теорий лежит исключительно стремление к «математической гармонии», причем на уро-вне умозрительной феноменологии. Но это не ново. Обращаясь к истории науки, вспомним, что во многом схожую идеологию исповедовала еще схоластика. Аристотель рассуждал об отношении понятий «потенции» и «действия», а материю представил «формами», определяющими дви-жение тел «к конечной причине». В XIII веке философию Аристотеля развил Фома Аквинский, основные идеи при этом сводились к тому, что «Физика ...это не та наука, где можно теоретизировать, основываясь на ее собственных фактах и законах ... если физическая теория не согласуется с ...метафизическим учением, то ее нельзя принять, поскольку высшей ес-тественной наукой является метафизика, а не физика», при описании мира необходимо руководствоваться только «формальной логикой» [120, с.20]. Конец схоластике был положен трудами Коперника, Галилея и Декарта, а механика Ньютона ознаменовала начало эры классической физики.

Конечно, адепты академической науки возразят таким сравнениям. Хотя бы на том основании, что критерием оценки современных теорий является, прежде всего, соответствие с экспериментом, если этого нет – теория признается неверной. И всё же идеализированный подход отры-вает физику от реальности, так что на квантово-релятивистские теории приходится смотреть лишь как на удобную и красивую расчетную схему. Надо сказать, что такой подход оказался «золотым дном» для теоретиков, создав благодатную почву для их, по сути, «интеллектуальных игр». В резу-льтате в новых теориях возникло много парадоксов, обусловленных чисто математическими причинами и не имеющих физического смысла.

«Например, реальный процесс колебаний решетки твердого тела путем разло-жения колебаний на составляющие ...и их дробления на кванты возбуждения – фононы, уподобляется взаимодействию совокупности этих квазичастиц и иссле-дуется методами квантовой механики. Затем, на основании совпадения выводов расчета с опытом (например, рассеяние тепловых нейтронов в кристаллах), фо-ноны начинают трактовать как реальные частицы, а не как модель» [53].

Такой подход считается нормальным в теориях квантованных полей, но это всего лишь расчетный метод, а не физика. Можно рассматривать волны в среде, но без среды, что аналогично изучению колебаний маятника, но без маятника. Таким образом, к утверждению о физичности квантово-релятивистских теорий и математических моделей как объектов этих тео-рий следует относиться с большой долей осторожности и уж ни в коей мере нельзя придавать исповедуемой ими идеологии статус всеобщей метафизической истины. Несмотря на этот очевидный факт, для кого-то существует определенная выгода, чтобы современная физика развива- лась исключительно в идеализированном «релятивистском» направлении. Отметим, однако, один интересный момент. Современная физика декла-рирует органическую связь теории и эксперимента, хотя ряд понятий, неприемлемых в теоретической физике, существуют в экспериментальной. Понятие «абсолютной системы отсчета» не существует в теории относи-тельности, но им широко пользуются в астрофизике: это выделенная система отсчета, в которой скорость объекта относительно микроволно-вого фонового излучения равна нулю [109]. О структуре элементарных частиц не принято говорить в квантовой теории, но структуру нуклонов давно обсуждают и исследуют в ядерных экспериментах [11], [132].

Говоря о существующих альтернативных концепциях, отметим следующее. В попытке разобраться в природе фундаментальных взаимодействий существует только три возможных варианта, которыми можно было бы осуществить передачу воздействий от одного тела к другому через пространство. 1. Посредством коле-баний, распространяющихся в какой-либо среде, заполняющей пространство. 2. Посредством движения каких-либо частиц (в пустом пространстве), излучаемых одним телом и принимаемых другим. 3. Можно, наконец, допустить, что любые два тела в пространстве имеют некую связь так, что одно тело «чувствует» при-сутствие другого на расстоянии. Это последнее есть мгновенная нелокальная связь, если развивать эту мысль, то все тела Вселенной оказываются соединены воедино такой связью. При обосновании физической модели в любой из теорий, описывающих взаимодействия, приходится выбирать из этих трех вариантов.

Квантово-релятивистская физика удивительным образом «решила» указанную проблему. В квантовой теории поля передача взаимодействий осуществляется «виртуальными бозонами» – математической конструк-цией, не имеющей реального физического смысла. Эта «нереальность», предельная абстрактность и нефизичность является основной причиной необходимости поиска более рациональных концепций. С другой сто-роны, адепты академической науки не желают видеть не очень для них удобную (и потому не модную) истину, сопутствующую релятивистской и квантовой методологиям. Искривление пространства в общей теории относительности свидетельствует о наличии структуры физического про-странства, поскольку пустота структурой обладать не может. В квантовых теориях термин «эфир» был заменен на «физический вакуум». Конечно, это не светоносная среда XIX века, электромагнетизм не объяснить ее механическими колебаниями, но, тем не менее, понятие «эфир» из физики полностью не изгнано. Это означает, что признание субстанциональности пространства было бы серьезным шагом к объективности в методологии современной физики, по крайней мере в указанных аспектах.

Однако в теориях, развиваемых современной теоретической физикой, утверждение абстракций и даже мистики вместо поиска рациональных механизмов явлений стало нормой, что, помимо прочего, является приз-наком ее глубокого кризиса. По этой причине переход к рациональным формам знания необходим. В обоснование необходимости альтернативного подхода в науке приведем также и такие слова: «Столпы мировой науки всегда будут защищать господствующие доктрины, а толстосумы будут богатеть за счет бедных, к каковым относятся все правдоискатели» [48]. Впрочем, это тоже не новая истина, так было во все времена.