| OT IZDATEL'STVA |
| VVEDENIE |
| ChAST' 1. "Kak ustroena priroda
(i kak proiskhodyat prirodnie yavleniya)" |
| | RAZDEL 1.1. Filosofskie predstavleniya o prirode
v Drevnej Gretsii |
| | RAZDEL 1.2. Ctanovlenie i razvitie estestvoznaniya, na osnove opitnikh nablyudenij i matematicheskikh obobschenij. Osnovi magnetizma i elektrichestva. Osnovi teorii veroyatnosti. Osnovi fizicheskoj mekhaniki |
| | RAZDEL 1.3. Osnovi analiticheskoj mekhaniki |
| | RAZDEL 1.4. Stanovlenie i razvitie sovremennoj fizicheskoj nauki na osnove mekhanisticheskikh predstavlenij suschestvovaniya i razvitiya prirodi
(za isklyucheniem elektrodinamiki
i spetsial'noj teorii otnositel'nosti) |
| | | Glava 1.4.1. Zakon sokhraneniya dvizhuschej sili ("energii") |
| | | Glava 1.4.2. Termodinamika mekhanicheskikh, tsiklicheskikh
(ravnovesnikh) protsessov. Ponyatie entropii
v klassicheskoj interpretatsii. Termodinamika neobratimikh statsionarnikh protsessov |
| | | Glava 1.4.3. Kineticheskaya teoriya gazov. Stanovlenie
statisticheskoj fiziki i statisticheskoj mekhaniki. Statisticheskoe predstavlenie entropii |
| | | Glava 1.4.4. Entropiya, informatsiya, sinergetika |
| | | Glava 1.4.5. Optika. Ideya efira. Volnovaya i korpuskulyarnaya
teorii sveta. Skorost' sveta. Optika dvizhuschikhsya tel |
| | | Glava 1.4.6. Elektrostatika, elektrodinamika, elektronnaya teoriya |
| | | Glava 1.4.7. Spetsial'naya teoriya otnositel'nosti (STO) |
| | | Glava 1.4.8. Obschaya teoriya otnositel'nosti (OTO) |
| | | Glava 1.4.9. Teoriya izlucheniya i osnovi kvantovoj teorii |
| | | Glava 1.4.10. Teoriya stroeniya atoma na osnove kvantovikh predstavlenij i periodicheskoj sistemi khimicheskikh elementov.
Stroenie atomnogo yadra |
| | | Glava 1.4.11. Stanovlenie i razvitie kvantovoj mekhaniki.
Matrichnaya mekhanika i. printsip neopredelennosti.
Korpuskulyarno-volnovoj dualizm. Volnovaya mekhanika |
| ChAST' 2. "Pochemu priroda yavlyaetsya imenno takoj, a ne drugoj" |
| | RAZDEL 2.1. Ponyatie "energiya" na osnove ekvivalentnosti energii-massi. Fizicheskoe predstavlenie ob elektromagnitnom pole, printsipakh ego kvantovaniya i printsip sokhraneniya balansa kolichestva dvizheniya |
| | | Glava 2.1.1. Ponyatiya "energiya", "vnutrennyaya energiya", "prirodnaya sistema". Printsip sokhraneniya kolichestva dvizheniya |
| | | Glava 2.1.2. Osnovnie printsipi termodinamiki estestvennikh protsessov. Ponyatiya "entropii", "svobodnoj energii"
v energeticheskikh, estestvennikh protsessakh. Mekhanizm samoproizvol'nosti v estestvennikh protsessakh |
| | RAZDEL 2.2. Protsessi energeticheskogo balansa i evolyutsii neorganicheskoj i organicheskoj prirodi - protsessi, podchinennie edinim fizicheskim zakonam |
| | | Glava 2.2.1. Protsessi energeticheskogo balansa i evolyutsii
v neorganicheskoj prirode - proyavlenie printsipa kontsentratsii vnutrennej energii i zakona sokhraneniya energii - massi (E = mc2) |
| | | Glava 2.2.2. Protsessi energeticheskogo balansa bioenergetiki
i evolyutsii v organicheskoj prirode - proyavlenie printsipa kontsentratsii vnutrennej energii i zakona sokhraneniya energii-massi (E = mc2) |
| | RAZDEL 2.3. Fizicheskoe obosnovanie biologicheskoj evolyutsii chelovechestva i opredelenie evolyutsii prirodi
na osnove zakona sokhraneniya energii-massi
i printsipa kontsentratsii vnutrennej energii |
| ZAKLYuChENIE |
| LITERATURA |
Termin "fizika", v perevode s grecheskogo, oznachaet "priroda" i bil vveden
Aristotelem pri filosofskom opisanii vizual'no nablyudaemikh prirodnikh
zakonomernostej. Osnovnoj trud Aristotelya, ozaglavlennij kak "Fizika" ili
"nauka o prirode", soderzhit ideyu "pervodvigatelya" ili "vechnogo dvigatelya",
blagodarya kotoromu v prirode osuschestvlyaetsya postoyannoe dvizhenie. Sleduet
otmetit', chto i termin "energiya" (ot gr. "dejstvuyu,
sovershayu"), vveden Aristotelem dlya oboznacheniya "aktual'noj dejstvitel'nosti
predmeta", v otlichie ot "potentsial'noj vozmozhnosti ego bitiya". Ideya
nesostoyatel'nosti "vechnogo dvigatelya" bila dokazana v XIX v. Karno, Klauziusom,
Tomsonom i dr., vzamen kotoroj bila predlozhena kontseptsiya "teplovoj smerti
Vselennoj", chto budet rassmotreno v sootvetstvuyuschem razdele. Odnako vopros
"vechnogo dvizheniya" i ego "otnositel'nosti" poluchil raz-vitie v trudakh Galileya,
Keplera i ikh posledovatelej, poluchiv v trudakh N'yutona formulirovku zakonov
"klassicheskoj mekhaniki".
Predstavleniya mekhaniki osnovano na dvizhenii material'nikh tel. "Vse tela
dvizhutsya, vse, nachinaya ot zvezd, planet i iskusstvennikh sputnikov i konchaya
mel'chajshimi zernami veschestva: molekulami i elementarnimi chastitsami. Mekhanika --
nauka o zakonakh dvizheniya tel -- imeet otnoshenie ko vsem yavleniyam prirodi i
tvoreniyam tekhniki, ko vsem estestvennim nauchnim distsiplinam" (Ishlinskij, 1985,
s. 32). Soglasno A.Yu.Ishlinskomu: "Mekhanika -- glava fiziki. Odnako mezhdu neyu i
drugimi razdelami fiziki suschestvuet dovol'no chetkij vodorazdel. V mekhanike
glavnoe -- sila. V drugikh razdelakh fiziki -- energiya. Razumeetsya, v issledovaniyakh
po mekhanike energeticheskie soobrazheniya ne protivopokazani. Odnako neredko oni
mogut provesti mimo suschestvennikh osobennostej dvizheniya ili ravnovesiya
mekhanicheskikh sistem. Predstavlyaetsya, chto silovoj podkhod pri reshenii zadach
mekhaniki, ne svyazannikh suschestvennim obrazom s drugimi razdelami fiziki i
khimicheskimi reaktsiyami, dolzhen bit' osnovnim" (Ishlinskij, 1985, s. 255). Tak v
kvantovoj mekhanike "dvizhenie material'nikh tel (chastits)" zamenyaetsya "dvizheniem
voln" i eto dvizhenie nosit mekhanicheskij kharakter.
Zakon sokhraneniya energii traktovalsya ego osnovatelyami -- Majerom, Dzhoulem i
Gel'mgol'tsem, kak "zakon sokhraneniya dvizhuschej sili". I tol'ko Rankin vvel termin
"energiya" v etot zakon, otozhdestvlyaya ee s mekhanicheskim dvizheniem tel, chto
sovershenno ne sootvetstvuet predstavleniyam Aristotelya. Na opisanii
mekhanicheskogo dvizheniya material'nikh tel (tochek) osnovan sovremennij apparat
differentsial'nogo i integral'nogo ischisleniya sovremennoj matematiki. Pri etom
razlichayut vektornuyu mekhaniku, osnovannuyu na zakonakh N'yutona, gde osnovnimi
velichinami yavlyayutsya sila, skorost' i pr.; i analiticheskuyu mekhaniku, osnovannuyu
Lejbnitsem, gde osnovnimi velichinami yavlyayutsya ob'em, massa i pr. "Polnoe
opisanie material'noj tochki v lyuboj moment vremeni poluchaetsya s pomosch'yu
opredeleniya trekh prostranstvennikh koordinat i ukazaniya skalyarnoj postoyannoj,
nazivaemoj massoj tochki" (Lich, 1961, s. 9). I tam zhe: "Vvedenie novogo termina
dlya kakikh-libo khorosho opredelennikh velichin, svyazannikh s dvizheniem, yavlyaetsya
dopustimim, esli eto kakim-libo obrazom pomogaet v dostizhenii ukazannoj tseli. V
sluchae, kogda razlichnie velichini imenuyutsya energiej, ne mozhet bit' somneniya v
tom, chto eto suschestvenno pomogaet protsessu opisaniya.
Prakticheskoe znachenie ponyatiya energii sostoit v tom, chto vse mekhanicheskie
svojstva slozhnoj sistemi mozhno opisat' pri pomoschi ustanovleniya matematicheskoj
formi ogranichennogo chisla skalyarnikh funktsij -- energij. Analiticheskaya mekhanika
daet obschee razvitie etoj idei" (Lich, 1961, s. 16). Takim obrazom, termin
"energiya", zakrepilsya v mekhanike i pozvolil differentsirovat' "kineticheskuyu" i
"potentsial'nuyu" energii kak razlichnie formi dvizheniya material'nikh tel ili
"tochek".
Dal'nejshee razvitie mekhaniki svyazano s teplovimi protsessami, opisivaemikh
termodinamikoj i vvedeniem ponyatiya "entropiya". Eto ponyatie vvedeno Klauziusom,
kak "ekvivalent prevrascheniya teplovoj energii v rabotu" i neizbezhnikh, pri etom,
ee poter', chto isklyuchaetsya pervim zakonom termodinamiki, kotorij postuliruet
ekvivalentnost' energii i raboti.
Ponyatie "entropiya" isklyuchaet vozmozhnost' suschestvovaniya "vechnogo dvigatelya",
poskol'ku teplovaya energiya ne beskonechna i pri viravnivanii temperatur
neizbezhno nastuplenie "teplovoj smerti Vselennoj". Pri etom odin iz osnovatelej
termodinamiki -- Villiam Tomson (lord Kal'vin) prishel k vivodu, chto "telo
zhivotnogo rabotaet ne kak termodinamicheskaya mashina", a vidayuschijsya
estestvoispitatel' -- V.I.Vernadskij ne bez osnovanij utverzhdaet, chto v
otnoshenii prirodnikh protsessov "Entropiya Klauziusa ne imeet real'nogo
suschestvovaniya".
Fizicheskoe opisanie teplovikh protsessov kak besporyadochnogo dvizheniya chastits gaza,
privelo k vvedeniyu statisticheskikh predstavlenij, osnovannikh na traktate, nichego
podobnogo ne podozrevavshego, Khristiana Gyujgensa -- "O raschetakh pri igre v
kosti", izdannom v 1657 g.
Statisticheskoe predstavlenie "entropii", vvedennoe Bol'tsmanom, gluboko
ukorenilos' v sovremennoj fizike i za ee predelami, v gumanitarnikh otraslyakh
nauki, kak nositel' informatsii. V fizike ono privelo k razvitiyu takikh razdelov
kak kibernetika i sinergetika, osnovoj kotorikh yavlyaetsya matematicheskoe
modelirovanie. Eto modelirovanie osnovano na predstavlenii vsekh prirodnikh
protsessov, v tom chisle, i biologicheskikh -- kak mekhanicheskikh sistem. (Primerom
yavlyaetsya kniga D.S.Chernavskogo, N.V.Chernavskoj "Belok -- mashina", v kotoroj
rabota zhivoj kletki opisivaetsya s pozitsij TMM (teorii mashin i mekhanizmov) i
dr.)
Osoboe mesto v fizicheskoj mekhanike zanimayut elektrostatika i elektrodinamika.
Obe eti oblasti fizicheskoj nauki ne svyazani v istoricheskom razvitii s
klassicheskoj mekhanikoj N'yutona i termodinamikoj, poskol'ku yavlyayutsya rezul'tatom
obnaruzheniya elektricheskikh i magnitnikh svojstv metallicheskikh predmetov v drevnem
Kitae, i Gil'bertom v Evrope. Teoreticheskoe obobschenie etikh yavlenij Maksvellom
osnovano na ispol'zovanii suschestvenno modernizirovannogo matematicheskogo
apparata analiticheskoj mekhaniki. Dal'nejshee razvitie elektrodinamiki Lorentsem
svyazano s vvedeniem ponyatiya "elektrona" i vivodom uravnenij, poluchivshikh
nazvanie "preobrazovanij Lorentsa", chto privelo k formulirovaniyu Ejnshtejnom
Spetsial'noj teorii otnositel'nosti.
Obschaya teoriya otnositel'nosti svyazana s iskrivleniem svetovogo lucha v
prostranstve vblizi Solntsa i sootvetstvuyuschej poteri skorosti rasprostraneniya
sveta. Vizual'nie nablyudeniya etogo yavleniya privodyat k predstavleniyam o nalichii
gravitatsionnikh polej. Odnako eksperimental'nimi dokazatel'stvami etogo fakta
nauka ne raspolagaet i "Obschaya teoriya otnositel'nosti -- blestyaschij primer
velikolepnoj matematicheskoj teorii, postroennoj na peske i veduschej ko vse
bol'shemu nagromozhdeniyu matematiki v kosmologii (tipichnij primer nauchnoj
fantastiki)" (Brillyuen, 1972, s. 28).
Naibolee gluboko razvitim razdelom Fizicheskoj mekhaniki yavlyaetsya -- kvantovaya
mekhanika. Etot razdel mekhaniki opisivaet atomnie i subatomnie fizicheskie
ob'ekti -- ot yader atomov, elementarnikh chastits i konchaya "volnami veroyatnosti".
Poslednie "yavlyayutsya lish' matematicheskim postroeniem dlya vichisleniya veroyatnosti
nakhozhdeniya chastitsi v opredelennikh usloviyakh" (Shredinger, 1971, s. 119). Sut' v
tom, chto sovremennie eksperimental'nie metodi izucheniya elementarnikh chastits, k
kotorim otnositsya i elektron, obnaruzhili dvojstvennost' fizicheskogo
suschestvovaniya kak chastitsi i volni. Poetomu teoreticheskoe ikh opisanie stalo
vozmozhnim tol'ko na baze otvlechennogo matematicheskogo apparata analiticheskoj
mekhaniki i statisticheskikh predstavlenij. "Polya i chastitsi -- eto ne dva razlichnikh
ob'ekta, a dva sposoba opisaniya odnogo i togo zhe ob'ekta, dve razlichnie tochki
zreniya na odin i tot zhe ob'ekt" (Dirak, 1971, s. 9).
Takim obrazom, Fizicheskaya mekhanika, za isklyucheniem Elektrodinamiki i
Spetsial'noj teorii otnositel'nosti, yavlyaetsya naukoj o dvizhenii material'nikh
tel, tochek, "voln veroyatnosti" i sootvetstvenno "polej" ikh dvizheniya. No pri
etom sovershenno ne zatragivayutsya voprosi strukturnikh energeticheskikh prevraschenij
fizicheskikh tel, a sledovatel'no i ikh evolyutsii, t. e. spontannikh protsessov
razvitiya. Eto polozhenie otnositsya ko vsej prirode, t. e. ko vsem fizicheskim
ob'ektam i v pervuyu ochered' k zhivoj prirode, kotoraya takzhe yavlyaetsya fizicheskim
obrazovaniem i podchinyaetsya obschim fizicheskim zakonam, no ne zakonam fizicheskoj
mekhaniki v tom chisle i kvantovoj mekhaniki, chto otmechaet Shredinger: "vse
izvestnoe nam o strukture zhivogo veschestva zastavlyaet ozhidat', chto deyatel'nost'
zhivogo veschestva nel'zya svesti k obichnim zakonam fiziki: potomu, chto ego
struktura otlichaetsya ot vsego izuchennogo nami do sikh por v fizicheskoj
laboratorii" (Shredinger, 1947, s. 107). Poetomu lisheni osnovanij i ambitsioznie
popitki sozdaniya "iskusstvennogo intellekta" na osnove EVM, kotoraya nuzhdaetsya
vo vneshnem istochnike energii. No sovershenno ochevidno, chto Fizicheskie zakoni dlya
vsej prirodi (zhivoj i nezhivoj) dolzhni bit' edinimi. V protivnom sluchae
isklyuchaetsya vozniknovenie zhizni iz abiogennoj sredi, chto dokazano
eksperimental'no (Fox, Dose; Bernal; Ponnamperuma i mnogie drugie).
Eta ogranichennost' fizicheskogo apparata klassicheskoj, a takzhe kvantovoj
mekhaniki, ne daet osnovanij dlya priblizheniya "Mechti ob okonchatel'noj teorii"
(Vajnberg, 2008). Fizicheskaya mekhanika i ee matematicheskij apparat sposoben
otvechat' tol'ko na vopros pervoj chasti knigi:
ChAST' 1. "Kak ustroena priroda (i kak proiskhodyat prirodnie yavleniya)".
Isklyuchenie sostavlyayut tol'ko elektrodinamika Faradeya-Maksvella i Spetsial'naya
teoriya otnositel'nosti, osnovnim polozheniem kotoroj yavlyaetsya ekvivalentnost'
energii i massi, a takzhe ustranenie ponyatiya "efira" i zamenoj ego
predstavleniem ob elektromagnitnom pole. Eti razdeli vklyucheni v Chast' 1 knigi
tol'ko v silu soblyudeniya istoricheskogo razvitiya fiziki, kak nauki o prirode.
Soderzhanie vtoroj chasti knigi posvyascheno rassmotreniyu strukturnikh energeticheskikh
protsessov zemnoj neorganicheskoj i organicheskoj prirodi (vklyuchaya zhivuyu prirodu)
na baze osnovnikh polozhenij Spetsial'noj teorii otnositel'nosti. Pri etom pervim
i glavnim voprosom stanovitsya fizicheskoe opredelenie ponyatiya "energiya". I esli
v mekhanike ponyatiem "energiya" opredelyaetsya kharakter i velichina dvizheniya tel ili
tochek, kotorie obobschenno opisivayutsya gamil'tonianom, to v energeticheskikh
protsessakh strukturnikh izmenenij (yadernogo, khimicheskogo, geokhimicheskogo,
biokhimicheskogo sinteza i pr.) takoe ponyatie energii ne sostoyatel'no. Soglasno
Fejnmanu "fizike segodnyashnego dnya neizvestno, chto takoe energiya" (Fejnman i
dr., 1965, vip. 1, s. 73). Sootvetstvenno peresmatrivayutsya voprosi kvantovaniya
energii i printsip sokhraneniya kolichestva dvizheniya, a takzhe ponyatie "prirodnoj
sistemi", ee "vnutrennej energii" i sootvetstvenno ponyatiya "svobodnoj energii"
i "entropii energeticheskoj sistemi". Rassmatrivaetsya mekhanizm
samoproizvol'nosti (spontannosti) prirodnikh protsessov na osnove "printsipa
kontsentratsii vnutrennej energii". V sleduyuschikh razdelakh knigi na konkretnikh
primerakh rassmatrivayutsya:
- protsessi evolyutsii i energeticheskogo balansa, v neorganicheskoj prirode, kak
proyavlenie "printsipa kontsentratsii vnutrennej energii" i "zakona sokhraneniya
energii -- massi i kolichestva dvizheniya (E = ms2)";
- protsessi evolyutsii i bioenergetiki v organicheskoj prirode, kak "proyavlenie
printsipa kontsentratsii vnutrennej energii" i "zakona sokhraneniya energii -- massi
i kolichestva dvizheniya (E = ms2)";
- fizicheskoe obosnovanie biologicheskoj evolyutsii chelovechestva kak sostavnoj
chasti organicheskoj prirodi.
Takim obrazom, vtoraya chast' knigi posvyashena otvetu na "utopicheskij" i "derzkij"
vopros:
ChAST' 2. "Pochemu priroda yavlyaetsya imenno takoj, a ne drugoj".
Pri etom imeetsya v vidu zemnaya priroda, chto imel v vidu A.Ejnshtejn (1965),
postavivshij eti voprosi, pered fizicheskoj naukoj v 1929 g. Chto kasaetsya
kosmicheskoj prirodi, to ee izuchenie nakhoditsya v nachal'nom sostoyanii i poka ne
mozhet konkurirovat' s glubinoj izuchennosti zemnoj prirodi.
Sergej Vladimirovich BOJKO
Glavnim v svoej nauchnoj biografii avtor schitaet
ne sluzhebnuyu kar'eru i poluchenie razlichnikh stepenej, a, govorya
slovami Karla Poppera, "kriticheskoe stremlenie k istine", nerazrivno svyazannoe
s obscheniem s visokonravstvennimi i gluboko mislyaschimi lyud'mi.
"Pozhiznenno zarazil" avtora
fizikoj v dovoennie godi shkol'nij uchitel' -- Boris Sergeevich Safonov, kotorij privil
sposobnost' fizicheski mislit'. Posle okonchaniya vojni avtor eksternom zakonchil 10 klassov
v 1947 g., a v 1953 g. zakonchil biologo-pochvennij fakul'tet MGU im. M.V.Lomonosova.
Osvoenie fiziki nachalos' v 1961 g., kogda avtor postupil v aspiranturu
k Glebu Vsevolodovichu Dobrovol'skomu, kotorij pooschryal ego initsiativu -- ovladet'
osnovnimi razdelami fiziki eksternom. Elektrodinamiku avtor sdaval M.A.Leontovichu,
teoriyu yadra -- L.A.Artsimovichu. Osobenno avtor obyazan Mikhailu Aleksandrovichu Leontovichu,
kotorij ubedil ego v neobkhodimosti kriticheskogo osmisleniya suschestvuyuschikh postulatov fiziki.
Ideya o "printsipe kontsentratsii vnutrennej energii" voznikla v 1961 g.
pri napisanii referata po filosofii na temu "Rol' fizicheskikh i khimicheskikh metodov
v biologii", kotorij vizval odobrenie M.A.Leontovicha i N.N.Semenova, otmetivshego, chto
soobrazheniya avtora mogut bit' ochen' polezni dlya atomnoj fiziki. Kandidatskuyu dissertatsiyu
S.V.Bojko zaschitil v 1968 g. Godom ran'she v "Byulletene MOIPA" bila opublikovana stat'ya
"Zakoni termodinamiki i voprosi evolyutsii prirodi", v kotoroj formulirovalsya "printsip
kontsentratsii vnutrennej energii". Togda zhe sud'ba svela avtora s Pavlom Kondrat'evichem
Oschepkovim -- osnovatelem otechestvennoj radiolokatsii i sozdatelem pribora nochnogo videniya.
