Не понял...
Физические начала математики и идеология нетрадиционного (аксиоматического) построения физики
Борис РОТГАУЗ
Физические понятия суть свободные творения человеческого разума и не однозначно определены внешним миром, как это иногда может показаться.
А. Эйнштейн, А. Инфельд. «Эволюция физики», М., 1965.
На кого рассчитана брошюра и о чем в ней идет речь
Прежде чем перейти к изложению содержания настоящей брошюры, укажем, что она рассчитана на читателей, интересующихся проблемами естествознания в широком смысле этого слова. Но главным образом, брошюра рассчитана на читателей, интересующихся проблемами физики и математики, лежащими в основе естествознания. Является ли брошюра научно-популярной или она ориентирована только на профессиональных физиков? Если исходить из того, что для чтения и полного понимания содержания брошюры достаточно знаний физики в объеме гимназии (в крайнем случае, - начальных курсов не специальных высших учебных заведений), то брошюра может считаться научно-популярной. Но, если учесть, что в брошюре приведен принципиально новый подход к построению физики, основанный на строгом соответствии методов аналитического описания явлений природы - фактически реализуемым способам наблюдения за ними, то брошюра, несомненно, представит профессиональный интерес для специалистов. В соответствии с названием этой брошюры в ней основное внимание уделено изложению идеологии нетрадиционной физики и лишь намечены пути построения самой физики. При этом наиболее важным представляется корректное определение исходных положений (идеологических подходов) и строгие логичные рассуждения при выводе лишь фундаментальных общеизвестных закономерностей, экспериментальное существование которых неоднократно и достоверно подтверждено.
Что касается всех технических деталей построения теоретической физики в существенно большем объеме чем приведено в брошюре, не говоря уже об объеме, в котором существует традиционная физика, то такое построение может быть выполнено только достаточным числом ученых (может быть даже не одного поколения), разделяющих ниже приведенный нетрадиционный подход.
Принципиальная новизна ниже изложенного заключается уже в том, что, начиная с исходных положений, никоим образом не применяются традиционные подходы к описанию физических явлений. Это и позволяет читать брошюру без глубокого знания таких подходов. В соответствующих местах брошюры традиционные подходы конспективно изложены, но только лишь для того, чтобы противопоставить им предлагаемые положения. Достаточно сказать, что при описании результатов фундаментальных экспериментальных явлений не используются такие традиционные основополагающие понятия - как система отсчета, пространственно-временной континуум (метрическое пространство и часы), поле, сила и др. А также совершенно иначе осмысливаются понятия взаимодействие объектов, их масс, расстояний между ними и понятие времени.
Такой отказ от использования этих понятий традиционной физики вызван лишь тем, что они вводятся на интуитивном уровне, и не могут быть однозначно и непосредственно определены экспериментальным путем. Неоднозначность толкования этих понятий служит препятствием для дальнейшего развития физики, в частности, создания единой теории, иногда называемой Великим объединением. Здесь уместно напомнить бессмертное изречение Самюэля Батлера (1612...1680): «Я не осуждаю лжи, но я ненавижу неточность».
Физику предлагается строить не как феноменологическую науку, каковой является традиционная физика, а как аксиоматическую - по аналогии с тем, как построена геометрия. При этом отпадает необходимость постулировать законы физики, в частности, законы фундаментальных взаимодействий, - они получаются как следствия принятых исходных положений. Опыт (эксперимент) служит лишь критерием истинности, как исходных положений, так и получаемых следствий. Как это имеет место при аксиоматических построениях, в начале дается определения объектов, которые являются предметом изучения. В брошюре с единых позиций даются определения математических и физических объектов, с которыми имеют дело соответственно математика и физика. В частности, математика имеет дело с объектами, наделенными лишь качеством, в то время как физика изучает объекты, обладающие не только качеством, но и количеством этого качества. Указывается, как эти объекты можно идентифицировать и сравнивать между собой. В качестве элементарных изменений, с помощью которых возможно наблюдение за поведением физических объектов, приняты следующие, наиболее надежно фиксируемые и осознаваемые события. Им является изменения (увеличение или уменьшение) числа объектов на единицу. Для краткости эти два события (акта) названы соответственно «рождение и смерть» соответствующего объекта. Показано, что математика и физика имеют не только единую идеологию, основанную на понятии «предшествования» (эквивалентному понятию «больше/меньше), но и единую методологию построения. При этом математика может рассматриваться как частный (предельный) случай физики, соответствующий бесконечной величине предшествования «рождения и смерти» специального объекта, называемого сигналом. Для физики такая величина предшествования, определяющая скорость движения сигнала, - конечна. В брошюре указаны пути построения физики в рамках предложенного подхода, т.е. как можно описать поведение физических объектов в соответствии с фактически реализуемыми способами наблюдения. Это позволяет не только существенно упростить физику, что само по себе является не мало важным, но и появляются возможности решения основной проблемы физики - представлять любые наблюдаемые поведения макро и микро объектов с единых позиций. Кроме этого, появляется возможность решить и не менее важную проблему, носящую название «стрела времени» или временная инвариантность, т.е. объяснить, почему фундаментальные законы традиционной физики симметричны относительно обращения времени, а многое физические явления нет. Показано, что традиционная физика является лишь вторым приближением в аналитическом описании картины мира и указано как можно описывать природу с любой необходимой точностью.
Краткий экскурс в историю фундаментальной физики
Единые начала математики и физики
Изложенный подход к аксиоматическому построению физики позволяет не только существенно упростить физику и решить основные проблемы ее (описывать с единых позиций любые взаимодействия объектов, объяснить причину существования «стрелы времени» и другие проблемы), но и выявить физические начала математики. Математика и физика, имеют одинаковые как идеологию построения, основанную на использовании понятия предшествования, так и конструктивную методологию. Это неоднократно показано выше. Об этом свидетельствует и то, что основное понятие математики - натуральные числа не возможно осмыслить вне понятия физический объект, прочем, как и не возможно осмыслить понятия объекты без понятия натуральные числа. Единство гносеологии математики и физики проявляется также и в том, что фундаментальные математические константы могут определяться (как это делается в физике при определении своих констант, например, гравитационной постоянной) путем проведения экспериментов с физическими объектами. В частности, иррациональное число π можно определять с помощью известного метода «иглы Бюффона» или, как относительно недавно (в девяностых годах закончившегося века) было показано, с помощью так называемого «бильярдного» метода. Причем, точность определения этой константы зависит лишь от числа проводимых опытов. В последнее время все большему числу ученых становится понятным, что математические вычисления а, следовательно, и любые логические суждения, это всегда некий физический процесс на квантовом уровне. На этом основывается идея создания в недалеком будущем, так называемого квантового компьютера. На указанное пытался обратить внимание научного мира еще в 1960 г. американский физик Р. Ландауэр. К сожалению, в то время среди ученых господствовал взгляд на вычисления как на некоторую абстрактную логическую процедуру, изучать которую следует математикам, а не физикам. В последнее время произошли существенные подвижки во взглядах на естествознание вообще, и на математику - в частности. Вот мнение современного и авторитетнейшего математика - россиянина В.И. Арнольда: «Математика является экспериментальной наукой - частью теоретической физики и членом семейства естественных наук».
Математика описывает несоставные (математические), а физика - составные (физические) объекты. Можно сказать, что эти объекты отличаются друг от друга соответственно отсутствием и наличием возможности наблюдения за изменением количественного состава их, которое может происходить только при рождении или смерти объектов. В свою очередь, различие таких возможностей можно объяснить тем, что для математических объектов эти два события совпадают (величина предшествования их бесконечна), а для физических объектов - не совпадают (величина предшествования их конечна). Этим можно объяснить существование в физике дополнительных по сравнению с математикой понятий масса и время, характеризующее величину такого несовпадения в различных наблюдаемых явлениях. При этом совпадение рождения и смерти сигнала эквивалентно тому, что интервал времени между этими событиями отсутствует, т.е. имеет бесконечные значения, а для несовпадающих событий интервал конечен. Используя физическую терминологию, можно сказать, что это эквивалентно тому, что скорость «движения сигнала в математике» (для математических объектов) бесконечна, а в физике - конечна. Таким образом, математика с этой точки зрения может рассматриваться как предельный случай физики. Более детальное раскрытие единства математики и физики, учитывая колоссальный объем знаний накопленных этими древнейшими науками, едва ли целесообразно в рамках настоящей брошюры.
Заключение
Резюмируя выше изложенное, следует особо подчеркнуть следующие положения. То, что при нетрадиционном подходе к физике гравитационные, электромагнитные и другие взаимодействия, получаются в виде следствия принятых исходных положений, а не в виде априори принимаемых постулатов, как это имеет место в традиционной физике, приводит к необходимости принципиального пересмотра взгляда на физику и математику как чисто феноменологическую и аксиоматическую науки.
Такой пересмотр имеет не только философское значение и затрагивает не только лишь физику и математику, а и естествознание вообще. Он имеет еще и сугубо практическое значение, которое не может не оказать существенного влияния на повседневную жизнь. Известно, что естествознание развивается двумя, в определенной степени противоположными, путями. Первый путь - это когда какое-нибудь явление (например, аномальное поведение планеты Меркурий) обнаруживается в результате наблюдений практически случайно - не в результате целенаправленных экспериментов по обнаружению именно этого явления. После этого разрабатывается теория, объясняющая и количественно описывающая это явление. Такой путь, который прошла вся механика Ньютона и почти вся традиционная физика, может быть назван феноменологическим путем развития естествознания. Второй путь - это когда явление (например, отклонение света в поле сил тяжести) фиксируется в результате целенаправленных действий по поиску этого явления, исходя из уже известной теории, предсказывающей необходимость существования подобных явлений. Этот второй путь считается более рациональным, т.к. потенциально он позволяет оптимизировать материальные и временные затраты и тем самым ведет к скорейшему прогрессу в естествознании. Но этот второй путь может приводить и к негативным последствиям по сравнению с первым путем, в случае, если используются не правильные или хотя бы не совсем точные теоретические посылки. Известно не мало случаев, когда были затрачены большие усилия по поиску явлений, которые, как выяснялось позже, не могут иметь место. Наиболее известным примером этому является длительная и без результативная (с точки зрения поставленной цели) деятельность в прошлом многочисленных алхимиков.
Современная наука тоже знает не мало таких случаев и, по-видимому, наиболее известным из них является весьма дорогостоящий и пока без успешно продолжающийся, то с большим, то с меньшим усердием, поиск так называемых «гравитонов». И хотя считается, что отрицательный результат - это тоже результат и в процессе поисков несуществующего явления могут быть получены новые побочные явления, но все же это является скорее утешением, чем позитивным результатом. Именно поэтому так важно иметь как можно более корректную теорию физики. Понятно, что теории, объясняющие лишь отдельные явления как независящие друг от друга, не могут быть конкурентно способны с теорией, описывающей эти явления с единой позиции. Общеизвестно с самых древних времен, что наибольшие шансы на успех в этом вопросе могут иметь лишь аксиоматически (но не феноменологически) построенные теории. Т.е. теории, построенные исходя из самых общих и очевидных положений, а не представляющие собой сумму различных экспериментально наблюдаемых синтетических явлений - феноменов. Выше такая теория изложена.
Об авторе:
Борис Абрамович Ротгауз
председатель русскоязычного научно-технического клуба г. Дюссельдорфа, Германия
адрес: Dr. Borys Rotgauz, Gogreve str.7, 40223, Düsseldorf, Deutschland
tel. (0211) 9348181
e-mail: brotgauz@mail.ru
Борис РОТГАУЗ
Физические понятия суть свободные творения человеческого разума и не однозначно определены внешним миром, как это иногда может показаться.
А. Эйнштейн, А. Инфельд. «Эволюция физики», М., 1965.
На кого рассчитана брошюра и о чем в ней идет речь
Прежде чем перейти к изложению содержания настоящей брошюры, укажем, что она рассчитана на читателей, интересующихся проблемами естествознания в широком смысле этого слова. Но главным образом, брошюра рассчитана на читателей, интересующихся проблемами физики и математики, лежащими в основе естествознания. Является ли брошюра научно-популярной или она ориентирована только на профессиональных физиков? Если исходить из того, что для чтения и полного понимания содержания брошюры достаточно знаний физики в объеме гимназии (в крайнем случае, - начальных курсов не специальных высших учебных заведений), то брошюра может считаться научно-популярной. Но, если учесть, что в брошюре приведен принципиально новый подход к построению физики, основанный на строгом соответствии методов аналитического описания явлений природы - фактически реализуемым способам наблюдения за ними, то брошюра, несомненно, представит профессиональный интерес для специалистов. В соответствии с названием этой брошюры в ней основное внимание уделено изложению идеологии нетрадиционной физики и лишь намечены пути построения самой физики. При этом наиболее важным представляется корректное определение исходных положений (идеологических подходов) и строгие логичные рассуждения при выводе лишь фундаментальных общеизвестных закономерностей, экспериментальное существование которых неоднократно и достоверно подтверждено.
Что касается всех технических деталей построения теоретической физики в существенно большем объеме чем приведено в брошюре, не говоря уже об объеме, в котором существует традиционная физика, то такое построение может быть выполнено только достаточным числом ученых (может быть даже не одного поколения), разделяющих ниже приведенный нетрадиционный подход.
Принципиальная новизна ниже изложенного заключается уже в том, что, начиная с исходных положений, никоим образом не применяются традиционные подходы к описанию физических явлений. Это и позволяет читать брошюру без глубокого знания таких подходов. В соответствующих местах брошюры традиционные подходы конспективно изложены, но только лишь для того, чтобы противопоставить им предлагаемые положения. Достаточно сказать, что при описании результатов фундаментальных экспериментальных явлений не используются такие традиционные основополагающие понятия - как система отсчета, пространственно-временной континуум (метрическое пространство и часы), поле, сила и др. А также совершенно иначе осмысливаются понятия взаимодействие объектов, их масс, расстояний между ними и понятие времени.
Такой отказ от использования этих понятий традиционной физики вызван лишь тем, что они вводятся на интуитивном уровне, и не могут быть однозначно и непосредственно определены экспериментальным путем. Неоднозначность толкования этих понятий служит препятствием для дальнейшего развития физики, в частности, создания единой теории, иногда называемой Великим объединением. Здесь уместно напомнить бессмертное изречение Самюэля Батлера (1612...1680): «Я не осуждаю лжи, но я ненавижу неточность».
Физику предлагается строить не как феноменологическую науку, каковой является традиционная физика, а как аксиоматическую - по аналогии с тем, как построена геометрия. При этом отпадает необходимость постулировать законы физики, в частности, законы фундаментальных взаимодействий, - они получаются как следствия принятых исходных положений. Опыт (эксперимент) служит лишь критерием истинности, как исходных положений, так и получаемых следствий. Как это имеет место при аксиоматических построениях, в начале дается определения объектов, которые являются предметом изучения. В брошюре с единых позиций даются определения математических и физических объектов, с которыми имеют дело соответственно математика и физика. В частности, математика имеет дело с объектами, наделенными лишь качеством, в то время как физика изучает объекты, обладающие не только качеством, но и количеством этого качества. Указывается, как эти объекты можно идентифицировать и сравнивать между собой. В качестве элементарных изменений, с помощью которых возможно наблюдение за поведением физических объектов, приняты следующие, наиболее надежно фиксируемые и осознаваемые события. Им является изменения (увеличение или уменьшение) числа объектов на единицу. Для краткости эти два события (акта) названы соответственно «рождение и смерть» соответствующего объекта. Показано, что математика и физика имеют не только единую идеологию, основанную на понятии «предшествования» (эквивалентному понятию «больше/меньше), но и единую методологию построения. При этом математика может рассматриваться как частный (предельный) случай физики, соответствующий бесконечной величине предшествования «рождения и смерти» специального объекта, называемого сигналом. Для физики такая величина предшествования, определяющая скорость движения сигнала, - конечна. В брошюре указаны пути построения физики в рамках предложенного подхода, т.е. как можно описать поведение физических объектов в соответствии с фактически реализуемыми способами наблюдения. Это позволяет не только существенно упростить физику, что само по себе является не мало важным, но и появляются возможности решения основной проблемы физики - представлять любые наблюдаемые поведения макро и микро объектов с единых позиций. Кроме этого, появляется возможность решить и не менее важную проблему, носящую название «стрела времени» или временная инвариантность, т.е. объяснить, почему фундаментальные законы традиционной физики симметричны относительно обращения времени, а многое физические явления нет. Показано, что традиционная физика является лишь вторым приближением в аналитическом описании картины мира и указано как можно описывать природу с любой необходимой точностью.
Краткий экскурс в историю фундаментальной физики
Единые начала математики и физики
Изложенный подход к аксиоматическому построению физики позволяет не только существенно упростить физику и решить основные проблемы ее (описывать с единых позиций любые взаимодействия объектов, объяснить причину существования «стрелы времени» и другие проблемы), но и выявить физические начала математики. Математика и физика, имеют одинаковые как идеологию построения, основанную на использовании понятия предшествования, так и конструктивную методологию. Это неоднократно показано выше. Об этом свидетельствует и то, что основное понятие математики - натуральные числа не возможно осмыслить вне понятия физический объект, прочем, как и не возможно осмыслить понятия объекты без понятия натуральные числа. Единство гносеологии математики и физики проявляется также и в том, что фундаментальные математические константы могут определяться (как это делается в физике при определении своих констант, например, гравитационной постоянной) путем проведения экспериментов с физическими объектами. В частности, иррациональное число π можно определять с помощью известного метода «иглы Бюффона» или, как относительно недавно (в девяностых годах закончившегося века) было показано, с помощью так называемого «бильярдного» метода. Причем, точность определения этой константы зависит лишь от числа проводимых опытов. В последнее время все большему числу ученых становится понятным, что математические вычисления а, следовательно, и любые логические суждения, это всегда некий физический процесс на квантовом уровне. На этом основывается идея создания в недалеком будущем, так называемого квантового компьютера. На указанное пытался обратить внимание научного мира еще в 1960 г. американский физик Р. Ландауэр. К сожалению, в то время среди ученых господствовал взгляд на вычисления как на некоторую абстрактную логическую процедуру, изучать которую следует математикам, а не физикам. В последнее время произошли существенные подвижки во взглядах на естествознание вообще, и на математику - в частности. Вот мнение современного и авторитетнейшего математика - россиянина В.И. Арнольда: «Математика является экспериментальной наукой - частью теоретической физики и членом семейства естественных наук».
Математика описывает несоставные (математические), а физика - составные (физические) объекты. Можно сказать, что эти объекты отличаются друг от друга соответственно отсутствием и наличием возможности наблюдения за изменением количественного состава их, которое может происходить только при рождении или смерти объектов. В свою очередь, различие таких возможностей можно объяснить тем, что для математических объектов эти два события совпадают (величина предшествования их бесконечна), а для физических объектов - не совпадают (величина предшествования их конечна). Этим можно объяснить существование в физике дополнительных по сравнению с математикой понятий масса и время, характеризующее величину такого несовпадения в различных наблюдаемых явлениях. При этом совпадение рождения и смерти сигнала эквивалентно тому, что интервал времени между этими событиями отсутствует, т.е. имеет бесконечные значения, а для несовпадающих событий интервал конечен. Используя физическую терминологию, можно сказать, что это эквивалентно тому, что скорость «движения сигнала в математике» (для математических объектов) бесконечна, а в физике - конечна. Таким образом, математика с этой точки зрения может рассматриваться как предельный случай физики. Более детальное раскрытие единства математики и физики, учитывая колоссальный объем знаний накопленных этими древнейшими науками, едва ли целесообразно в рамках настоящей брошюры.
Заключение
Резюмируя выше изложенное, следует особо подчеркнуть следующие положения. То, что при нетрадиционном подходе к физике гравитационные, электромагнитные и другие взаимодействия, получаются в виде следствия принятых исходных положений, а не в виде априори принимаемых постулатов, как это имеет место в традиционной физике, приводит к необходимости принципиального пересмотра взгляда на физику и математику как чисто феноменологическую и аксиоматическую науки.
Такой пересмотр имеет не только философское значение и затрагивает не только лишь физику и математику, а и естествознание вообще. Он имеет еще и сугубо практическое значение, которое не может не оказать существенного влияния на повседневную жизнь. Известно, что естествознание развивается двумя, в определенной степени противоположными, путями. Первый путь - это когда какое-нибудь явление (например, аномальное поведение планеты Меркурий) обнаруживается в результате наблюдений практически случайно - не в результате целенаправленных экспериментов по обнаружению именно этого явления. После этого разрабатывается теория, объясняющая и количественно описывающая это явление. Такой путь, который прошла вся механика Ньютона и почти вся традиционная физика, может быть назван феноменологическим путем развития естествознания. Второй путь - это когда явление (например, отклонение света в поле сил тяжести) фиксируется в результате целенаправленных действий по поиску этого явления, исходя из уже известной теории, предсказывающей необходимость существования подобных явлений. Этот второй путь считается более рациональным, т.к. потенциально он позволяет оптимизировать материальные и временные затраты и тем самым ведет к скорейшему прогрессу в естествознании. Но этот второй путь может приводить и к негативным последствиям по сравнению с первым путем, в случае, если используются не правильные или хотя бы не совсем точные теоретические посылки. Известно не мало случаев, когда были затрачены большие усилия по поиску явлений, которые, как выяснялось позже, не могут иметь место. Наиболее известным примером этому является длительная и без результативная (с точки зрения поставленной цели) деятельность в прошлом многочисленных алхимиков.
Современная наука тоже знает не мало таких случаев и, по-видимому, наиболее известным из них является весьма дорогостоящий и пока без успешно продолжающийся, то с большим, то с меньшим усердием, поиск так называемых «гравитонов». И хотя считается, что отрицательный результат - это тоже результат и в процессе поисков несуществующего явления могут быть получены новые побочные явления, но все же это является скорее утешением, чем позитивным результатом. Именно поэтому так важно иметь как можно более корректную теорию физики. Понятно, что теории, объясняющие лишь отдельные явления как независящие друг от друга, не могут быть конкурентно способны с теорией, описывающей эти явления с единой позиции. Общеизвестно с самых древних времен, что наибольшие шансы на успех в этом вопросе могут иметь лишь аксиоматически (но не феноменологически) построенные теории. Т.е. теории, построенные исходя из самых общих и очевидных положений, а не представляющие собой сумму различных экспериментально наблюдаемых синтетических явлений - феноменов. Выше такая теория изложена.
Об авторе:
Борис Абрамович Ротгауз
председатель русскоязычного научно-технического клуба г. Дюссельдорфа, Германия
адрес: Dr. Borys Rotgauz, Gogreve str.7, 40223, Düsseldorf, Deutschland
tel. (0211) 9348181
e-mail: brotgauz@mail.ru