В ХХ веке сложилось кризисное состояние теоретической физики. Отсутствие видения путей выхода из этого кризиса примирило теоретиков со сложившейся ситуацией, а длительность этой ситуации наряду с крупными успехами экспериментальных исследований создает видимость благополучия теоретической физики.
Сегодня можно указать и причины кризиса, и его суть, и пути выхода из него, однако трудность состоит в том, что нынешнее поколение физиков со школьной скамьи усвоило парадоксальные тезисы как истину в конечной инстанции, утратив способность к сомнениям - необходимое свойство всякого истинного ученого.
3. Принять перечень базовых (математических, логических геометрических) законов, справедливость применения которых не вызывает сомнений при расчете базовых и производных величин при исследовании изучаемых процессов.
4. Сформулировать наиболее общие специальные законы данной теории, которые всегда выполняются в заданных условиях применимости теории и не могут быть получены один из другого.
5. Предложить модели элементарных механизмов реализации изучаемых процессов и проявления ограничений, налагаемых общими и специальными законами.
6. Вывести методику качественного и количественного анализа простых явлений и количественного расчета величин, которые могут быть измерены экспериментально.
7. Вывести методику анализа сложных явлений из методики анализа и расчета простых явлений.
8. Вывести методику расчета величин в сложных явлениях, которые не могут быть измерены экспериментально, но влияют на результаты измерений иных величин.
9. Дать непротиворечивое объяснение сложным явлениям через простые механизмы взаимодействия, особенно, явлениям, выходящим за рамки допустимого для предшествующих теорий.
10. Дать ограничения, при выполнении которых справедливы предшествующие теории, подтвержденные практикой.
11. Указать известные явления, не охватываемые новой теорией в силу ее несовершенства.
12. Выявить известные явления, не согласующиеся с новой теорией в силу неполной или недостоверной информации о них, что может указывать на возможность открытия новых явлений или связей.
По этим пунктам, создатели квантовой теории и теории относительности могли бы проделать следующее:
1. Условия применимости: те же, что классическая механика, но включая объекты без ограничений на скорость и на расстояния между ними.
2. Базовые величины: меры пространства, времени, массы, энергии.
3. Базовые законы: логика и математика, включая геометрию, математический анализ в широком смысле и прочее; базовые системы: пространство и время;
4. Наиболее общие специальные (физические) законы: закон сохранения энергии, закон сохранения массы, закон необратимости и равномерности хода времени, причинность явлений, модифицированные законы на основе заново сформулированных законов Ньютона для дифференциала взаимодействия объекта с полем и поля с объектом в точке.
5. Элементарные механизмы: обмен энергиями между элементами пространства. В частности, в области электрических явлений: на элемент пространства воздействует сила, стремящаяся перезарядить этот элемент; если он обладает массой и высокой инерционностью к перезарядке, сила стремится его переместить из данного места, если же он характеризуется малой инерционностью, он перезаряжается, способствуя распространению волны.
6. Методика анализа простых явлений состоит в принятии правил расчета и выборе математического аппарата.
7. Методика качественного анализа сложных явлений состоит в допустимости или недопустимости пренебрежения взаимными зависимостями исходных и искомых величин и принятии или непринятии принципа суперпозиции, и т.д.
8. Методика расчета дополнительных величин в сложных явлениях, требует определить промежуточные величины, если они необходимы, и указать правило их расчета и механизм их проявления в результатах.
9. Дать непротиворечивое объяснение сложным явлениям через простые механизмы означает, прежде всего, объяснить результаты опыта Майкельсона и эксперимента с двойными звездами, а также другие феномены, не укладывающиеся в представления классической физики.
10. Дать ограничения, при выполнении которых справедливы предшествующие теории, означает сопряжение новой теории с классической физикой при малых скоростях и малых расстояниях - эта задача так или иначе решена.
11. Указать известные явления, не охватываемые новой теорией в силу ее несовершенства - эту задачу теория относительности и квантовая теория решали предельно просто: добавление экспериментального материала просто вносило в теорию дополнительные "фундаментальные" законы и фундаментальные константы.
12. Выявить известные явления, не согласующиеся с новой теорией эта теория не смогла, поскольку допускала достаточно вольное обращение с фундаментальными понятиями (такими как масса, время, пространство), и даже допускала нарушение понятий одновременности и причинности.
Думается, в области МЕХАНИКИ надо было осуществить следующее:
1. Четко сформулировать область применимости классической механики: она ограничивается теми случаями, когда скорость распространения полей взаимодействия существенно больше, чем скорости всех иных процессов, поэтому эту скорость можно считать БЕСКОНЕЧНОЙ.
2. Поставить задачу расширения условий применимости классической теории до анализа поведения объектов с такими параметрами движения, при которых сказывается конечная величина скорости распространения. Это - задачи, в которых запаздывание распространения потенциала взаимодействия должно явно учитываться, поскольку оно вносит существенный вклад в качественный анализ результата. К классу таких взаимодействий должны принадлежать объекты, движущиеся со скоростями, соизмеримыми со скоростью света и объекты, находящиеся на столь больших расстояниях, что результат взаимодействия качественно изменяется вследствие запаздывания потенциала воздействия. Необходимость введения количественной поправки не обязательно (и не всегда) требует создания всеобъемлющей теории. Так, для анализа движения объектов в неинерциальных системах может оказаться достаточным введение дополнительных внешних сил: инерции, центробежной, Кориолиса и т.п. Поэтому необходимо разделить те задачи, где можно ограничиться поправкой от тех задач, где количественная поправка переходит в качественно иной характер взаимодействия. К сожалению, даже в нынешнем этапе развития теоретической физики это не сделано.
3. Базовой системой отсчета необходимо было определить пространство, которое остается неизменным, и время, ход которого не может быть нарушен. Базовыми величинами является электрический заряд, мера времени и пространства и тому подобные (их не много). Производными величинами являются остальные: скорость, ускорение, сила, энергия и т.д. Возможно, к таким величинам относится и масса. Есть основания полагать, что масса - это инерционность, возникающая вследствие устойчивого движения элементарны частиц в замкнутой системе.
4. Наиболее общим законом является сохранение энергетической меры количества всех видов движений в замкнутой системе. Частным случаем, видимо, являются закон сохранения энергии и закон сохранения массы (см. выше). При выполнении условий малых скоростей и малых расстояний изучаемых объектов энергия устойчивых связей, проявляющаяся как масса, не высвобождается и не связывается, поэтому не переходит одна из другой в указанные виды. В общем случае энергия, связанная в подсистеме из элементарных частиц, увеличивает инерционность этой системы, а энергия, высвободившаяся при распаде подсистемы, увеличивает количество движения в системе.
5. Элементарный механизм взаимодействия состоит во взаимодействии заряженных частиц с окружающей их средой и обратно: взаимодействия среды с заряженной частицей в точке соприкосновения. Всякое взаимодействие на расстоянии есть результат суммы элементарных взаимодействий. Заряженные частицы могут взаимодействовать только опосредованно. Основное и единственное ограничение, налагаемое общими законами, является ограниченная скорость распространения потенциала заряда в пространстве как свойство покоящейся среды, состоящее в неизменной скорости электрического поля в вакууме. Можно также предполагать, что в отсутствие внешних воздействий среда не может усиливать энергию, передаваемого воздействия, следовательно, скорость света в вакууме (энергия волны) по мере распространения не может возрастать. Утверждать обратное нельзя: поскольку мы не контролируем все возможные виды переходов энергии из одной формы в другую, нельзя утверждать, что полная энергия, передаваемая полевым взаимодействием, не может уменьшаться по мере распространения, а, следовательно, ничто не исключает возможности уменьшения энергии волны (в частности, света) в вакууме при прохождении им сверхбольших расстояний. Этот вопрос может быть решен только экспериментально, а эксперимент не только не противоречит такой возможности, но и выявляет ее с точностью до количественной оценки (эффект Хаббла).
6. Методика расчета результатов дальнодействия должна основываться на дифференциальных уравнениях близкодействия при взаимодействии частицы со средой и среды с частицей.
7. Следует привлекать СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ других наук для анализа физических задач. В частности, это относится к математическим методам теории управления. Для анализа взаимодействия на сверхбольших расстояниях интегрирование по времени от бесконечности до t и по пространству должно давать результирующий потенциал взаимодействия в пространстве как функцию времени; при известном распределении потенциалов интегрирование элементарных откликов объекта по времени и по пространству даст результирующую траекторию. Для анализа взаимодействия элементарных частиц этот метод не пригоден. Поскольку траектория заряженных частиц изменяет потенциал пространства, а потенциал пространства изменяет траекторию, будем получать не менее двух дифференциальных уравнений, связывающих не менее двух величин. Интегрирование можно осуществлять только после того, как одна величина будет выражена через другую с учетом обратной зависимости. Целесообразно применять аппарат операторных функций, описывающих дифференциальные уравнения в форме алгебраических. При этом в зависимости искомой величины, описывающей результат взаимодействия, неизбежно появляется дробная функция операторной формы. Следовательно, решение может оказаться неустойчивым при определенных соотношениях в знаменателе. Необходимо привлечение аппарата замкнутых динамических систем. Этого понимания в современной физике не обнаружено. Теория анализа замкнутых динамических систем развита достаточно хорошо и развивается далее, включая нелинейные системы. Однако, физики, видимо, не догадываются о существовании этой теории. Это состояние теоретической физики напоминает строительство волокуш в век автомобилизма.
8. Сложные явления описываются многосвязными моделями в операторной форме. Аппарат теории замкнутых систем позволяет учитывать нелинейные, стохастические, дискретные функции и изменение математической модели взаимодействия при изменении определенных условий (на линиях переключения, разделяющих эти области). Результатом качественного анализа замкнутых динамических систем является, чаще всего, не конкретная ТРАЕКТОРИЯ такой системы при известных начальных условиях, а СОВОКУПНОСТЬ ТРАЕКТОРИЙ как результат решения уравнений в операторной форме. Результат может быть представлен аналитически или графически в виде ФАЗОВЫХ ПРОСТРАНСТВ.
9. Следует привлекать СОВРЕМЕННЫЕ знания из области ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ к анализу физических задач. В частности, сведения из астрономии должны быть использованы в тех задачах физики, которые связаны с анализом поведения астрономических моделей. Того "Солнца", относительно которого рассуждает теория относительности, попросту не существует. Физики до сих пор переписывают из одной книги в другую "феномен гравитационных линз", состоящий, якобы, в "отклонении света в поле гравитации Солнца", как будто им не ведомо, что Солнце окружено газовым облаком (невидимая часть солнечной короны), которое создает ГАЗОВУЮ линзу, а вовсе не гравитационную. Даже в энциклопедии по физике, в которой весьма часто встречаются ссылки на Солнце и планеты солнечной системы, не помещена статья "Солнце" или "Корона солнечная". Вместе с тем, там имеется описание эффекта отклонения света "вблизи Солнца". Если бы физики дали себе труд поинтересоваться современными знаниями о структуре Солнца, они бы поняли, что понятие "вблизи Солнца" некорректно. В данном случае, безусловно, понимается "вблизи фотосферы Солнца", что далеко не одно и то же. Солнце нельзя трактовать, как некоторое тело, окруженное вакуумом, оно не является таковым. Возможно, Эйнштейну простительно было этого не знать, но его последователи просто обязаны были бы поинтересоваться этим вопросом. Современная астрономия отрицает вакуум вблизи фотосферы. Следовательно, астрономия дает материал для прогноза газовой линзы. Следовательно, гипотеза гравитационной линзы несостоятельна.
10. Непротиворечивость объяснений состоит в логическом и аналитическом ПОЛУЧЕНИИ МОДЕЛИ СЛОЖНЫХ ЯВЛЕНИЙ, как РЕЗУЛЬТАТ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПРОСТЫХ ПРАВИЛ И ЗАКОНОВ, положенных в основу. Так, например, выведение замкнутых циклов фазовых траекторий как результат расчета траектории заряженной частицы около центра притяжения на основе анализа результата составляющих элементарных близкодействий методом аппарата замкнутых динамических систем может рассматриваться как объяснение сложного явления через простые: СТАЦИОНАРНОСТЬ орбит электронов НЕ МОЖЕТ ПОСТУЛИРОВАТЬСЯ КАК ОСНОВА ТЕОРИИ. Объяснение этого явления через принятие гипотезы о квантовом характере энергии не является объяснением, поскольку РЕЗУЛЬТАТ НЕ ОБЪЯСНЯЕТСЯ СЛЕДСТВИЕМ. Гипотеза неделимости элементарного кванта энергии противоречит тезису о непрерывности величины кванта, кроме того, исключает возможность энергетического обмена между любыми системами с неодинаковыми энергетическими уровнями. Наличие спектров излучения атомов, строго индивидуальных для каждого типа атома, указывает, что частота излучения - есть проявление свойств атома, а не свойств энергии, которая, переходит от одного объекта к другому не строго дозированными порциями, а в произвольных соотношениях. Явление поглощения атомами тепловой энергии с последующим свечением на заданных частотах демонстрирует, что тепло одной и той же печи может быть преобразовано в излучение на различных частотах, в зависимости от того, какой материал разогревается в этой печи. Изначальные свойства энергии утрачиваются, и результат зависит лишь от способа ее преобразования в световую энергию. Эти экспериментальные сведения могут быть объяснены свойствами атома, заключающимися в том, что для электронов существуют стационарные и нестационарные орбиты, как результат решения динамической задачи, состоящий в наличии устойчивых и квазиустойчивых предельных циклов на фазовом портрете. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ НЕ ОБЪЯСНЯЕТ ИМЕННО ТОГО ЯВЛЕНИЯ, ДЛЯ ОБЪЯСНЕНИЯ КОТОРОГО ОНА СОЗДАНА.
11. Еще в меньшей степени это явление объясняется наличием гипотетических сил отталкивания. Силы отталкивания должны быть таковы, что при определенных условиях уравновешивают силы притяжения. В этом случае для всех электронов существовала бы величина одинакового устойчивого радиуса, не зависящего от скорости вращения; кроме того гипотеза силы отталкивания противоречит наличию нестационарных орбит, механизм, отвечающий за появления подобной силы не указан и не найден, возможность рекомбинации электрона с протоном в нейтрон с принятием такой силы также не согласуется. Иными словами, гипотетическая сила отталкивания в лучшем случае может обсуждаться как искусственно вносимая величина при переходе из инерциальной системы в неинерциальную подобно силе инерции или центробежной силе, а реального явления за этой суррогатной математической абстракцией не стоит.
12. Примером противоречивого "объяснения" может служить ошибочное "объяснение" результатов опыта Майкельсона, в котором не выявлено изменение интерференционной картины от лучей, распространяющихся по замкнутому циклу во взаимно ортогональных направлениях, при движении всей системы в пространстве. Объяснение, состоящее в том, что скорость света всегда постоянна, поскольку это следует из уравнений, которые выведены специально таким образом, чтобы скорость света была постоянна, не является объяснением. Это не может служить основой теории, поскольку во-первых, при этом следствие трактуется как причина, во-вторых, постулат предельного характера скорости света охватывает значительно больший класс явлений, чем те явления, из которых он "выведен". Проблемы экстраполяции теории за рамки эксперимента всегда порождают фантастические образы, не имеющие реальных основ. Так, замечая, что новорожденный ребенок ежемесячно вырастает но 10% и прибавляет в весе на 20%, можно "рассчитать", каким гигантом он вырастет через 40-50 лет. Нечто подобное мы имеем в общей теории относительности с ее парадоксами близнецов и черными дырами.
13. Ограничения, при которых прежняя теория становится частным случаем новой, давать необходимо. Эти ограничения задаются отличием тех экспериментов, которые не укладываются в прежнюю теорию от тех, которые в нее хорошо вписываются. Эти ограничения заданы через скорости перемещения взаимодействующих объектов и через расстояния до них. Очевидно, что при скоростях объектов, соизмеримых со скоростью распространения поля, учет конечности последней обязателен, поскольку как минимум появляется динамическая ошибка, искривляющая траекторию релятивистской частицы. Что касается больших расстояний, то создание "новой" теории не столь очевидно необходимо. Для описания траекторий движения астрономических объектов достаточно введение поправок на скорость распространения гравитационных сил. Тот факт, что новая "теория" переходит в старую теорию в задачах, где нет необходимости учета скорости распространения поля, является необходимым условием, но НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ДОСТАТОЧНЫМ условием справедливости новой "теории". Без доказательства конкретных новых тезисов "теория" остается лишь гипотезой. В этом смысле название "теория относительности" нелегально. Следовало бы сохранить за ней название "гипотеза относительности".
14. Перечень явлений, не укладывающихся также и в новую теорию, составляет и дополняет сама жизнь. На стадии формирования теории весьма желательно минимизировать этот перечень тем, что эти явления должны быть учтены, чтобы оказать влияние на новую теорию. В крайнем случае, желательно подвести теоретическую базу под выделение этих явлений в особый класс. Так, например, указания о двойственной природе света не достаточно: необходимо оговорить условия, при которых проявляется волновой характер света, и условия, при которых проявляется корпускулярный характер; также выделяются условия, при которых любая из этих моделей дает верную картину взаимодействия, т.е. граничные условия перехода одной теории в другую. На самом деле тезис о двойственной природе как раз указывает на отсутствие теории и на невозможность в рамках только одной из принятых взаимоисключающих гипотез объяснить все явления. Наличие двух теорий само по себе не является проблемой для прикладных задач, если границы применения этих теорий строго очерчены, однако наводит на мысль о принципиальном несоответствии этих теорий истинному механизму явления, либо о применении в каком-то случае исходно правильной теории некорректным способом. Так корпускулярная теория света противоречит зависимости энергии фотона от частоты, постоянству скорости фотона в пространстве, поглощению фотона и испусканию фотона на другой частоте, т.е. другого фотона. Это пример неправильной теории. Корпускулярная природа света должна была бы проявлять себя в дискретных световых сигналах от слабых и удаленных источников света: изменение интенсивности обратно пропорционально квадрату расстояния до объекта выполнялось бы как статистический закон до известных пределов, далее существовали бы такие расстояния, при которых от источника в данном направлении приходил бы только один фотон в единицу времени. Каждый такой фотон мог бы двигаться в данном направлении с неизменной скоростью сколь угодно долго. При этом не было бы затухания его энергии. "Фотоны" не "умирают". При бесконечных размерах вселенной явление одиночных фотонов было бы достаточно характерным и во всех направлениях равновероятным. Небо не было бы черным. Оно бы светилось. Волновая теория требует наличия среды с упругими свойствами, среда должна иметь определенную скорость для любой системы отсчета, скорость распространения волны должна определяться параметрами среды и ее скоростью. Неудача попытки выявления влияния скорости среды на скорость света послужила причиной пересмотра этой теории, однако, этот результат мог бы трактоваться иначе (см. статью "Основы единой теории поля").
15. Блестящий пример указания явления, не согласующегося теорией, с последующим отысканием причин - открытие новой планеты на основании отклонения траекторий известных планет от эллиптических. Такой поворот событий блестяще подтверждает правильность теории не нуждается в комментарии. Теория относительности не раз демонстрировала ВИДИМОСТЬ подобных успехов. В частности, "блестящий" прогноз гравитационных линз является лишь видимостью торжества теории: линзы оказались не гравитационными, а газовыми. "Блестящий" прогноз отклонения перигелия Меркурия является подгонкой теории к известным фактам. Причем, подгонка н осуществлена до конца, то есть численного анализа не дано - было дано только словесное указание на то, что применение теории относительности, возможно, дает иной результат, нежели классическая теория, и в этом, вероятно, кроется причина отличия теории от практики. Это - примеры того, как желаемое выдается за действительное. Теория относительности не доказана подобными примерами, а, скорее, наоборот, опровергается ими. То же относится и к "красному смещению" - оно никак не доказывает теории относительности, поскольку может быть выведено из других соображений.