К МАТЕРИАЛИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ПОЛЕВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
'Взаимодействие является истинной
causa finalis (конечной причиной) вещей'.
Ф.Энгельс. Диалектика природы.
Точно так же, как с некоторого времени наука перестала рассматривать проекты 'вечных двигателей', с середины XX века официальная наука стала отметать любые попытки критического анализа специальной теории относительности А.Эйнштейна (СТО), практически, не вдаваясь в их суть. Но если в первом случае основания для этого вполне весомы: открытие и признание закона сохранения энергии, то во втором случае это даже в корне противоречит завещанию автора этой теории, который надеялся, что впоследствии многие нерешенные его теорией вопросы будут решены путем критического переосмысления. Накопление новых данных из экспериментальной физики вновь заставляет возвращаться к основам теории полевого взаимодействия, включая ее фундаментальные постулаты. Научный подход в отличие от догматического не только не запрещает, но требует внесения ясности во все вопросы, возникающие в связи с несогласованием теории и практики, а также касающиеся границ применимости той или иной теории. Таким образом, дискуссия по существу СТО неизбежна и призвана ответить на вопрос: 'Была ли принятая А.Эйнштейном теоретическая схема единственно правильной или возможна альтернативная формулировка теории полевого взаимодействия, хотя бы в чем-то более корректная или обоснованная?' Такая дискуссия полезна в любом случае: либо она укрепит нас в уверенности правильности СТО, либо даст новые, более плодотворные пути развития теории.
Известно, что анализ полевого взаимодействия подготавливался всем ходом исторического развития физики: от выдвинутой М.Фарадеем концепции поля, как посредника при передаче силового воздействия и теории электромагнитного поля Д.К.Максвелла, до эфирной теории электронов Г.Лоренца. Однако кроме этих работ при создании теории А.Эйнштейном на него, безусловно, наложили свой отпечаток популярные в те годы математические и философские работы Маха и Пуанкаре. Именно Анри Пуанкаре, а вовсе не Эйнштейну, принадлежит первенство идеи о возможности создания такой механики, в которой бы скорость света являлась предельной величиной для всех остальных скоростей.
Не принято заострять внимание на том, что созданная А.Эйнштейном теория носит глубокий отпечаток идеалистического содержания (вопреки вполне материалистским взглядам её автора), о чём свидетельствуют не только обязательное присутствие 'наблюдателей', и такие неотъемлемые термины, как 'собственное время' и 'геометризация физики', но также абсолютизация скорости света. Теория относительности сыграла значительную роль в представлении о взрывном характере зарождения и развития 'расширяющейся' Вселенной. И хотя сам Эйнштейн не признавал такого вывода из явления, известного как 'эффект Хаббла' в соединении с постулатом о постоянстве скорости света, сейчас сторонники этой теории для защиты своих тезисов широко используют ссылки на авторитет Эйнштейна.
Популяризация СТО сыграла свою роль в отторжении многих молодых учёных от материалистического (а главное - критического и творческого) восприятия стоящих перед физикой проблем. Если образное мышление в классической физике помогало понять физические явления, а аналогии не только упрощали выводы теорий, но и способствовали открытиям новых законов и явлений, то с принятием СТО образное мышление вступило в конфликт с математическим аппаратом, большая часть постулатов и теоретических положений стала приниматься на основе математических соотношений без привлечения понимания физической сути этих соотношений. Укрепилась традиция противопоставлять научные положения СТО так называемому 'здравому смыслу', причем, этот термин стал носить строго негативный характер, как термин, характеризующий недостаточно научный подход. Интерес к физике у молодежи стал значительно угасать, поскольку углубленное изучение теории стало приводить не к более глубокому пониманию явлений, а к парадоксальному мышлению, к новому этапу агностицизма, поскольку утратили свое первоначальное значение такие понятия, как абсолютность причинно-следственных связей, необратимость хода времени, законы сохранения и инвариантность времени, пространства, массы и энергии. Если на заре развития СТО физики понимали эти проблемы и принимали их как временные, то к настоящему времени сложилось мнение о неизбежности их принятия ввиду кажущейся невозможности создания и принятия альтернативной теории, более верной и менее парадоксальной, устраняющей указанные проблемы, но не порождающей новых, еще более нежелательных. Эта обреченность, тем не менее, необоснованна.
Известно, что в ньютоновской механике пространство и время имеют конкретные значения в любой системе координат и не зависят от взаимодействия материальных тел. В отличие от СТО, исходными понятиями в этой механике являются не время и пространство, а массы тел и их относительные скорости. Как в своё время писал Ф.Энгельс: 'К движению принадлежит пространство и время: скорость, количество движения, это - пространство в отношении к определенному протекшему времени'. По действующим на тело силам определяется закон его движения.
При полевом взаимодействии силовое воздействие передаётся полем, и оно так же зависит от величин зарядов или масс взаимодействующих тел. Таким образом, и в том и в другом случае скорость относительного движения взаимодействующих тел определяет закон движения этих тел.
В своё время Эйнштейн писал: 'По мнению Маха, в действительно рациональной теории инертность должна, подобно другим ньютоновским силам, происходить от взаимодействия масс. Это мнение я долгое время считал в принципе правильным. Оно неявным образом предполагает, однако, что теория, на которой всё основано, должна принадлежать тому же общему типу, как и ньютоновская механика: основными понятиями в ней должны служить массы и взаимодействия между ними. Между тем нетрудно видеть, что такая попытка решения не вяжется с духом теории поля' Эйнштейн, Собр. соч., т.4, с.268. И Эйнштейн незаслуженно оставил эту попытку.
Однако, при полевом взаимодействии возможно и целесообразно, как и в ньютоновской механике, оперировать скоростями, анализируя передачу полем силового воздействия. Но для этого необходимо принципиально изменить отправной пункт СТО об отрицании абсолютной одновременности. По существу, Эйнштейн отрицанием одновременности удалённых событий, тем самым отрицает абсолютную адекватность передачи полем силового воздействия, а, следовательно, неадекватность передачи и восприятия взаимодействующими телами своей относительной скорости движения, что обусловлено конечной скоростью распространения силовой информации. По этому для перехода к материалистическому анализу процесса полевого взаимодействия необходимо изменить отправной пункт теории следующим образом: не следует придавать абсолютного значения относительной скорости движения материальных тел, воспринимаемой посредством передачи силового воздействия физическим полем.
Приняв такую формулировку, следует различать три скорости:
- скорость распространения взаимодействия в данном физическом поле (для электромагнитного поля это скорость света - с);
- истинную относительную скорость между взаимодействующими тепами - v;
- воспринимаемую посредством поля относительную среднюю скорость - u.
Соотношение, связывающее эти три скорости для случая равномерного прямолинейного движения без соударений нетрудно получить, используя уравнения Лоренца, разрешив их относительно скорости.
Допустим, что взаимодействие происходит на отрезке пути l0, в средине которого находится тело, принятое за неподвижное. В силу конечной величины скорости распространения взаимодействия, равной для электромагнитного поля скорости света - с, неподвижным телом будет восприниматься, что движущееся прямолинейно равномерно тело двигается не с относительной скоростью v , а с некоторой другой скоростью u и прошло путь не l0¸ а l1 за время не t0, а t0+dt. Следовательно, v = l0 / t, u = l1 / ( t0 + dt ). После преобразования, учитывая, что
dt = l0 / c[ v /с ( 1 - v2/с2)] , получим соотношение, связывающее эти скорости:
u = v [( 1 - v2/c 2 )1/2]. (1)
Cправедливости ради следует отметить, что Лоренц в своей теории электронов практически не пользовался своими соотношениями для сокращения длины и времени, приведя их вывод в приложении, в самой же работе он использовал аналогичное полученному нами выражение для скалярного потенциала в неподвижной системе:
ф1 = ф [ ( 1 - v2/с2 ) 1/2] (2)
Полученное соотношение (1) показывает, что воспринимаемая при полевом взаимодействии относительная скорость тем больше отличается от истинной относительной скорости, чем ближе эта скорость по своей величине к скорости взаимодействия. При скоростях малых по сравнению со скоростью света релятивистский эффект отсутствует: u = v.
Необходимо подчеркнуть, что отличие воспринимаемой скорости от истинной относительной скорости обусловлено особенностями передачи полем силового воздействия и не является кажущимся. Полевое взаимодействие между телами, если оно происходит без соприкосновения, осуществляется не на основе истинной, а на основе воспринимаемой относительной скорости.
Главной особенностью предлагаемого перехода от СТО (с её собственными масштабами пространства и времени) к воспринимаемой скорости является то, что такой переход возвращает рассмотрение процесса полевого взаимодействия в трёхмерное пространство с традиционным понятием времени. Помимо этого, что особенно важно, такой переход снимает ограничение предельной скорости любого движения скоростью света в вакууме, налагаемое СТО. Первоначально Эйнштейн не вводил это требование в свою теорию. Его второй постулат требует лишь инвариантной, а не предельной скорости. Позднее, исходя из того, что в преобразованиях Лоренца при равенстве скоростей v = c подкоренное выражение превращается в ноль, он стал утверждать, что 'Число, выражающее скорость света, явно входит в преобразования Лоренца и играет роль предельной скорости в классической механике'. Таким образом, он пришёл к утверждению того, что 'для скоростей, превышающих скорость света, наши рассуждения теряют смысл'. Из того же исходил и Г. Минковский, вводя уже в качестве аксиомы утверждение о том, что 'скорость вещества всегда меньше скорости света в пустом пространстве'. Заметим, что создатель этих соотношений Лоренц не говорил о потере смысла при равенстве скоростей. В своей электронной теории он лишь отмечал, что в этом случае тела и поля 'сплющиваются', т.е. потенциал поля, как видно из соотношения (2), становится равным нулю, а это никак не потеря смысла.
При предложенном переходе к анализу полевого взаимодействия нет необходимости налагать какие-либо ограничения на скорость движения материальных тел. Истинная относительная скорость может принимать любые значения, в том числе и превышающие скорость распространения взаимодействия в данном физическом поле. И теория для этого случая не только не теряет смысл, но и не нарушает причинности явлений, а некоторые явления позволяет понять глубже, разъяснить проще или предсказать точнее. Допущение таких скоростей естественно приводит к изменению формы взаимодействия, и это лишь означает, что взаимодействие приняло новую форму, особую. При истинной относительной скорости между двумя взаимодействующими телами равной скорости света воспринимаемая ими скорость будет равна нулю. При сохранении такой взаимной траектории движения их взаимное силовое воздействие будет восприниматься отсутствующим. Это создаёт предпосылку к образованию новой формы устойчивости системы из двух тел. А именно: между двумя объектами или между объектом и системой не происходит обмена энергией не только в том случае, если они покоятся друг относительно друга, но также и в том случае, если они перемещаются друг относительно друга со скоростью, равной скорости света в вакууме. В частности, этот факт может служить объяснением того, как электроны в атомах могут подолгу находиться в стационарном положении, то есть не излучать и не потреблять энергии от внешних по отношению к ним частиц и полей, и при этом отнюдь не находиться в покое. Современная физика этот парадокс никак не решает, но и не может не признать, что он противоречит всем известным и принятым на сегодняшний день теориям.
Заметим, что к выводу о возможности движения без взаимодействия и о возможности стационарной подвижной системы, не обменивающейся энергией с внешней средой и внешними телами, можно прийти, рассматривая Лоренцевский потенциал. Материальные тела будут двигаться с огромной истинной относительной скоростью и, обладая энергией, равной Е = mc2, не взаимодействовать с другими телами при указанном условии по их скорости. Отсюда естественным образом вытекает, что при разрушении такой системы из двух тел равной массы выделится энергия, обусловленная не воспринимаемой, а истинной относительной скоростью, равная сумме энергий этих взаимодействующих тел: Е = mc2. Это соотношение явилось, как известно, догадкой А.Эйнштейна. Впервые он выдвинул эту гипотезу в 1905 году. Впоследствии он возвращался к этому вопросу неоднократно: в 1906, 1935 и даже в 1946 году в своей статье под характерным названием: 'Е = mc2: настоятельная проблема нашего времени', однако ни в одной из этих работ так и не было дано вывода этого соотношения или хотя бы указание на то, как его можно вывести.
При истинной относительной скорости превышающей скорость взаимодействия воспринимаемая скорость, как видно из соотношения (1), становится мнимой величиной. Это означает, что взаимодействующая частица будет восприниматься с обратным знаком своего движения или заряда, если рассматриваемое взаимодействие происходит на электромагнитной основе, то есть как 'античастица'. Для получения такого эффекта частице необходимо сообщить огромную энергию, что в действительности и наблюдается при создании античастиц. Аналогичный эффект мы наблюдаем в акустическом диапазоне: при переходе, например, самолётом звукового барьера нам может показаться, что он полетел в обратную сторону, если мы будем судить лишь по звуку. На самом деле появится два звуковых образа самолета, разлетающиеся в противоположных направлениях: реальный самолет и его мнимый образ, как бы отражение во времени.
Следует обратить внимание и на тот факт, что в классической механике под 'количеством движения' (импульсом) подразумевается мера механического движения, равная для материального тела произведению его массы на скорость: Р = m v. Теперь воспринимаемый в полевом взаимодействии импульс будет равен
Рвосп = m u = m v ( 1 - v2 / c2 ) -1/2.
Формально такое же значение релятивистского импульса принято и в СТО, хотя там оно по признанию самого Эйнштейна опять-таки не выводится. Но в нашем случае импульс принимает такое значение не потому, что возрастает масса тела, как это трактует СТО, а является следствием воспринимаемой в полевом взаимодействии относительной скорости. Все экспериментальные зависимости якобы подтверждающие изменение массы тела от его скорости свидетельствуют лишь об ослаблении взаимодействия с электромагнитным полем релятивистской частицы и в силу этого эффекта восприятию его как возрастание массы тела.
Таким образом, показано, что принятая А.Эйнштейном теоретическая схема для описания процесса полевого взаимодействия не является единственно возможной. Более того, предлагаемый переход к воспринимаемой скорости, учитывающий все особенности полевого взаимодействия, возвращает нас к материалистическому анализу процесса взаимодействия, трёхмерному пространству, времени в его традиционном понимании, устраняет необоснованное ограничение скоростей, даёт новое понимание процесса полевого взаимодействия, в том числе возможность образования системы тел и появления 'античастиц'. Исчезают идеалистические фантазии, такие как 'эффект близнецов' и им подобные парадоксы СТО, которые за неимением возможности их объяснения названы 'кажущимися'.