Физика: главные события 2012 года

СОБЫТИЕ ГОДА
4 июля учеными CERN объявлено об обнаружении частицы с массой 125,3 ± 0,6 ГэВ, являющейся бозоном Хиггса. Чтобы обнаружить эту частицу, потребовалось двадцать лет на проектирование и постройку крупнейшего в мире ускорителя — 27-километрового Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе, стоимость которого превысила 5 миллиардов долларов.

Пожалуй, обнаружение бозона Хиггса - это не только главное научное событие года, но и важнейшее открытие в физике последних лет. Обнаружение частицы, теоретически предсказанной полвека назад, фактически завершает экспериментальное подтверждение Стандартной модели (включающей суперсимметрию). Напомню, что в рамках существующей Стандартной модели бозон Хиггса отвечает за массу элементарных частиц. Очень грубо все выглядит так: частицы материи взаимодействуют с полем Хиггса, состоящим из бозонов Хиггса. Это взаимодействие приводит к тому, что частицы в поле внешнего воздействия могут менять скорость (что означает наличие инертности - массы у всех частиц). Если бы поля Хиггса не было, все частицы двигались бы со скоростью света и не обладали массой.

Теперь Стандартная модель (вполне объясняющая всю физику, кроме гравитации и темных материи и энергии) выглядит довольно-таки стройно. Следует подчеркнуть, что Стандартная модель не завершает физику, она является лишь очередным шагом на пути к истине. Данные ЦЕРНа в пределах погрешностей согласуются и со Стандартной моделью, и с многочисленными ее расширениями. Но исключить полностью какие-то другие модели (за исключением, пожалуй, бесхиггсовских или экстремально экзотических) пока нельзя. Уже появились опыты, ограничивающие существующую Стандартную модель. Есть проблемы с обнаружением суперсимметрии и т.д. Дальнейшие исследования должны привести (и безусловно приведут) к расширению теории, объясняющей темную материю и энергию, а затем - и гравитацию. Такая теория ("теория всего") тоже не будет последней, ведь, видимо, природа бесконечно сложна.

"Картинкой года" можно считать структуру элементарных частиц материи, даваемую Стандартной моделью:



ДРУГИЕ СОБЫТИЯ

  • В январе коллаборация Belle, работающая с электрон-позитронным коллайдером KEKB в Японии, объявила об открытии новых экзотических адронов (тетракварков). Это первый экспериментальный случай обнаружения частицы, состоящий из четырёх кварков

  • 7 марта — очередное и важное подтверждение связи между термодинамикой и теорией информации. Напомню, что впервые такая связь теоретически рассматривалась Максвеллом (демон Максвелла). В середине 20 века Р. Ландауэр выдвинул гипотезу, что стирание информации сопровождается рассеянием тепла. Эта гипотеза и была подтверждена экспериментально с помощью изменения состояния крошечного шарика, захваченного в лазерную ловушку

  • 10 марта — первая успешная передача информации с помощью нейтрино

  • Весной проведены уникальные наблюдения осцилляций нейтрино, то есть их способности менять "сорт" (существует три типа нейтрино). Эксперименты подтвердили теоретическое предположение о том, что существует асимметрия между нейтрино и антинейтрино - так называемое CP-нарушение (и связанное с ним T-нарушение, грубо говоря: физический процесс идет по-другому при инверсии времени). Этот факт, в частности, позволит объяснить, почему антиматерия во Вселенной исчезла, а материя сохранилась

  • 8 июня ЦЕРН закрыл вопрос о сверхсветовых нейтрино: они не обнаружены

  • 14 августа умер Сергей Петрович Капица, советский и российский физик, популяризатор науки, телеведущий

  • В начале сентября физики из Университета Вены и Академии наук Австрии установили новый рекорд в квантовой телепортации — 143 километра

  • 28 сентября учёные НАСА обнаружили на фотографиях марсохода Кьюриосити следы высохшего ручья. Следует отметить, что проект марсохода - важнейший научный и технический прорыв последних лет. Curiosity - представитель уже третьего поколения марсоходов. На его борту установлены уникальные научные инструменты, позволяющие проводить точные геологические и геохимические исследования

  • 2 октября — Шнобелевская премия по физике вручена Рэймонду Голдстейну, Патрику Уоррену и Робину Боллу за исследование сил, воздействующих на волосы, собранные в "конский хвост" (сей эпохальный труд опубликован, как ни странно, в ведущем физическом журнале мира Physical Review Letters)

  • 9 октября — Нобелевская премия по физике вручена Сержу Арошу и Дэвиду Вайнленду «за создание прорывных технологий манипулирования квантовыми системами»

  • 22 декабря — экспериментально подтверждено существование спиновой жидкости

Необычные явления Природы

Физика старается объяснить процессы, происходящие внутри Солнца, пытается понять свойства далеких квазаров и пульсаров, даже самые далекие уголки нашей Галактики исследуются многочисленными приборами, например легендарным телескопом "Хаббл". А вот многое из того, что происходит прямо у нас "перед носом" физика пока еще объясняет не всегда. Нет, кое-что полностью ясно, кое-что вроде бы ясно, а некоторое - ну не ясно совсем.

Прекрасная подборка необычных явлений Природы, имеющих место на Земле, многие из которых пока полностью не объяснены, на сайте:
http://real-unreality.ru/showthread.php?t=123

Размеры объектов во Вселенной

Недавно группа программистов и физиков одновременно создала блестящую флеш-демонстрацию объектов во Вселенной - от планковских длин до видимых размеров нашей Вселенной. Двигая ползунок, можно перемещаться по масштабам размеров, стартуя с привычных нам сантиметровых диапазонов. Сайт с флеш-демонстрацией:
http://primaxstudio.com/stuff/scale_of_universe/

Физика: главные события 2011 года

2011 год запомнится многими открытиями и результатами, обогатившими физику. Например:
  • 6 января опубликована работа с доказательствами существования на Луне раскалённого ядра диаметром 330—360 километров.

  • 2 мая физикам из CERN, входящим в коллаборацию ALPHA, удалось удержать несколько тысяч атомов антивещества (антиводорода) на протяжении 1000 секунд в специальной магнитной ловушке при температуре ниже 0,5 K

  • В мае форма электрона была определена с точностью десять в минус тридцатой метра.

  • В середине года было открыто, что волновая функция, одна из основ теории квантовой механики, может быть наблюдаемым физическим явлением, а не только теоретическим концептом, каковым его считали многие ученые. Эта функция используется для описания "чистого состояния системы". С точки зрения современной физики превращение волновой функции из чисто статистического понятия в нечто реально существующее потрясает основы квантовой теории. "Копенгагенская" интерпретация квантовой физики может быть пересмотрена.

  • В конце лета учёные подтвердили внеземную природу частей ДНК в метеоритах. Таким образом научно доказано, что падение метеоритов могло привести к зарождению жизни на Земле.

  • 22 сентября Исследовательский центр Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) заявил о том, что в ходе эксперимента OPERA были обнаружены нейтрино, которые могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Однозначной трактовки полученных результатов нет. Имеется предположение (его сделал Карло Контальди), что «сверсветовая скорость» была вызвана неучтенными релятивистскими эффектами движения спутников GPS относительно пучка нейтрино.

  • Самым обсуждаемым событием в физическом сообществе стало экспериментальное подтверждение известного теоретического факта, что вакуум может испускать свет, если в него в полной темноте поместить зеркало или его аналог, от которого будут отражаться виртуальные фотоны. Для этого потенциальный источник света надо перемещать очень быстро, со скоростью, близкой к световой.

  • 13 декабря ЦЕРН опубликовал пресс-релиз, посвященный результатам поиска бозона Хиггса, с обнадеживающими прогнозами.

Критика эфирных теорий (1)

Часть 1. Введение. Доводы эфирщиков

Слово "эфир" сегодня каждый понимает по-своему. Существующие эфирные теории, которые активно и почти всегда с агрессией поддерживаютcя их авторами, различаются от самых наивных, не объясняющих даже простые эксперименты, до заумных, вводящих десятки гипотез и конструкций, далеких от действительности.

Все эфирные теории, описывающие пространство и время, можно в принципе разделить на две группы. В первой группе считается, что все пространство заполнено некоторой средой - основой всего, которая делает понятия пространства и времени абсолютными. Вторая группа теорий оперирует понятием поле, представленного отдельными квантами, свойство которых совершенно не вещественно и таково, что в местах, где эти кванты не представлены веществом (в гипотетических местах вне вещества и излучения свободных квантов), они вырождены в "пустоту", где понятия пространства и времени теряют смысл.

Различие в этих теориях - это различие между "эфиром", который в них используется. В первой группе эфир - постоянно и стабильно существующая среда, состоящая из частиц. Во второй - эфир является квантовомеханическим полем. Принципиальное следствие: классический эфир - детерминирован (возможно предсказание сколь угодно микроскопических событий и формальная обратимость во времени), а квантовомеханический эфир предполагает не детерминированность, а лишь статистическую оценку вероятности.

Первая группа теорий представлена от самых примитивных, где эфир рассматривается как скопище материальных точек и других фантастических новообразований, до более изощренных, но (и это важно!) по-прежнему игнорирующих реалии существования квантов и релятивистские эффекты.

В качестве доказательств своей правоты (то, что эфир реален) обычно выбирается путь компрометации релятивистских теорий и даже их отдельных последователей, особенно, Эйнштейна. 

В данной статье последовательно будут разрушены все доводы эфирных теорий (по существу, как было сказано, основывающихся на критике СТО). Доводов не так много. Мы остановимся на шести (основных).

Итак, довод первый - релятивистские теории зашли в тупик со своими сложнейшими математическими построениями.

Однако, оперируя этим доводом, эфирные теории приходят к тому, что допущение эфира как некоей субстанции, заполняющей пространство, приводит к гораздо большему, неисчислимому множеству взаимно противоречивых проблем (которые пытались разрешить теоретически еще во время постановки опыта Майкельсона). В качестве достаточно яркой иллюстрации - совершенно умопомрачительные рассуждения в статье "Эфирная теория фотона", где введено более 40 гипотез, отчасти противоречащих друг другу (о ней мы подробнее поговорим дальше).

Релятивистские же теории продолжают развиваться как теоретически, так и в части их практической проверки. Пока нет ни одного экспериментального опровержения СТО. Подтверждений же - масса, с каждым годом появляются все новые. Вот лишь некоторые, появившиеся в последнее время: http://www.scorcher.ru/journal/art/art1126.phphttp://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i15/e150401http://www.membrana.ru/particle/9527 и т.д.

Таким образом, довод о том, что релятивистская теория - сложная, противоречивая математическая теория, лишен оснований, поскольку сказанное скорее относится как раз к эфирным теориям.


Часть 2. Опыт Майкельсона - Морли

Перейдем к следующему, более конкретному, доводу приверженцев теории эфира: опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты, не показавшие влияние эфира, неправильно поставлены или неправильно интерпретированы.

Многие критики теории относительности утверждают, что эксперимент Майкельсона, поставленный с целью проверки эфирной теории, нельзя считать убедительным. Рассмотрим их претензии и выясним, имеют ли они основания. Постараемся также развеять некоторые иллюзии насчет этого эксперимента.

Для начала уясним, с какой целью ставил свою серию экспериментов американский физик Майкельсон (позже совместно с Морли). Затем установим, о чем говорит результат опытов, а о чем - не говорит. Опыт Майкельсона часто называют решающей предпосылкой к появлению СТО. Однако это не совсем верно, так как Эйнштейн даже не знал об этом опыте, в отличие от Лоренца, который пытался согласовать свою гипотезу о неподвижном эфире с результатом майкельсоновского эксперимента.

Итак, целью опыта было обнаружить наличие эфирного ветра на Земле и вычислить скорость нашей планеты относительно эфира. Как известно, результат был отрицательным - то есть смещения интерференционных полос при самых точных измерениях не было (хотя и увеличивали длину пути света, используя многократное отражение). О чем это говорит? Какие гипотезы были сразу же высказаны?

1. Гипотеза частичного увлечения

Эфир есть, но он не является неподвижным: массивные тела могут его увлекать. Это так называемая гипотеза частичного увлечения. Чтобы проверить ее, Майкельсон провел серию опытов на разных высотах над поверхностью земли (в том числе высоко в горах) - и снова результат был отрицательным. Майкельсон сделал вывод, что движение можно будет обнаружить лишь на очень больших высотах от земли. Но и это предположение было неверно, т.к. О. Лодж в 1892 г. показал, что скорость света вблизи быстро движущихся тел не испытывает влияния этих самых тел, причем даже если эти тела излучают сильное электрическое или магнитное поле. Многочисленные опыты на спутниках Земли также отвергнули идею о частичном увлечении эфира.

2. Гипотеза сокращения

Другое объяснение состояло в том, что природа устроена так, чтобы не дать обнаружить эфир. Это утверждал Лоренц в защиту своей гипотезы (несколько позже Фицжеральд). Он считал, что установка Майкельсона должна сокращаться в направлении движения так, чтобы не дать экспериментатору обнаружить смещение интерференционных полос. Эфир оказывает действие на материю и сжимает ее.

Некоторые "эфиристы" утверждают, что так безусловно и должно было быть согласно принципу Галилея: внутри закрытой неускоренной лаборатории невозможно обнаружить ее движение или покой. Однако эфир - это внешняя, всепроникающая среда, следовательно такая лаборатория уже не является закрытой от эфира и принцип Галилея тут уже не должен работать. Представьте, что вы находитесь в открытой машине. Даже с закрытыми глазами вы определите, стоит ли автомобиль на дороге или быстро едет, ощущая ветер. Именно из-за ветра машина не является закрытой лабораторией. А эфир являлся средой для света, как и воздух для звука.

Еще один довод против гипотезы сокращения состоит в том, что сокращение не является следствием каких-либо реальных сил, а является некоторым сопровождающим движение эффектом. Но это не остановило Лоренца, и он продолжил развивать свою теорию, в результате чего в 1899 г. пришел к выводу, что при движении в эфире изменяются не только пространственные размеры, но и промежутки времени. В результате чего были построены знаменитые преобразования Лоренца для пространства и времени, хотя их сущность и применение были другими, нежели в теории относительности Эйнштейна.

Вывод

Опыт Майкельсона был поставлен корректно и его результаты являются истинными. Эфирного ветра на Земле нет.

Существует расхожее заблуждение о том, что данный опыт говорит о постоянстве скорости света. Это неверно. Он утверждает лишь о неизменности скорости света относительно установки во всех направлениях, и дает основания предположить, что таковой она является и для всех наблюдателей. Для проверки данного свойства света были поставлены другие эксперименты.

Заметим в заключение, что опыты, подобные эксперименту Майкельсона, были проведены значительно позднее с неимоверной точностью. Вывод тот же: эфир не обнаружен. Аннотация одной из статей с описанием экспериментов: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i4/e040404.


Часть 3. Большой взрыв и черные дыры

Перейдем к анализу следующего довода сторонников эфирных теорий, основанного на отрицании выводов теории относительности. Они утверждают, что Большого Взрыва вообще не было, он является выдумкой релятивистов, как и черные дыры.

Тем не менее, экспериментов, подтверждающих наличие Большого взрыва и черных дыр, много. Не имея возможности останавливаться на всех, рассмотрим подробнее один из них. Недавно NASA опубликовало результаты исследования фонового СВЧ-излучения, которое несет в себе информацию о начальном периоде существования Вселенной, являясь своеобразным отголоском Большого взрыва. Данные были получены космическим аппаратом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который находится в точке, где гравитационные поля Земли и Солнца уравновешивают друг друга (так называемой второй точке Лагранжа).



Полученная WMAP карта фонового космического излучения (см. рисунок) является самой подробной за все время наблюдений за Вселенной. Картина мира, воссозданная с помощью космического аппарата соответствует состоянию Вселенной всего через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Температура СВЧ-фона Вселенной составляет от 2,7251 К до 2,7249 К, однако даже столь небольшая разница способна многое рассказать о "младенчестве" Вселенной. На иллюстрации красный цвет соответствует более горячим, а синий - более холодным областям Вселенной. Собранные WMAP данные позволили уточнить возраст Вселенной - он составляет 13,7 млрд. лет с погрешностью около 1%. Звезды во Вселенной появились через 200 млн. лет после Большого взрыва, то есть намного раньше, чем предполагалось до этого. К этому времени Вселенная достаточно охладилась, чтобы в ней образовались сгустки водородных атомов, из которых затем образовались первые галактики и звезды.

Не менее важно и то, что WMAP получил доказательства в пользу теории быстрого расширения Вселенной. Согласно полученным данным, в момент своего образования Вселенная всего на 4% состояла из обычной материи, в основном, из атомов водорода. Еще 23% вещества приходились на темную материю неизвестной природы, а основу Вселенной - 73% - составляла загадочная темная энергия, которая противодействует гравитации и заставляет Вселенную постоянно расширяться, причем ускоренно. Последнее подтверждается недавними экспериментами (Нобелевская премия по физике, 2011).

Черные дыры стали неотъемлемой реальностью современной астрономии, астрофизики и космологии. Напомню, что черная дыра - это область в пространстве, возникшая в результате полного гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение так велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть. Черная дыра окружена поверхностью со свойством однонаправленной мембраны: вещество и излучение свободно падает сквозь нее в черную дыру, но оттуда ничто не может выйти. Эту поверхность называют горизонтом событий.

Поведение этих объектов всесторонне исследуется, и оно соответствует описываемой их теории (общей теории относительности). Да, мы не наблюдаем черные дыры непосредственно (по самому определению черной дыры), а наблюдаем лишь их влияние на другие объекты (вращение звезд, например), но многочисленные наблюдения могут быть объяснены лишь наличием огромной, но ненаблюдаемой, массы - черной дыры. (Замечу в скобках, что черная дыра, вообще говоря, может излучать - путем образования пар частиц, одна из которых находится вне горизонта событий, другая внутри. Такое излучение не так давно было зафиксировано, что является очередным подтверждением наличия черных дыр).

Совсем недавно черную дыру смогли получить и на Земле. Черная дыра просуществовала крайне мало: всего миллиардную часть наносекунды. При этом ее температура в 300 млн. раз превысила температуру поверхности Солнца. Ученые использовали для создания черной дыры ускоритель частиц в Брокхавенской лаборатории. Ученые столкнули друг с другом два ядра молекул золота, двигавшихся почти со скоростью света. Сила столкновения привела к тому, что ядра распались на кварки и глюоны - мельчайшие частицы, из которых состоит материя. Частицы затем сформировали шар кварк-глюонной плазмы, которая стала поглощать частицы, образовавшиеся в результате столкновения ядер, тем самым образуя черную дыру. Эксперименты продолжаются уже в Большом адронном коллайдере (ЦЕРН).

Вывод

Модели Большого взрыва и черной дыры нашли многочисленное подтверждение в наблюдениях. Нужно понимать, что модель Большого взрыва - не истина в последней инстанции, но она удовлетворяет наблюдениям и является непротиворечивой. Альтернативных моделей, непротиворечиво объясняющих существующие наблюдения и факты, нет.


Часть 4. Эйнштейн и эфир

Ранее мы рассмотрели доводы представителей эфирных теорий, критикующих релятивистов, причем критика была конкретной: либо считалось, что опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты поставлены или интерпретированы неверно, либо признавались несостоятельными модели Большого взрыва и черной дыры. Мы выяснили, что эти доводы лишены оснований.

Однако, большая часть "эфиристов" критикует теорию относительности не за это. Ведь конкретная критика требует доказательств, а это не всегда возможно (точнее говоря, их нет). Поэтому доводы приверженцев эфира переходят в другую плоскость - к личности А. Эйнштейна. Они утверждают, что Эйнштейн перед смертью, "опомнившись", вернул эфир в свою теорию, увлекся мистицизмом и религией, отверг созданную им теорию относительности, что он вообще плохо владел математикой, да в конце концов - был выбран определенными кругами в качестве научного "божества" для решения нужных им целей.

И хотя я не сторонник переходить на личности при обсуждении научных теорий, однако в данном случае вынужден, вооружившись оружием оппонентов, это сделать и показать, что указанные доводы сторонников эфира несостоятельны.

1. Эйнштейн и эфир

Основывается утверждение "эфиристов" о возвращении Эйнштейна к эфиру на речах и текстах самого ученого. Перечитаем эти тексты. "Резюмиpуя, можно сказать, что общая теоpия относительности наделяет пpостpанство физическими свойствами; таким обpазом, в этом смысле эфиp существует..." (Эйнштейн А. Эфиp и теоpия относительности. Соч. Т.4. С.689). "...мы не можем в теоpетической физике обойтись без эфиpа, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами, ибо общая теоpия относительности исключает непосpедственное дальнодействие; каждая же теоpия близкодействия пpедполагает наличие непpеpывных полей, а следовательно, существование эфиpа". (Об эфиpе. Соч. Т.2. С.160). "Слово эфиp изменяло свой смысл много pаз в пpоцессе pазвития науки. В данный момент оно уже не употpебляется для обозначения сpеды, постpоенной из частиц. Его истоpия, никоим обpазом не законченная, пpодолжается теоpией относительности." (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. С.112). "Это жесткое четыpехмеpное пpостpанство специальной теоpии относительности есть до некотоpой степени аналог неподвижного тpехмеpного эфиpа Г.А.Лоpенца... Таким обpазом, Декаpт был не так далек от истины, когда полагал, что существование пустого пpостpанства должно быть исключено." (Относительность и пpоблема пpостpанства. Соч. Т.2. С.754).

Видно, что понимал Эйнштейн под эфиром. Вовсе не тот эфир, который вводится в эфирных теориях. Скорее, словом "эфир" Эйнштейн пользовался по привычке. Читаем далее. "Hеудавшиеся попытки обнаpужить движение Земли относительно "светоносной сpеды", ведут к пpедположению, что не только в механике, но и в электpодинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя..." (К электpодинамике движущихся тел. Соч. Т.1. С.7). "Введение "светоносного эфиpа" окажется пpи этом излишним, поскольку в пpедлагаемой теоpии не вводится "абсолютно покоящееся пpостpанство", наделенное особыми свойствами." (Там же. С.8). "...концепция "эфира" теpяет свой смысл" (Относительность и пpоблема пpостpанства. Соч. Т.2. С.744).

Таким образом, выражаясь словами С.И. Вавилова, фактически "демокpитово пустое пpостpанство и непостижимый эфиp заменились сложным, но физически доступным пpостpанством-вpеменем Эйнштейна".

2. Эйнштейн и мистика

Эйнштейну приписывают также мистицизм и веру в Бога. На этом основании делается якобы вывод о его априорном признании эфира как того первоначального "света", который создал Бог. Это, разумеется, не так. Вот что пишет сам Эйнштейн. "Я верю в Бога Спинозы, который проявляет себя в гармонии всего сущего, но не в Бога, который заботится о судьбе и действиях людей." Или: "Самое прекрасное и глубокое переживание, выпадающее на долю человека - это ощущение таинственности. Оно лежит в основе религии и всех наиболее глубоких тенденций в искусстве и науке. Тот, кто не испытал этого ощущения, кажется мне, если не мертвецом, то во всяком случае слепым. Способность воспринимать то непостижимое для нашего разума, что скрыто под непосредственными переживаниями, чья красота и совершенство доходят до нас лишь в виде косвенного слабого отзвука, - это и есть религиозность. В этом смысле я религиозен. Я довольствуюсь тем, что с изумлением строю догадки об этих тайнах и смиренно пытаюсь мысленно создать далеко не полную картину совершенной структуры всего сущего." (Соч. Т.4. С.175).

Эйнштейн пользовался иногда термином "космическая религия", говоря при этом: "Я просто не мог найти более подходящего слова. Какого черта мне до того, что попы наживают на этом капитал." Грубо говоря, Эйнштейн совершенно определенно не был теистом и его можно скорее считать пантеистом. А разницы между пантеизмом и атеизмом по-существу нет.

3. Эйнштейн и математика

Утверждается, что Эйнштейн плохо знал математику и не мог математически сформулировать теорию относительности. Действительно, Эйнштейн имел по математике твердую "четверку". Причем надо отметить, что "четверка" включала в себя знание интегрального и дифференциального исчисления, аналитической геометрии, теории функций комплексного переменного и теорию дифференциальных уравнений и т.д. Как мы видели, математически СТО не так уж и сложна, поэтому утверждение о том, что Эйнштейн не мог сформулировать теорию, вообщем-то ни на чем не основано. Более того, жена Эйнштейна была блестящим математиком. Как Вы думаете, мог ли муж попросить у своей жены помощи в каких-то вопросах? Да и в конце-концов, основное достижение Эйнштейна - не математическая формулировка теории относительности, а ее физическая формулировка.

4. Эйнштейн и мировой заговор

Утверждается, что развитию идей Эйнштейна способствовал мировой заговор. Это должен быть, очевидно, заговор, затрагивающий все страны мира, где только есть физики, профессионально занимающиеся научными исследованиями. Обычные нападки на РАН и комиссию по борьбе с лженаукой как апологетов теории релятивизма здесь уже не прокатывают. Такие ведущие физики-релятивисты как Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз ну никак к РАН не относятся. Они все - зловредные заговорщики, корпеющие над дальнейшим развитием такой ахинеи как теория суперструн и т.д. просто из любви к искусству. К сожалению, никто из современных представителей теорий эфира не способен проникнуть в таинства математических абстракций и идей этих ученых (иначе они бы просто перестали быть эфирщиками), а все непонятное вызывает подозрение.

Утверждается также, что СТО была "навязана" мировому сообществу силовыми методами, "еврейским заговором" и т.д. Утверждается, что до 1923 года о СТО никто и не знал. Вызывает, правда, удивление тот факт, что в имеющемся у меня учебнике Хвольсона (1920 года) целых сто страниц посвящено никому не известной СТО. Но это так, к слову.

При этом, все представители "заговора" скромно умалчивают тот факт, что их утверждения целиком базируются на национальности автора теории, его женитьбах-разводах, связях-знакомствах, но никак не касаются собственно теории, которая ни в одном эксперименте пока не опровергнута.

Более того, десятки тысяч ученых (и не только) во всем мире пытаются опровергнуть СТО (есть такая забава!), да все безрезультатно (чтобы не быть голословными, мы рассмотрим парочку эфирных теорий в следующей части). И каким-то непостижимым образом "заговорщикам" удалось навязать "неправильную" теорию, которая почему-то работает во всех наблюдениях и экспериментах. Странно как-то.

Вывод

Довод представителей теории эфира о том, что Эйнштейн отказался от своих воззрений, был черезчур религиозен, увлекался мистицизмом, плохо знал математику, да и вообще являлся "лицом" мировых заговорщиков, мягко говоря, несостоятелен.

Критика эфирных теорий (2)

Часть 5. Разбор некоторых эфирных теорий

Как было показано, представители эфирных теорий активно выступают против теории относительности (как правило, просто отвергая ее без какого-либо критического анализа). Возникает вопрос - а что они предлагают взамен? А взамен они предлагают тысячи, даже десятки тысяч различных теорий, никак не согласованных друг с другом, почти всегда противоречащих в основных вопросах, и сходящихся только в одном - признании эфира в том или ином виде и придания ему основополагающих свойств, отвечающих за электромагнитные, а часто и гравитационные, ядерные и другие взаимодействия.

Не имея никакой возможности останавливаться на всех теориях, рассмотрим всего две - "продвинутую" и "типичную". Под продвинутой я понимаю относительно хорошо разработанную, "раскрученную", а потому известную теорию. В качестве такой я выбрал эфиродинамику Ацюковского. Под типичной я понимаю обычную малоизвестную теорию, которых тысячи, тысячи и тысячи. Особенно много таких теорий в Интернете и еще в кое-каких местах. Типичной теорией, которая будет рассмотрена, станет эфирная модель Сотникова.

ПРОДВИНУТАЯ ТЕОРИЯ - ЭФИРОДИНАМИКА АЦЮКОВСКОГО

Коротко об авторе

Ацюковский Владимир Акимович, 1930 г. рождения, окончил Ленинградский Политех в 1955 году по специальности "Электрооборудование промышленных предприятий" и был распределен сначала в НПО "Радуга", где проработал один год, приняв участие в испытаниях одного из изделий, затем был перераспределен в Летно-исследовательский институт (г. Жуковский), внутри которого вскоре был образован НИИ авиационного оборудования, в котором Ацюковским была создана лаборатория "Техническое комплексирование и миниатюризация бортового оборудования".

Что еще можно узнать об Ацюковском: доктор технических наук, член-корреспондент Российской Академии электротехнических наук, академик Международной Академии биоэнерготехнологий, Международной Академии энергоинформационных наук и Международной Академии Проблемных Исследований. (Замечу в скобках, что последняя Академия недавно опозорилась, так как оказалось, что у нее уже 14000 академиков, среди которых 15-летние пацаны, а цена членского билета составляет всего 350 рублей. Разумеется, это никоим образом не бросает тень на Ацюковского, который в этом никак не замешан).

В стенах летного института прошла жизнь В.А.Ацюковского и здесь создавалась вся наука, согласно его выражению, "факультативно". Ацюковский - человек, по его словам, так и не понявший суть квантовой механики и мыслящий сугубо в рамках механических представлений классической физики.

Эфир Ацюковского

По словам Ацюковского, "...эфир есть газ, причем газ обыкновенный по своим свойствам, включая сжимаемость и вязкость, но вместе с тем и непривычный: его частицы - амеры во много раз меньше электрона, причем диаметр амера примерно так относится к диаметру электрона, как диаметр электрона к диаметру галактики. Зато давление и энергосодержание эфира превосходят любое воображение, потому что скорость теплового движения амеров во много раз превосходит скорость света. При всем том свойства эфира не постулированы, а строго вычислены с помощью формул обычной газовой механики."
(Здесь и далее курсивом выделены мысли Ацюковского, а обычным текстом - комментарии).

В.А.Ацюковский в методологическим плане далек от понимания сути и назначения аксиоматики и убежден, так же как был убежден в этом Аристотель с его мистическим методом познания, что можно вычислить законы природы, не опираясь на аксиомы.

Формально теория Ацюковского - не наука

Почему же? 50 лет человек варился в собственном соку, лелея все это время идею-фикс, которой оставался верен до конца и которая для него важнее все остального и поэтому никак не может быть даже подвергнута сомнению, хотя, как известно, не считается наукой то, что не может быть принципиально опровергнуто в каком-то опыте, и ученый в первую очередь должен подумать о том как можно было бы опровергнуть гипотезу, и только если это не удается, возрастает его уверенность в ее соответствии с реальностью (именно так дело обстоит со СТО и ОТО). Но может быть, хоть это и не наука формально, она имеет смысл? Попробуем разобраться.

Главный труд Ацюковского - "Общая эфиродинамика"

Если кто-то рискнет прочитать этот труд, то с удивлением обнаружит, что автор непринужденно делит один вектор на другой и получает скаляр (на котором строится вся его эфиродинамика!), делит скаляр на вектор и получает вектор, противоречит самому себе и так далее. Плюс: десятки гипотез (хотя сам Ацюковский призывает отказаться от аксиом!), ниоткуда не выводимых. Ацюковский лихо "рубит" теорию относительности и электродинамику Максвелла, совершенно не интересуясь массой возникающих несоответствий его теории и эксперимента. Возможно, это все оправдано? Будем выяснять.

Работа Ацюковского не признана научным сообществом. Что это за "научное сообщество" такое? Так определяют сообщество людей - носителей научной методологии, которой не отвечают работы В.А.Ацюковского во многих принципиально важных моментах: отсутствие аксиоматики, фальсифицируемость и др. Этика научного сообщества предполагает игнорирование работ людей, в которых допускаются критические ошибки аппарата формализации, использования аксиоматики, другие методологические ошибки, делающие эти работы не адекватными действительности. Но Бог с ним, с научным сообществом. Возможно, теория Ацюковского и не нуждается ни в каком признании. Разбираемся дальше.

Экспериментальная "проверка"

Проведенные Ацюковским экспериментальные исследования касались в основном электротехнических приложений. Полученные формульные выражения для взаимодействий контуров оказались существенно отличными от максвелловских. Однако, методологическая корректность описанных экспериментов вызывает сомнения. Независимыми исследователями описанные результаты не смогли быть повторены. Они получили другие результаты.

В.А.Ацюковский приводит всего лишь 12 опытов (выбранных весьма своеобразно), призванных подтвердить его выводы. Из "12 эфиродинамических экспериментов" рассмотрим один.

Эксперимент 10. Изменение емкости конденсатора вблизи химической реакции.
Постановка задачи:
"В связи с тем, что всякий газовый вихрь, в том числе и эфирный вихрь - лептон, обладает повышенной плотностью, а плотность эфира в эфиродиамике есть диэлектрическая проницаемость, то естественно ожидать, что лептоны, проникнув в конденсатор между металлическими пластинами, повысят его емкость, что может быть проверено экспериментально."
Постановка эксперимента
"Указанный эксперимент был выполнен в 2001 г. студентом 1-го курса химического факультета МГУ Ю.Лобаревым. Конденсаторы разных типов подключались к измерителю емкости и вблизи конденсатора проводилась химическая реакция щелочь-кислота. В результате емкость конденсатора за несколько секунд увеличивалась на 1%, а затем медленно в течение десятков минут уменьшалась до первоначальной величины. Эксперимент подтвердил исходные предположения."
Выводы
"Эксперимент подтвердил существование лептонной пены и то, что эфирные вихри обладают повышенной плотностью, которая, как и было показано в эфиродинамике, соответствует диэлектрической проницаемости."

Не правда ли, супернаучно? Более того, если честно, нагло. Ведь сотни повторных экспериментов ничего не показали! Наглость утверждения подобных результатов опытов В.А.Ацюковским, которые могут быть проверены очень легко, не имеет границ.

"Эксперименты" В.А.Ацюковского рассчитаны только на тех, кто не понимает в специфике вопроса и, конечно же, не в состоянии методологически корректно проверить эти утверждения.

Что касается экспериментальных проверок "эфирного ветра", то современные методологически безупречные исследования опыта Майкельсона-Морли В.А.Ацюковским даже не упоминаются.

Возможность вечных двигателей

Рассуждения Ацюковского о вечных двигателях и возможностях их изготовления за счет дармовой энергии эфира наивны и даже невежественны. Смотрим в его статье "Энергия вокруг нас":

"Все холодильники имеют кпд больше единицы, поскольку они не только выделяют тепло, взятое ими из сети, но и добавляют к нему тепло, взятое из холодильной камеры. А поскольку тепла на выходе оказывается больше, чем на входе, то возникает соблазн замкнуть систему. Правда, этого никому еще не удалось сделать, но, может быть, это временно? Задачей настоящей книги является изменение представлений о принципиальной невозможности создания вечных двигателей, т.е. устройств, вырабатывающих полезную энергию за счет обращения к внешней среде. Все такие устройства должны работать по принципу так называемых тепловых насосов, и таких устройств уже создано множество."

Конечно же, это - либо незнание, либо банальное передергивание. КПД холодильников существенно меньше единицы, как и любого теплового насоса. Но Ацюковский просто придумывает свою интерпретацию понятия КПД. Или не разобрался с тем, какой смысл вкладывают в понятие "КПД больше единицы" (а ведь это изучается в классической термодинамике на первом курсе). Скорее всего (так как он имеет техническое образование), это банальное передергивание, ориентированное на "наивных" читателей.

"Общая эфиродинамика" и квантовая механика

У Ацюковского нет ни малейшего упоминаяния таких совершенно бесспорных и основополагающих квантовомеханических явлений, связанных с флуктуацией вакуума, как эффект Казимира и лэмбовский сдвиг спектральных линий атомов. Вообще игнорируются очень многие квантовомеханические явления. Волновое уравнение Шредингера рассматривается вульгарно. "Для соотношения неопределенностей не остается места и можно использовать обычные соотношения механики" (Ацюковский так и не воспринял суть дуализма частица-волна). Так же "точечно" он воспринимает суть запрета Паули (электронам одного атома "запрещается" находиться в одном и том же состоянии) и объявляет его несуществующим. "Если из вероятностной модели вытекает, что точечные электроны могут находиться в одной и той же точке пространства, но двигаются при этом в разные стороны, то из эфиродинамической модели вытекает, что в таких общих точках соприкасаются соседние вихри, и никаких противоречий не возникает вообще."  И вообще "все законы квантовой механики выполняются на всех уровнях организации материи, а вовсе не свойственны только микромиру."

Ацюковский допускает передергивания типа: "современная теоретическая физика не признает существования такого строительного материала в принципе. Все элементарные частицы, по мнению физиков, не только не имеют структуры, но даже не имеют размеров! Все их свойства - электрический заряд, магнитный момент, спин и т.п.- взялись ниоткуда, они являются врожденными свойствами, не имеющими под собой никакого механизма."

Понятие "спин" он вообще путает с моментом количества движения,что не имеет ничего общего с действительностью. Принцип неопределенности Гейзенберга понимается механистически вульгарно и не признается.

Попытка хоть как-то описать квантовые явления с помощью классической механики приводит к множеству противоречий (не говоря вообще о вопросе, откуда взялась первооснова частиц эфира и из чего они состоят - таких проблем нет в единой теории поля - суперструнных теориях). Поэтому объяснять такие реальные уже использования квантовомеханических явлений как квантовые компьютеры c эфирной точки зрения он и не пытается.

Ацюковский не признает, разумеется, Большой взрыв. "В теоретической физике обосновываются понятия, которые непосредственно противоречат диалектическому материализму, например, теория "Большого взрыва". Итак, довод Ацюковского: потому, что Ленин не велит. В точности, как религиозные теоретики, просящие показать им этот Большой взрыв. Ацюковский подходит к вопросу с точки зрения основного вопроса философии (не имеющего на самом деле никакого отношения к науке): "Признание первичности материи означает, что она никем не сотворена, а существует вечно, что пространство и время суть объективно существующие формы бытия материи, что мышление не отделимо от материи, которая мыслит, что единство мира состоит в его материальности." При этом объявляет всю существующую физику идеалистической и поэтому: "какую бы малую долю пространства ни рассматривать, в ней всегда должна быть материя, и какой бы самый малый отрезок времени ни рассматривать, в нем всегда есть материальный процесс." И наплевать на вакуум - как вырожденное состояние всех энергий с его флуктуациями (реально наблюдаемыми), наплевать на квантовые дискреты пространства-времени, связанные с тем, что само пространство и время является лишь параметрами, описывающими реальность, представленную квантами (модами колебаний поля).

На самом-то деле Ацюковский очень склонен к мистике: "В последнее время некоторые исследователи стали рассматривать энергоинформационные процессы как некоторое фундаментальное свойство материи. Не отрицая правомерности такого подхода..", и буквально вслед: "Современные физические теории, и в первую очередь теория относительности Эйнштейна и квантовая механика в ее философской части, находятся в вопиющем противоречии с положениями диалектического материализма."

Читаем далее: "Рассматривая наиболее общие характеристики материи на любом уровне ее организации, можно констатировать, что для всех этих уровней существуют только четыре действительно всеобщие физические категории. Этими категориями являются собственно материя, пространство, время. Существование материи в пространстве и во времени есть движение материи."
Это просто невежественно. В.А.Ацюковский совершенно не понимает, что пространство и время не существуют сами по себе, а лишь являются параметрами, выделенными людьми как человеческие абстракции. Вот точно так же некоторые мистики взаправду думают о существовании параллелей, мериданов и силовых линий. Отсюда проистекают и его непонимание теории относительности. Ацюковкий вводит свои базовые (мировые) константы, вовсе не те, что определяют базовые свойства материи (и в самом деле имеют всегда и везде строго фиксированное значение в нашей вселенной: элементарный заряд, масса покоя электрона, постоянная Больцмана, гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света в вакууме), а все те же пространства и времени, потому что "использование принципов диалектического материализма на всех уровнях физического познания неизбежно приводит к евклидову пространству и однонаправленному непрерываемому времени."

Вообщем, квантовая механика у Ацюковского представлена вульгарно, а местами невежественно, всюду объясняясь мистическими построениями. Это и понятно: Ацюковский не понимает квантовую механику, о чем не раз упоминал.

Еще из Ацюковского

Вот такова высосанная из пальца В.А.Ацюковского аксиоматика, на которой он все и основывает. И отсюда немедлено делаются фундаментальные выводы:

"При определении свойств эфира из общих свойств реального мира следует учесть, что материя, пространство и время являются инвариантами, следовательно, никаких особых свойств на уровне микромира и на уровне эфира ни у материи, ни у пространства, ни у времени нет. А это значит, что эфир подчиняется тем же физическим законам, что макро- и микромир. Отсюда сразу же вытекает, что эфир должен представлять собой одну из обычных сред - твердое тело, жидкость или газ, ибо никаких других сред в макромире нет."

Далее вместо точно проверенной аксиоматики начинаются пространные рассуждения:
"Отсутствие анизотропности в среде, заполняющей космическое пространство, означает, что эта среда не может быть ни жидкостью, ни твердым телом, как это предполагалось многими авторами ранее. В условиях невесомости жидкость под действием сил поверхностного натяжения должна собираться в шары, что привело бы к образованию пустот между шарами."

Какой физик может без улыбки читать такое?

"Однако эфир может являться газоподобным телом, так как такое тело обладает свойством естественным образом заполнять все предоставленное ему пространство без пустот и дислокаций ...Из факта малого сопротивления эфира движению тел, в частности, вытекает, что эфир должен обладать относительно малой плотностью и малой вязкостью. Если бы эфир обладал большими силами сцепления между своими частями, это сказалось бы на движении планет... Таким образом, по совокупности всех требований свойствам макромира удовлетворяет только газоподобная среда."

Вот почему эфир - газ!

"Как известно, так называемые элементарные частицы вещества обладают свойством взаимного преобразования. Известно даже выражение, что любая элементарная частица состоит из всех остальных, т.е. в результате взаимодействия между собой двух или более частиц может быть получен весьма широкий спектр частиц другого вида. ... Не существует также раздельных групп частиц, не переходящих друг в друга."
А это, извините, ложь. Известный экспериментальный факт "рождения" частиц в вакууме при определенном соотношении полей может рассматриваться как факт организации этого же строительного материала, содержащегося в вакууме, в элементарные частицы вещества. Если бы такого материала в вакууме не было, то и не из чего было бы им образовываться.

"...эфир - мировая среда, заполняющая все мировое пространство, образующая все виды вещества и ответственная за все виды взаимодействий, представляет собой реальный, т.е. вязкий и сжимаемый, газ. этот газ состоит из существенно более мелких, чем элементарные частицы вещества, частиц, которые целесообразно назвать так, как они назывались в древности Демокритом, - амерами, т.е. физически неделимыми частями материи."
В.А.Ацюковский предполагает, что в вакууме есть точечные частицы-первоосновы, не задумываясь о том, а что же составляет сущность такой частицы, т.е. просто переводит вопрос о первооснове глубже (похоже на то, как богословы не говорят о том, а что же создало самого Бога). Однако, ученые, занимающиеся этой проблематикой профессионально, давно поняли, что механистические представления о частицах никак не может удовлетворять их, и если что-то человек не может вообразить и понять образно, то вовсе не означает, что этого не существует в природе.

Если Ацюковский не может себе вообразить сущность различных мод деформаций вырожденного поля вакуума, проявляющихся как кванты и частицы, то это не значит, что таких сущностей нет на самом деле. Вместо этого он выносит вульгарный вердикт:
"Рассмотрение взаимодействий частиц вещества друг с другом, в результате которых происходит преобразование их форм и видов, показывает, что эти взаимодействия являются результатом механического перемещения частиц в пространстве.... Следовательно, в основе взаимодействия элементарных частиц вещества лежат законы (классической) механики..."

После всего этого можно было бы не продолжать чтение настолько наивной и абсурдной "работы". Но извлечем еще несколько перлов.

"В свое время известный физик Понтекорво, столкнувшись с дефектом масс, решил, что недостающую массу уносит малая частица, не имеющая заряда. По аналогии с нейтроном он назвал ее "нейтрино", что означает "маленький нейтрон". Принципиально не должно быть возражений против такой трактовки дефекта масс. Однако следует обратить внимание и на другую возможность - рассеивания освободившегося эфира в окружающем пространстве без образования новых частиц. Эта возможность до настоящего времени не учитывалась физикой."
Это утверждение так же является далеким от действительности и об этом знают даже школьники из элементарного курса физики, когда рассматривается вопрос дефекта масс.

"Перемещения амеров в пространстве и их взаимные соударения заставляют полагать, что для частей амеров также характерны законы механики и что части амеров также образуют среду, заполняющую мировое пространство. Эта среда также газоподобна, ее элементы мельче амеров, а скорости перемещения в пространстве существенно выше, чем скорости перемещения амеров. Совокупность этих частиц в пространстве представляет собой эфир-2, более тонкий, чем эфир-1, образованный амерами. Однако та же логика, примененная к эфиру-2, заставляет считать его элементы состоящими из эфира-3 и так до бесконечности."

Вот и поперла мистика...

"Все вещественные материальные образования являются уплотненными вихрями газоподобного эфира, и поэтому вихревое (вращательное) движение газа играет особую роль в строении материи."

И ни слова о том, что заставляет эфир вдруг вращаться вихреобразно. Как в вакууме возникают и пропадают вихри при образовании виртуальных пар частиц (флуктуация вакуума).

"Приходится констатировать также и то, что в моделях и теориях атомного ядра и сильных взаимодействий наглядно продемонстри-рованы философская беспомощность большинства теорий и отсутствие научной методологии. Большим недостатком существующих теорий "элементарных частиц" является отсутствие каких-либо представлений о строении и структуре частиц, а также о природе полей, окружающих их, и никого это не волнует."

Это - очередное передергивание. Просто В.А.Ацюковский в силу значимости своей идеи-фикс не в состоянии раскрытыми глазами смотреть на то, что происходит в мире теоретической и прикладной физики сегодня.

"Наблюдения Бюраканской обсерватории (Амбарцумян) за активностью ядра спиральной Галактики выявили истечение протонно-водородного газа из ее ядра, а также наличие скопления молодых звезд вокруг ядра. Это позволяет высказать определенную уверенность в том, что именно в ядре спиральной галактики и зарождаются протоны, из которых в дальнейшем формируются звезды, а затем в процессе эволюции в них создаются и все остальные элементы."

А как они зарождались до того как возникли рукава Галактик? Наверное, там была Большая Космическая Керосинка.

"Протон является основной микрочастицей всего мироздания на уровне вещества."

Совершенно нелепое утверждение, вот так вдруг объявить одну из "элементарных частиц" основной. Одно это рассмешит любого физика. Электрон и нейтрон Ацюковский, видимо, к веществу не относит.

"Поэтому можно полагать, что более 99% массы всего видимого вещества в нашей Галактике, а вероятно, и во Вселенной состоит из протонов."

Опять ошибочка вышла. Про наблюдения Ацюковский слышать не хочет. Они вне диалектического материализма.

"В соответствии с представлениями эфиродинамики протон есть тороидальный винтовой вихрь с уплотненными стенками, структура которого соответствует некоторому подобию трубы, замкнутой в кольцо. Вихревое движение, однажды возникшее в среде, будет способствовать появлению вихрей в других областях среды того же направления, что и уже созданный вихрь."

Точно так же вихрями объявляются все частицы. Наплевать на дифракцию и туннельный эффект (который в работе даже не упоминяается). Наплевать на то, что любой вихрь просто распался бы, проходя через отверстие, меньшее, чем он сам, и вихрем точечных частиц эти эффекты объяснить невозможно. Ну нельзя вот так вульгарно переносить макропредставления на микромир.

"...тороидальное движение эфира воспринимается как магнитное поле, то этим и объясняется тот факт, что магнитным полем, а следовательно, и магнитным моментом обладают и протон, и нейтрон, а также все другие элементарные частицы вещества."

Опять неправда. По Ацюковскому получается, что существуют магнитные заряды. На самом деле нет частиц вообще, испускающих магнитное поле, которое порождается только движущимися электрическими зарядами. Потом, если движение эфира порождает эффект "магнитного поля" то что тогда порождает эффект "электрического поля"?

"Кольцевое же движение эфира воспринимается как электрическое поле."

Вот и все про природу электрического поля. Почему вдруг оно будет проявляться вне такого "кольцевого движения?

Дальше начинается бред вроде:
"Физическая сущность электрического заряда протона. Протон - вращающийся тороид шарообразной формы с радиусом R создает в окрестности поле вращения..."
"Если два протона соприкасаются друг с другом в пределах пограничного слоя, то тороидальные потоки будут слабо воздействовать друг на друга. Кольцевой же поток одного протона в пределах этого пограничного слоя окажется в конкурентной ситуации по отношению к кольцевому потоку второго протона. Ситуация окажется неустойчивой, один из потоков будет тормозиться. Это приведет к тому, что градиент скорости кольцевого движения у тормозящегося потока начнет возрастать, а вязкость падать. В результате все кольцевое движение окажется замкнутым внутри этого пограничного слоя. Протон превратится в нейтрон."


Вот как, оказывается, два протона дают нейтрон. Правда Ацюковский как-то позабыл про заряд, про то, что еще должен образоваться позитрон. Но Ацюковскому явно не до мелочей: итак объяснение получается до нельзя натянутым и не убедительным. С чего бы вдруг такое несимметричное взаимодействие: один тормозится, другой нет?

"Параллельно ориентированные фотоны интерферируют, а взаимно перпендикулярно поляризованные фотоны не интерферируют."

Опять фундаментальное заблуждение. Поля не взаимодействуют друг с другом. Что является серьезнейшим опровержением всех построений В.А.Ацюковского, у которого взаимодействию точечных частиц ничего не мешает.

Ацюковский доходит до того, что в статье "Трансформатор Тесла: Энергия из эфира." приводит схему эфиродинамического генератора энергии - устройства для получения энергии из эфира. Очень простую схему, которую может собрать любой радиолюбитель. Нечто подобное по простоте и заманчивости тому, что приводилось в фантастической книжке "Гиперболоид инженера Гарина", только совершенно серьезно!


ТИПИЧНАЯ ТЕОРИЯ - ЭФИРНАЯ ТЕОРИЯ СОТНИКОВА

О чем речь? Автор утверждает, что "на основе представления эфира как единой среды ответственной за все материальные и силовые проявления во Вселенной объясняется структура фотона – частицы. Исходя из предлагаемой структуры фотона, на качественном уровне прогнозируются новые, ранее не известные свойства фотона, и трактуются известные экспериментальные данные".

Что же, замечательно. Но после этого вводится более 40 гипотез! (Это типично для эфирных теорий. Меняется только количество гипотез). Например, такие:

"Электрон в атоме является вихрем эфира, присоединённым вихрем протона или той части ядра, в которой движение эфира не экранировано соседними частицами ядра"
"Электрон и позитрон отличаются противоположным направлением навивки своей тороидальной спирали и, как следствие противоположного наклона витков спирали, противоположным направлением прокачиваемого потока присоединённого эфира через центральное отверстие тороидальной спирали"
"Фотон образуется за счёт трансформации структуры электрона в фотонную структуру"
"При сползании первых витков разорванной тороидальной спирали электрона на её задние витки, происходит выворачивание направления навивки спирали, т.е. навивка спиралей фотона в наружном и внутреннем слоях противоположна"


Ну и так далее. Всего 46 гипотез. И абсолютно не важно - как это согласовать с экспериментом. Да и вообще - как это все понимать.

Я не буду продолжать описание данной теории. Если вдруг она кого-то заинтересовала, можете прочитать все 46 гипотез по ссылке в конце статьи.

Типичные теории, как правило, вводят уйму новых конструкций и гипотез, по ходу дела пытаясь объяснить какие-то факты (соответсвенно, другие факты начинают противоречить слепленной как попало теории). В конце концов, максимум что удается, так это непротиворечиво объяснить пару-тройку фактов, при этом то, что многие другие начинают противоречить теории, игнорируется.

ВЫВОДЫ

Знаете, какой основной признак лженауки? Объяснение явлений она объясняет введением конструкций, ни откуда не выводимых, и оперирующих понятиями, которые не определены. (Эти конструкции отличаются от постулатов научных теорий, которые формулируются исходя из многочисленных опытов и исключительно с помощью строго определенных понятий).

Представленные эфирные теории - типичный пример лженауки. Обилие конструкций, часто противоречивых, вольное отношение к математике, непроверяемость, противоречие наблюдениям и эксперименту.

Нужны ли такие теории? Мое мнение - нет. Хотя, если только как методический пример?

Теория относительности в настоящий момент полностью объясняет все явления и эксперименты и не опровергнута ни одним опытом. Не исключено, что в будущем она будет уточнена. Не исключено также, что каким-то образом в будущем будет реанимирован эфир, но это будет другой эфир, наверное, и называться эта сущность будет другим словом. Теория относительности, даже если она когда-либо станет частью более общей теории, останется в науке как образец строгой, непротиворечивой, объясняющей физические явления теорией. Существующие же в настоящий момент эфирные теории полностью несостоятельны.

При подготовке данного текста использовалась масса материалов: публикаций, интернет-ресурсов, которые нет никакой возможности перечислить. Вот лишь некоторые источники: http://www.atsuk.dart.ru/ (эфиродинамика Ацюковского), статья "Структура фотона" (модель Сотникова), http://www.scorcher.ru/.

Загадки Солнечной системы

Солнечная система таит в себе массу неизвестного. Вот лишь некоторые загадки, над которыми думают физики.

1. Пояс Койпера и неизвестная планета Х



Пояс Койпера – это огромное скопление астероидов в Солнечной системе за Нептуном, образующее кольцо вокруг Солнца. Пояс Койпера состоит из миллионов каменных и металлических глыб, которые в 200 раз массивнее среднего объекта из пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Как раз в поясе Койпера лежит планета Плутон. Собственно, с недавних пор Международное общество астрономов лишило Плутон статуса полноценной планеты, который стал просто крупнейшим объектом пояса Койпера - карликовой планетой (две другие карликовые планеты пояса Койпера - Хаумеа и Макемаке).

Пояс Койпера – малоисследованный участок Солнечной системы: ученые ожидают прибытия зонда НАСА «Новые горизонты» на Плутон лишь к началу 2015 года. Поэтому вопрос, почему количество объектов пояса Койпера неожиданно уменьшается на расстоянии 50 а. е., остается открытым. Такое явление достаточно странно, поскольку теоретически их количество должно возрастать. Некоторые объясняют это существованием большой планеты (Нибиру, или Планеты Х), которая притягивает эти объекты к себе. Следует подчеркнуть, что планета Х не обнаружена и ее существование можно лишь отнести к области научной фантастики.

Пояс Койпера без сомнения относится к одному из самых неизученных уголков Солнечной системы.


2. Облако Оорта



Облако Оорта - это, пожалуй, самая большая загадка Солнечной системы. Люди никогда не видели этого гипотетического участка Вселенной, который, согласно теориям, является местом образования комет с долгим периодом обращения. Ученые предполагают, что облако Оорта расположено на расстоянии от 50 тыс. до 100 тыс. а. е. от нашего Солнца. Его внешние границы лежат на границе Солнечной системы, и миллиарды тел из облака Оорта гравитационно привязаны к светилу.
Подчеркну, что долгое время облако Оорта относилась фактически к области гипотез. Однако, 18 августа 2008 года на конференции «Слоановский цифровой обзор неба: астероиды в космологии» астрономы Вашингтонского университета привели доказательства происхождения транснептунового объекта 2006 SQ372 из внутреннего облака Оорта, что явилось первым подтвержденным фактом его существования.


3. Аномально большой наклон оси Урана



Есть в Солнечной системе странная планета Уран. В то время как большинство планет вращаются вокруг своей оси в более-менее вертикальном положении, Уран лежит на боку с наклоном оси на 98 градусов. Это значит, что в течение очень длительного периода (приблизительно 42 года или половина "уранового" года) его северный и южный полюса поочередно смотрят на Солнце.

Кое-кто из ученых объясняет это тем, что Уран некогда был «сбит с курса» каким-то очень крупным космическим объектом. Другие же считают это явление результатом действия гравитационных сил Юпитера и Сатурна.


4. Аномально разные полушария Марса



Северное полушарие красной планеты - это преимущественно низины, в то время как южное - сплошные кратеры и горные хребты. Исследователи из института Кальтех подсчитали, что огромное космическое тело размером от 1600 до 2700 км в диаметре могло бы образовать низменности северного полушария, «стерев» горы.

Еще одной загадкой Марса является таинственное исчезновение исследовательских аппаратов, направляемых на планету. Статистика поражает: она свидетельствует, что около двух третей исследовательских экспедиций потерпели крах вследствие исчезновения аппаратов, роботов и зондов, посланных на Марс.


5. Аномально плотная атмосфера Титана



Титан, одна из лун Сатурна, - это единственная в Солнечной системе планета-спутник с плотной атмосферой. Титан, который на 80% массивнее нашей Луны, второй по величине спутник в Солнечной системе (крупнейший - Ганимед, луна Юпитера).

Атмосфера Титана наполовину плотнее земной и состоит в основном из азота (95%). Азот примерно в таком же количестве есть и в земной атмосфере (78% объема). Так откуда же взялся весь этот азот и на Земле, и на Титане? Вот это и является загадкой.


6. Температура солнечной короны. Почему она горячее поверхности Солнца?



Над этой загадкой ученые бьются не одно десятилетие. Ранние спектроскопические исследования показали, что солнечная атмосфера, температура которой около миллиона кельвинов, горячее фотосферы, имеющей температуру лишь 6 тысяч кельвинов.

Кажется, что все законы физики здесь нарушены. Утрируя, это можно сравнить с горящей лампочкой. Но ведь если вы включите электрическую лампочку, то воздух вокруг лампочки не будет горячее, чем ее спираль.

Ученые полагают, что механизм накаливания короны может быть результатом наложения магнитных сил в атмосфере Солнца. В свою очередь ответственными за этот механизм могут быть либо микровспышки, либо волны накаливания. Возможно, два фактора срабатывают одновременно.


7. Температуры на полюсах Солнца. Почему южный полюс Солнца холоднее северного?



Почти 17 лет солнечный зонд «Улисс» отправлял на Землю сведения о Солнце. Благодаря этой миссии мы знаем, что южный полюс Солнца на 80 тысяч кельвинов (это чуть менее 10%) холоднее северного. «Улисс» измерил солнечную температуру, взяв пробы ионов кислорода из солнечного ветра на расстоянии 300 млн. км над северным и южным полюсами звезды.

Ученые считают, что, возможно, полюса разные по своей структуре, и это вызывает такое температурное различие.

Кстати, среди прочего «Улисс» обнаружил, что южный полюс Солнца не имеет фиксированного положения и постоянно мигрирует. Это также не имеет пока однозначного объяснения.


8. Космическая пыль в кометах



Кометы состоят из твердых частиц и замерзшей жидкости. Они появляются из пояса Койпера или из облака Оорта. Не так давно во время миссии NASA «Стардаст 2004» с кометы Вайлда-2 были взяты образцы вещества. Оказалось, что некоторые частички пыли из замороженного тела кометы сформировались при очень высоких температурах. Откуда эти маленькие частички, для образования которых нужны температура свыше 1000 кельвинов, могли взяться, если комета прилетела из пояса Койпера? Солнечная система, возникшая из туманности примерно 5 млрд. лет назад, во время остывания сформировала огромный диск. Образцы материи с кометы могли образоваться в центральных участках этого диска, возле молодого Солнца. Что отбросило их на дальние границы нашей системы? Каким был этот механизм? Пока неизвестно.


9. Аномалия аппаратов «Пионер»



Космические зонды «Пионер 10» и «Пионер 11» были запущены в 1972 и 1973 годах соответственно для исследования внешних границ Солнечной системы. Ученые НАСА заметили существенные отклонения аппаратов от курса, вызванные, вероятно, действием гравитации Солнца. При более подробном вычислении ускорения аппаратов обнаружили очень слабую силу неизвестной природы, которая действовала на них. Одна из теорий объясняет это явление так: сменное инфракрасное излучение вокруг корпусов зондов могло провоцировать выход фотонов преимущественно с одной стороны зонда, давая при этом небольшой толчок в сторону Солнца. Другие теории еще более неожиданные, так что загадка остается неразгаданной.


Резюме

Изложенный список проблем, разумеется, не исчерпыввает все то многообразие загадок, которые преподносит нам Солнечная система. Совершенно ничего не было сказано о тайнах внутреннего строения планет и Солнца, кольцах Сатурна и Урана, магнитных полях, Тунгусском метеорите, наконец о том, почему есть разумные существа именно в Солнечной системе... Все это обязательно будет рассмотрено в следующий раз.

Источник изображений и идея: http://www.universetoday.com/16940/ten-mysteries-of-the-solar-system/

Теория мироздания

Часть 1. НЕСЕРЬЕЗНОЕ ВСТУПЛЕНИЕ

Каждый уважающий себя физик должен иметь собственную теорию мироздания. Если Вы еще не обзавелись оной,то можно предложить несколько рецептов по ее созданию.

Прежде всего, обратимся к опыту уже осчастливленных данным великим знанием. Как они добились успеха? К счастью для нас, использованных ими методов не так много.

1. Создание теории мироздания под действием наркотического или алкогольного опьянения.

Как-то раз американский физик-экспериментатор Роберт Вуд, довольно эксцентричный человек, любитель всяких острых ощущений, решил проделать на себе рискованный опыт — испытать действие наркотика. С большим трудом раздобыв опиум, он накурился этого зелья и вскоре впал в забытье. Придя через некоторое время в сознание, он вспомнил, что, находясь в одурманенном состоянии, напал на какую-то чрезвычайно глубокую и важную научную идею, формулу Мироздания, но в чем она заключалась — начисто вылетело из головы. Тогда Вуд решил повторить опыт в надежде, что ему посчастливится вновь обрести ускользнувшую мысль.

И действительно, как только начало сказываться наркотическое действие опиума, забытая мысль не замедлила возникнуть в уме ученого. Чувствуя, что сознание вот-вот покинет его, Вуд сумел в последний момент сконцентрировать волю, записать идею на бумажке и впал в беспамятство. Очнувшись, он с ликованием подумал об удачном исходе столь трудного и опасного опыта и, дрожа от нетерпения и пережитого, поспешно развернул бумажку с драгоценной записью. На ней он прочел: “Банан велик, а кожура еще больше...”

Опыт мистера Роберта Вуда, без сомнения, бесценен. Однако в условиях средней полосы более продуктивным представляется использование этилового спирта в качестве катализатора гениальных идей. Главное - не перепутать видения устройства мироздания с видениями другого рода, относящимися к области "делириум тременс". Но настоящий физик, безусловно, сумеет отличить такие разные по духу ипостаси.

Человеку, не пьющему спиртосодержащие напитки, не употребляющему всякую гадость, такой метод не подойдет. К счастью, имеются другие.

2. Создание теории мироздания под действием чтения книг и статей по физике.

Очень действенный для многих метод создания теории мироздания! В самом деле, часто бывает, возьмешь какого-нибудь Ландау с Лифшицем (любой том) или какой-нибудь "Журнал экспериментальной и теоретической физики". Читаешь, читаешь... Читаешь, читаешь... Ну ничего не понятно! А если какой-нибудь Nature или Physical Review. Мало того, что непонятно, так и еще на английском языке! К черту все это, к черту! вместо этого необходимо просто создать свою теорию. За основу взять то, что понятно. Например, механику Ньютона. Сварганить какую-нибудь модельку. Шарики, носящиеся туда-сюда во Вселенной, или что-нибудь в этом духе. Дальше, конечно, начнется неприятный момент. Надо будет объяснять факты, экспериментальные данные, имеющиеся наблюдения. Но эта проблема решается просто. Хоть что-нибудь теория объяснит? Ну хоть что-нибудь, конечно, объяснит. Например, что трава зеленая, или, что Земля круглая. Вот и замечательно. С пафосом, страниц на 100, а можно и на 200, описываем нашу теорию и пару-тройку объясняемых ею явлений. Остальное, то есть то, что она не объясняет или чему она противоречит, с серьезным и пафосным видом (это важно!) игнорируем. А пусть эти "физики из РАНа" доказывают, что моя теория - чушь. Пусть распинаются. Их всегда можно послать... по какой-нибудь ссылке. Или даже просто сказать "Современная физика - это религия Эйнштейна, оболванивание людей и кормушка для чиновников от науки". И с серьезным и пафосным видом (очень важно!) удалиться из дискуссии.

Этот метод, к несчастью, не подойдет тем, кто не умеет читать или писать. Есть, к счастью, куча других методов.

3. Создание теории мироздания от безделья.

Представьте себе ситуацию. Человек работал, но работал так, что фактически и не работал. То есть вроде ходил на работу, но там: чай, кофе, перекур, перепив, разговорчики, анекдотики, и т.д. Ну и чуть-чуть работы. Вот это "чуть-чуть" и спасало. Фикция работы была, а иного и не надо. Чтобы создать в данной ситуации в течение трех-четырех недель теорию мироздания, следует поступить просто: уволиться нафиг, пойти на пенсию, вообщем, покончить вот с этим "чуть-чуть". Что произойдет? А рухнет сразу и вся "обвязка" этого "чуть-чуть". А мозги-то есть. Даже если и немного, но есть. А разговорчиков, анекдотиков, перекурчиков - нет. Самая благодатная почва, чтобы сесть и переписать... да хоть кинематику, черт возьми! Это не главное. А можно и сразу начать с теории мироздания, чтобы не распыляться по мелочам. Безделье - мощный двигатель в создании теории мироздания!


Часть 2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Прежде, чем переходить к современным концепциям мироздания, неплохо было бы пробежаться по истории науки. В данном посте будет предложена своего рода "солянка" – калейдоскоп некоторых теорий мироздания (и просто крупных физических теорий) – с древности до наших дней.

1. Мироздание древних

Пропустим большой кусок человеческой истории – всяких австалопитеков, гомо эректусов и проч. – и перейдем сразу к воззрениям философов античности. Не имея никакой возможности останавливаться на всех концепциях (например, вообще не затронем восточные концепции), рассмотрим всего две – из Древней Греции.

Одна из них принадлежит Фалесу, одному из семи мудрецов, а как было известно древним грекам, после семи мудрецов ничего нового уже открыто не будет.

Фалес – выдающийся философ, автор доказательства многих геометрических теорем, человек, впервые сказавший, что Луна светит отраженным светом, внедривший в греческом мире год из 365 дней и 12 месяцев. Короче говоря, вполне заслуженно – мудрец.

Как и остальные шесть мудрецов, у Фалеса была своя теория мироздания. Фалес полагал, что существующее мироздание (Космос) – едино. Начало элементов, сущих вещей – вода; начало и конец Вселенной – вода. Всё образуется из воды путем её затвердевания или замерзания, а также испарения; при сгущении вода становится землей, при испарении становится воздухом. Причина движения – дух, «гнездящийся» в воде. Вода и все, что из неё произошло, не являются мертвыми, но одушевлены; Космос одушевлен и полон божественных сил. Душа, как активная сила и носитель разумности, причастна божественному строю вещей. Природа, как живая, так и неживая, обладает движущим началом (душой). Фалес представляет душу в виде тонкого эфирного вещества (эфира).

Собственно говоря, взгляды Фалеса были типичны для того времени, когда в основу мироздания клался какой-то объект: у Фалеса – вода, у Гераклита – огонь, у Анаксимандра – нечто, или апейрон. Взгляды Анаксимандра стали вершиной такого подхода: вместо реальной первоосновы (огонь, вода, воздух) он положил в фундамент мироздания абстрактную первооснову. Главное для всех этих философов – концепция единого мира.

Совершенно другого подхода (мир ничуть не един) придерживался Демокрит. Вот что он пишет: "Миры бесконечны по числу и отличаются друг от друга по величине. В одних из них нет ни солнца, ни луны, в других – солнце и луна большие, чем у нас, в третьих – их не по одному, а несколько. Расстояние между мирами не одинаковые; кроме того, в одном месте миров больше, в другом – меньше. Одни миры увеличиваются, другие достигли полного расцвета, третьи уже уменьшаются. В одном месте миры возникают, в другом — идут на убыль. Уничтожаются же они, сталкиваясь друг с другом. Некоторые из миров лишены животных, растений и какой бы то ни было влаги."

Кроме множественности миров, и наш мир по Демокриту – набор более мелких, не делимых далее, объектов – атомов. Они могут быть разные – круглые, квадратные и т.п., соединяются друг с другом различным образом, образуя вещество. Особый, важнейший класс атомов, наиболее мелких атомов, образует душу.

2. Средние века

А тут все просто. "Верую, ибо нелепо".

Были, правда, и интересные точки зрения. Например, Кузанский изрекает великую фразу: "Бог – это Природа".

Со Средними веками, с вашего позволения, на этом и покончим.

3. Механистическая картина мира

После создания Ньютоном с коллегами классической механики, у многих возникла мысль, что мироздание построено. Ничего больше, кроме простых законов механики, мир не содержит. Дошло даже до так называемого вульгарного материализма – человек со всякими там его душами, сознаниями, мышлениями и т.д. стал считаться всего лишь механической системой.

Мир оказался полностью детерминированным. Если бы кто-нибудь мог описать состояние всей Вселенной в какой-то момент времени, то можно было бы получить ее состояние и в любой последующий момент времени.

Теория мироздания согласно этой картине мира – это материя разного рода и описывающие ее поведение законы механики. Материя взаимодействует посредством сил - мгновенно. Характер сил – известен. Пространство и время – абсолютны. Все. Просто и наглядно.

4. Электродинамическая картина мира

А дальше все пошло не совсем по плану. Обнаружился огромный класс явлений, которые не описывались механикой Ньютона. Стремительное изучение этих явлений на протяжении 19 векa привело к математической формулировке законов электромагнетизма.

Мироздание немного усложнилось, но не очень сильно: мир – это материя разного рода и описывающие ее законы механики Ньютона и электродинамики Максвелла. По-прежнему есть силы. Силовое взаимодействие осуществляется мгновенно. Свет – всего лишь волна в особой среде, заполняющей все пространство, – эфире. Время и пространство - абсолютны. Все. Чуть сложнее, но также наглядно. Мир по-прежнему оставался детерминированным, ясным и понятным среднестатистичекому человеку.

И вот начался двадцатый век...


Часть 3. РЕВОЛЮЦИЯ В ФИЗИКЕ

Как было отмечено в прошлой части, к концу 19 века картина мира была более или менее понятна. Имеются тела, состоящие из неделимых корпускул, взаимодействующие силами тяготения Ньютона. Некоторые тела еще и заряжены, так что имеется целый класс электромагнитных явлений, который описывается уравнениями Максвелла. Свет – всего лишь волна в особой среде, заполняющей все пространство, и называемой эфиром.

Но экспериментальная техника, да и теоретическое развитие физики и математики, не стояли на месте. И вот, на рубеже 19 и 20 веков, физика столкнулась с рядом результатов и наблюдений, никак не вписывающихся в существующую парадигму. Проблем этих (разумеется, чисто опытных) было много. Остановимся для порядка на некоторых из них.

1. Проблема устройства атома

После того, как в конце 19 века был открыт электрон и, следовательно, сложное строение атома, сразу была предложена модель его устройства. Модель эта (модель Томсона) была интуитивно понятна и казалась верной. Атом представлялся в виде положительно заряженного шара с вкраплениями в него электронов. Сам Томсон признавался, что эта модель (а она главенствовала в науке более двадцати лет) родилась ему в тот момент, когда жена подала ему приготовленный ею пудинг с изюмом, что еще раз доказывает важность правильного выбора жены физиком.

Многочисленные опыты, которые были проведены (главный из них – опыт под руководством Резерфорда, который умудрился проспать начало эксперимента) опровергли эту модель. Согласно экспериментам, атом должен был содержать очень малую (в сотни тысяч раз меньше предполагаемого размера атома) положительно заряженную область. Единственной пригодной моделью, предложенной вскоре Резерфордом, оказалась модель атома в виде маленького положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него (словно планеты) электронов.

Но возникла жуткая проблема. Согласно классической физике, вращающийся по окружности заряд излучает (что было многократно экспериментально подтверждено). Вращающийся в атоме электрон также должен излучать, падая на ядро. Время жизни атома Резерфорда должно быть настолько мало, что само существование атомов во Вселенной выглядит крайне сомнительным.

2. Ультрафиолетовая катастрофа

Разработанная в конце 19 века теория теплового излучения, основанная на классических воззрениях, привела к чудовищному результату. Интенсивность теплового излучения тела должна быть распределена так, что она растет с уменьшением длины волны. Любое тело должно излучать (и это действительно имеет место), причем излучать, в основном, в ультрафиолетовой области и даже, вообще говоря, дальше – в рентгене. В природе такого казуса, разумеется, не наблюдалось. Обычные тела, нагретые до комнатной температуры, излучали преимущественно в инфракрасной области, но никак не в ультрафиолетовой. Проблема эта настолько впечатлила физиков, что они обозвали ее катастрофой.

3. Проблема фотоэффекта

Открытое в конце 19 века явление фотоэффекта отличалось необъяснимыми свойствами. Действительно, какой бы интенсивности мы не брали свет (хоть такой, что начиналось плавление), но фотоэффект не начинался, если длина света была больше некоторой определенной длины. А как только мы брали свет меньшей длины, то даже самая его ничтожная интенсивность приводила к фотоэффекту.

Наличие этой граничной длины волны ставило в ступор физиков. Действительно, какая разница, какая у света длина волны. Главное – вкачать в металл побольше энергии, чтобы начался фотоэффект. Металл был категорически с этим не согласен: для начала фотоэффекта его нисколько не интересовала суммарная энергия падающего света, а интересовала только его частота.

4. Дифракция электронов

Если на пути пучка электронов поставить преграду с щелью, то на экране за этой преградой образуется пятно, повторяющее форму щели, и которое оставляют попадающие на экран электроны. Все ясно.

А теперь возьмем преграду с двумя щелями. На экране должны увидеть два пятна от электронов? Ни фига! На экране мы увидим дифракционную картину – целый набор полос. Как будто это не электроны летели сквозь щели, а волны какие-то!

А может быть, все дело во взаимодействии электронов в пучке друг с другом? Будем пропускать электроны через две щели по одному. Пульнули электрон. Он попал в какую-то точку на экран. Через минуту (час, день, год) пульнули второй электрон. Он попал в какую-то другую точку на экране. И так далее. Будем пулять электроны по одному до посинения, или до обеда, кому как нравиться. Что мы увидим в этом случае? Две одиночные полосы? Неа. Мы снова увидим дифракционную картину! Остается ощущение, что электроны сами по себе обладают волновыми свойствами. Сказать, что физики офигели от такого вывода, значит ничего не сказать.

5. Неинвариантность уравнений Максвелла преобразованиям Галилея

В конце 19 века Максвеллом были сведены воедино экспериментальные работы Кулона, Ампера, Фарадея и других физиков и сформулированы законы классической электродинамики. Но вот какая сложилась незадача – уравнения Максвелла оказались неинвариантны преобразованиям Галилея. Ну и что с того, спрсите вы. Ну и неинвариантны и ладно. А дело в том, что какое-то явление (например, электрический ток) будет разным в разных системах отсчета. То есть если я стою относительно лампочки – она согласно моим уравнениям должна гореть ослепительно ярким светом, а если я еду относительно лампочки, то она согласно этим же законам светить никому не обязана. Парадокс? Естественно, парадокс. Что-то надо было делать. Для начала покрутил-повертел Лоренц и нашел преобразования, относительно которых уравнения Максвелла оказываются инвариантны. Они хоть и не намного, но посложнее галилеевых. Покрутить-то он покрутил, но проблема осталась.

В конце концов физики пришли к выводу, что вариантов-то, собственно говоря, два:

1. Преобразования Галилея и уравнения Ньютона верны, а не верны уравнения Максвелла. Несмотря на их всестороннюю экспериментальную проверку.

2. Уравнения Максвелла верны, но не верны уравнения Ньютона и преобразования Галилея. Этот шаг тоже фиговый, ибо совершенно не наглядный. Как это – уравнения Ньютона не верны? Вы совсем там с колокольни рухнули, что ли? Да и к тому же этот сценарий требовал равенства скорости света во всех системах отсчета, что тоже не сахар.

Короче говоря, требовался опыт, опыт и еще раз опыт.

Эти (и многие другие) проблемы поставили классическую физику в тупик. Выйти из тупика могла, по-видимому, только коренная ломка обыденных человеку представлений. Что и произошло в начале 20 века с созданием релятивистской механики и квантовой механики.

В рамках новой физической парадигмы указанные проблемы довольно просто разрешаются.

1. Атом не излучает в стационарных состояниях. Переход из одного состояния в другое осуществляется скачком путем передачи атома (или атомом) порции энергии – кванта.

2. Свет излучается атомами твердого тела порциями – фотонами света.

3. Распространение света в пространстве также можно представить в виде потока фотонов. Поглощение телом света – это поглощение фотонов. Если энергии фотона достаточно для перевода атома на следующий энергетический уровень, то это может произойти.

4. Элементарные частицы, атомы, да и любые тела, помимо своих корпускулярных свойств, проявляют также волновые свойства.

5. Уравнения Ньютона и преобразования Галилея верны лишь при малых скоростях. В общем случае эти уравнения являются частным случаем более общих преобразований Лоренца и релятивистской механики.

Многочисленные эксперименты подтвердили высказанные воззрения. На настоящий момент нет ни одного опровержения релятивисткой и квантовой механики. Это не означает, что они – истина в последней инстанции. Разумеется, они легко встраиваются как составные части более общих теорий (об этом дальше).


Часть 4. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Пришло время поговорить о современной картине мира. Вынужден сразу предупредить, что изложение этого вопроса будет несколько схематичным, отражающим лишь основные моменты. Тем не менее, этого вполне достаточно для того, чтобы сложилось какое-то представление о мироздании.

Итак, Вселенная существует независимо от нас, причем она не существует неподвижно. Наоборот, она изменяется, эволюционирует, и, кроме того, еще и расширяется, причем расширяется ускоренно, и это – экспериментальный факт последних десяти лет. Что значит расширяется? Это значит, что любые два объекта во Вселенной удаляются друг от друга, и удаляются они ускоренно.

Вселенная материальна. Материя во Вселенной разделена на три вида:

1. Видимое вещество, представляющее собой элементарные частицы (образующие в том числе атомы и молекулы). Элементарные частицы образуют так называемую иерархию элементарных частиц, соответсвующую общепринятой (стандартной) модели. Выделяют лептоны, адроны и другие частицы. Различных типов элеменетарных частиц, в принципе, не так много – имеется всего 12 фундаментальных элементарных частиц. Видимое вещество составляет менее 5% от массы всей Вселенной.

2. Так называемая темная материя. Ее введение потребовалось из-за экспериментально обнаруженного наличия огромной массы в каждой Галактике, которая была невидима. Наличие темной материи – факт экспериментальный. По всей видимости, темная материя представляет собой некоторые частицы, взаимодействующие с веществом только лишь посредством гравитационных сил. Обнаружить частицы темной материи настолько сложнее по сравнению с обнаружением нейтрино, насколько в свою очередь нейтрино обнаружить сложнее, например, протонов. Масса темной материи – более 20% от всей массы Вселенной. Предполагают, что частицы темной материи будут обнаружены в ближайшие 15-20 лет.

3. Так называемая темная энергия. Введена первоначально для объяснения имеющегося ускоренного расширения Вселенной. Согласно общепринятой модели темная энергия бесструктурна, равномерно заполняет всю Вселенную, проявляется наличием давления на материю, что приводит к ускоренному удалению друг от друга всех объектов Вселенной. Темная энергия – это около 70% массы Вселенной. Эксперименты, проведенные в 2000-х годах (они продолжаются) убедительно доказали наличие темной энергии и позволили записать для нее уравнение состояния. Решающий эксперимент, который по всей видимости будет проведен в ближайшие 20-30 лет, будет заключаться в прямом силовом измерения действия темной энергии. Для справки: два нейтральных атома водорода, удаленные от других частиц, будут взаимодействовать только гравитационно. Оказывается, что если поместить эти атомы на расстояние примерно 1 м друг от друга, то сила гравитационного взаимодействия будет уравновешена силами давления со стороны темной энергии. Проведение такого эксперимента усложняется тем, что оно требует изолированности атомов и измерения малых сил. Некоторые предлагают называть темную энергию "эфиром", однако это неверно. Эфир имеет четкое определение как среда переноса электромагнитного взаимодействия. Однако такая среда до сих пор не обнаружена даже в косвенных экспериментах, в отличие от темной энергии, экспериментально обнаруженной в таких экспериментах.

Все физические явления во Вселенной обусловлены взаимодействием материи друг с другом. Выделяют 4 типа такого взаимодействия:

1. Сильное взаимодействие. Имеет место между кварками. Характерное расстояние действия сил – 1 фм. 1 фм соответсвует размеру ядра.

2. Электромагнитное взаимодействие. Имеет место между частицами, несущими электрический заряд.

3. Слабое взаимодействие. Ответсвенно за распады частиц, взаимодействие нейтрино с веществом. Действует на расстояних порядка 0,001 фм.

4. Гравитационное взаимодействие. Имеет место между всеми частицами с ненулевой массой.

Взаимодействие осуществляется посредством полей. Каждому взаимодействию, вообще говоря, можно приписать свое поле. Взаимодействие осуществляется с помощью частиц-переносчиков:

1. Частица гравитационного поля – гравитон. Обнаружение гравитона – сложная экспериментальная проблема. Тем не менее, в ближайшие 20 лет она, по-видимому, будет решена.

2. Частицы сильного поля – глюоны.

3. Частица электромагнитного поля – фотон.

(О частице слабого взаимодействия говорить не буду по причине, ясной из дальнейшего).

Каждое взаимодействие, рассматриваемое как независимое от другого, вообще говоря, требует для своего описания отдельной теории. Так как в общем случае физические величины квантуются, а пространственно-временные отношения описываются релятивистской механикой, то теории соответсвующих взаимодействий должны быть релятивистскими квантовыми теориями. В настоящий момент полностью разработана релятивистская квантовая теория электромагнитного взаимодействия. Теория гравитации имеет несколько проблем, но и здесь достигнуты значительные успехи. Теория сильного взаимодействия разработана наиболее слабо ввиду значительных экспериментальных и теоретических сложностей.

Вроде бы, мы имеем вполне стройную картину и программу действия на будущее. Но картина эта имеет массу вопросов, которые, разумеется, решаются физиками. Например:

1. Можно ли объединить все взаимодействия в одно? Создать более простую, элегантную и интуитивно более привлекательную картину?

2. Поля квантуются. А как вообще можно интерпретировать квантовую механику? Как можно строить квантовые теории поля, имея неоднозначный взгляд на квантовую механику?

3. А что такое время? Стрела времени? Как это понятие встраивается в картину мироздания?

4. Можно ли объяснить гравитацию или электромагнетизм простой (например, механической) моделью?

5. Как началась Вселенная и начиналась ли? Был ли Большой взрыв?


Часть 5. НА ПУТИ К ЕДИНОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ

Итак, создание теории мироздания требует ответа на несколько важнейших вопросов. И первый из них:

Можно ли объединить все виды взаимодействия в одно, фундаментальное взаимодействие?

На этот вопрос необходимо ответить, если мы собираемся строить теорию мироздания.

А откуда, собственно говоря, этот вопрос возникает? С какой стати взаимодействие материи сводится к одному фундаментальному взаимодействию? Ответ прост: мы считаем, что в основе взаимодействия материи друг с другом должны лежать простые принципы (о том, так ли это на самом деле – в одной из следующих частей).

К счастью, в ответе на поставленный вопрос достигнуты значительные успехи. Можно сказать, остался последний штрих. Но обо всем по порядку.

Этап первый (1920-е – 1950-е гг.). Первые попытки

После того, как стало ясно (начало 20 века), что электромагнетизм и гравитация – явления разного вида, и взаимодействие материи было разделено на гравитационное и электромагнитное, появились первые попытки объединения этих сил. Обычно их связывают с именем Эйнштейна, хотя этим занимались и другие физики. Все оказалось тщетно. Ситуация усложнилась тем, что коллекция взаимодействий пополнилась еще сильным и слабым взаимодействиями.

Этап второй (1960-е – 1980-е гг.). Электрослабое взаимодействие

В шестидесятые годы Вайнбергу, Глэшоу и Саламу удалось объединить электромагнитное и слабое взаимодействия в одно – электрослабое взаимодействие. Согласно созданной теории, переносчиком слабых взаимодействий является группа частиц, названных промежуточными векторными бозонами (фотон, кстати, тоже векторный бозон).

Промежуточные бозоны были обнаружены в 1982 году в ЦЕРНе на протон-антипротонном коллайдере. Масса обнаруженных бозонов совпала с теоретической. Также был исследован распад промежуточных бозонов, продукты которого также были предсказаны теорией.

Таким образом, слабое взаимодействие и электромагнитное взаимодействие оказались сторонами одного взаимодействия, переносчиками которого оказались векторные бозоны – фотон и промежуточные бозоны. На низких энергиях электрослабое взаимодействие сильно различается в зависимости от процесса. В ряде случаев поэтому говорят об электромагнитном взаимодействии, а в ряде случаев – о слабом. Аналогией такому проявлению электрослабого взаимодействия может служить свет, который в ряде опытов ведет себя как волна, а в других случаях – как частица. На высоких энергиях электрослабое взаимодействие ведет себя как единое целое: выделить из него "электромагнитную часть" или "слабую часть" уже невозможно.

Этап третий (1970-е – ...). На пути к Великому объединению

Следующий шаг – объединение электрослабого и сильного взаимодействий. Важность этого шага настолько велика, что физики дали программе по постройке единого электрослабосильного взаимодействия название Великого объединения.

А что на практике? А на практике все не так плохо. Существуют несколько конкурирующих моделей единого взаимодействия, со своими плюсами и минусами. Наиболее предпочтительной из них в настоящее время является так называемая Стандартная модель. Я, к сожалению, не имею никакой возможности лезть в дебри и сколь-либо подробно излагать Стандартную модель. Скажу лишь, что в рамках этой модели все вещество разделено на 12 типов частиц, а сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия описываются с единой точки эрения – с помощью стандартного фундаментального взаимодействия.

До настоящего времени все эксперименты подтверждают Стандартную модель. Без всякого сомнения, решающими для этой модели станут два опыта, в случае успеха убедительно ее подтверждающие и достраивающие последние кирпичики теории:

1. Опыт по распаду протона. Теория дает для протона оценку жизни в 10^30 лет (оценка жизни вселенной 10^10 лет). Эксперимент, который может быть поставлен по детектированию распада протона, должен фиксировать распад одного протона в кубическом метре воды за год (именно столько их там и должно происходить). Пока это немыслимо, однако в ближайшие 30-40 лет такой эксперимент вполне возможен.

2. Опыт по обнаружению бозона Хиггса. Бозон Хиггса – это та частица, которой не хватает для полной законченности Стандартной модели. Ее экспериментальное обнаружение станет последним штрихом в стройной конструкции элементарных частиц, составляющих материю. Одна из целей Большого адронного коллайдера – детектирование этой частицы.

В целом, можно сказать, что объединение слабого, электромагнитного и сильного взаимодействий выполнено. Во всяком случае, теоретически, и почти полностью – экспериментально. Остающиеся решающие эксперименты должны подтвердить существующую конструкцию. Даже в случае опровержения (бозон Хиггса и распад протона обнаружены не будут) Стандартная модель будет являться важным звеном в Великом объединении, которое будет продолжено с новыми идеями (что само по себе интересно), учитывающими факт необнаружения предсказываемых явлений. Повторюсь, что пока нет никаких оснований сомневаться в положительном исходе опытов и подтверждении Стандартной модели.

Является ли Стандартная модель просто математической конструкцией, каким-то образом описывающей реальность, или же она есть результат глубоких основополагающих принципов природы, – об этом в одной из следующих частей.

Этап четвертый (1970-е – ...). Теория всего

Финальный аккорд в объединении взаимодействий – сведение их к одному (фундаментальному) взаимодействию. Создание "Теории всего" требует подтверждения какой-либо из теорий Великого объединения (например, Стандартной модели – см. выше) и построения квантовой теории гравитации.

Кандидатами на роль "Теории всего" могут являться обобщения теории струн, петлевой теории, теории Калуцы-Клейна, теории Лиси и др. Они сложны и поэтому я не буду заострять на них внимание. Скажу лишь, что имея множество успехов, каждая из них имеет и недостатки. Главным их недостатком является то, что они не очень строго определяют характеристики наблюдаемой Вселенной. Например, многие теории квантовой гравитации допускают существование вселенных с произвольным числом измерений или произвольным значением космологической постоянной и т.д.

Ясно одно: пока не будет внятной квантовой теории гравитации, объединение всех взаимодействий в одно вряд ли возможно.

Будет ли "Теория всего" истиной в последней инстанции в физике? Разумеется, нет. Более подробно об этом – в одной из следующих частей.

Вместо вывода: схема пути к единому взаимодействию



Продолжение следует...