Реферат: Кризис классической физики начала XX века: была ли неклассическая физика выходом из него

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Заключение

Итак, в заключение можно сказать, что кризис физики начала XX века и впрямь имел серьёзные теоретические и экспериментальные причины и был связан с несовершенством классической картины мира. Однако эти проблемы объяснялись не ошибочностью классической картины мира, а её неполнотой, её идеализациями и упрощениями, бытовавшими в физике ещё со времён Ньютона (когда они были естественны и необходимы), а также несовершенством представлений о структуре материи, атома, о структуре и природе электромагнитного и гравитационного полей. Поэтому наиболее естественный выход из кризиса состоял бы в устранении идеализаций и более глубокой проработке картины мира. Ведь вся история развития физики показывает, что учёные строят сначала приближённую модель явлений, дают упрощённое описание в рамках некоторых идеализаций (модель планет в виде материальных точек, модель идеально твёрдого тела, модель идеального газа и т.д.), получая решение лишь в виде первого приближения. А затем физики постепенно уточняют это решение, отказываясь от идеализаций и грубых, упрощённых моделей, учитывают большее число факторов. Однако при разрешении кризиса XX века физики пошли не по этому закономерному и естественному пути отказа от идеализаций, а по пути полного отказа от хорошо зарекомендовавшей себя классической физики, с нагромождением вместо неё вороха противоречивых и ничем не обоснованных постулатов и гипотез. Научное сообщество пыталось преодолеть кризис с помощью неклассической науки, путём формального устранения противоречий и абстрактного, феноменологического, поверхностного описания явлений. Учёные абстрагировались от реальной структуры атомов, электрического и гравитационного полей, условившись описывать их как "чёрные ящики", через внешние характеристики с помощью формальных процедур и правил. Вот почему такой формальный путь, неточный и ограниченный, нельзя считать реальным выходом из кризиса.

Более того, этот путь оказался на поверку и не самым логичным, поскольку, во-первых, существовали более простые и последовательные классические теории, направленные на устранение давно известных слабостей и неточностей классической физики, а во-вторых, научное сообщество приняло неклассическую физику во многом ради сохранения того, что в итоге всё равно пришлось отвергнуть. Так, кризис свидетельствовал о ложности концепции эфира, от которой физики не желали отказываться и на которой изначально была основана теория Максвелла. И многие видели именно в теории относительности путь спасения эфира, даже сам Эйнштейн не отрицал эфир и, по сути, как Максвелл, сохранял его в своих уравнениях [13]. Однако в итоге от концепции эфира всё равно отказались, что ставит под сомнение и целесообразность принятия теории относительности. Так же и квантовую физику приняли для того, чтобы спасти планетарную модель атома, чтобы избавиться от бесконечностей и расходимостей, к которым приводила классическая модель. Однако в ходе развития квантовой физики всё равно отказались от планетарной модели атома: сейчас уже нельзя говорить, что электроны движутся по орбитам вокруг ядра. А, следовательно, не было смысла и в принятии квантовой теории. Вдобавок она привела к ещё большему числу расходимостей и бесконечностей, хотя бы в тепловом спектре, где, как в классической физике, получается, что на бесконечной частоте электроны имеют бесконечно большую энергию нулевых колебаний. То есть неклассическая физика не выполнила возложенных на неё функций, ради которых её и приняло научное сообщество. Однако к тому моменту она уже прочно закрепилась в науке и об этих исторических предпосылках неклассической физики забыли.

В целом, принятие неклассических представлений, ломающих прежнюю, прочно устоявшуюся классическую картину мира, во многом напоминает процесс Октябрьской Революции (имевшей с научной революцией общие исторические корни и предпосылки), победившей в эпоху безвластия и в отсутствие серьёзного противостояния, когда были в значительной степени истреблены или ослаблены носители классических традиций, дворянство и интеллигенция. Так же и в физике восторжествовала не сильнейшая, а самая скандальная, радикальная концепция, напрочь отвергавшая классические устои, принципы и тенденции развития физики. Многие отмечали нервную, неспокойную атмосферу того времени, своего рода массовый психоз общества, когда целые народы, сообщества людей и научные круги легко попадали под гипноз новых, революционных идей, начисто лишённых здравого смысла. Этому способствовали и открытые в 1910-1920 гг. некоторые экспериментальные факты, например, искривление световых лучей возле Солнца, а также соответствие измеренного смещения перигелия Меркурия с расчётом общей теории относительности. Однако эти же факты находили простое объяснение и в классической теории Ритца [9, 15, 22]. Но, по иронии судьбы, именно в это время физики отказались от теории Ритца в связи с анализом двойных звёзд, проведённым Де Ситтером. На поверку аргумент Де Ситтера оказался некорректным, и двойные звёзды, как показали уже тогда Э. Фрейндлих и П. Гутник, как раз подтверждали теорию Ритца [8, 13]. Но их аргументы не приняли во внимание, а сам Ритц к тому времени уже умер и не мог ответить на критику. Поэтому все факты с тех пор стали интерпретировать односторонне, лишь с точки зрения теории относительности. А развитие всех альтернативных классических теорий было приостановлено вместе с публикациями по ним, что и позволило физикам нового поколения утверждать, будто лишь неклассическая физика способна объяснить известные явления.

Так и до сих пор все экспериментально установленные факты учёные интерпретируют лишь с позиций квантовой физики и теории относительности, даже если эти факты исходно не вписывались в рамки этих теорий, не могли быть ими предсказаны и даже противоречили им. Как верно замечает Т. Кун, в рамках сложившейся парадигмы уже не факты судят теорию и определяют верна она или нет, а учёные судят факты, рассматривая их сквозь призму своей теории, и определяют, могут ли эти факты войти в осмысленный опыт, интерпретируют их с точки зрения теории, или отвергают как противоречащие теории [31]. И действительно, на данный момент накопилось огромное число фактов, противоречащих неклассической картине мира, но сравнительно легко объяснимых в рамках классических концепций, включая баллистическую теорию Ритца и классическую модель атома [6-9]. Это ещё раз доказывает, что неклассическая физика не устранила кризис, но лишь отсрочила его на неопределённое время. Если провести аналогию, то кризис физики можно сравнить с трещиной в стене, которую, вместо того, чтобы ликвидировать, устранив причину разрастания трещины, просто замазали, закрасили по поверхности тонким слоем шпаклёвки и краски. И если из-за кризиса здание физики нуждалось в капитальном ремонте, то неклассическая физика, предложив формальное поверхностное устранение проблем, была, по сути, лишь косметическим евроремонтом, при котором дефекты не устраняли, а закрывали от глаз накладными стенными панелями, натяжными потолками и наливными полами, в форме искусственных постулатов и дополнительных согласующих гипотез. Поэтому в ближайшее время можно ожидать, что здание физики снова затрещит, и кризис разразится с ещё большей силой, а разрешить его можно будет лишь в рамках классической физики, через вскрытие глубоко скрытых противоречий, которые и привели к кризису начала XX века.

Литература

1. Максвелл Дж.К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.: Техтеоригиз, 1952.

2. Эренфест П. Относительность, кванты, статистика. М.: Наука, 1972.

3. Филонович С.Р. Самая большая скорость. М.: Наука, 1983.

4. Завельский Ф.С. Масса и её измерение. М.: Атомиздат, 1974.

5. Франкфурт У.И., Френк А.М. У истоков квантовой теории. М.: Наука, 1975.

6. Дёмин В.Н., Селезнёв В.П. К звёздам быстрее света. Русский космизм вчера, сегодня, завтра. М., 1993.

7. Дёмин В.Н., Селезнёв В.П. Мироздание постигая… М., Молодая Гвардия, 1989.

8. Fox J.G. Evidence Against Emission Theories // American Journal of Physics, V. 33, №1, 1965, p.1. (см. перевод на www.ritz-btr.narod.ru)

9. Семиков С.А. Баллистическая теория Ритца и картина мироздания. Н. Новгород: Стимул-СТ, 2010.

10. Окунь Л.Б. Понятие массы // Успехи физических наук, 1989, Т. 158, вып. 3.

11. Франкфурт У.И., Френк А.М. Оптика движущихся тел. М.: Наука, 1972.

12. Философский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989.

13. Martнnez A. Ritz, Einstein, and the Emission Hypothesis // Physics in Perspective, 2004, №6, с. 4-28. (см. перевод на www.ritz-btr.narod.ru)

14. Паули В. Теория относительности. М.: Наука, 1991.

15. Ritz W. Њuvres. Paris, 1911. (см. перевод на www.ritz-btr.narod.ru)

16. Орлов И. Основные формулы принципа относительности с точки зрения классической механики // Журнал Русского Физико-Химического Общества Т. XLVI (физ. отдел), вып. 4, стр. 163, 1914 г.

17. Галилей Г. Избранные труды. Т.2, М.: Наука, 1964.

18. Ньютон И. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. М.: Техтеоргиз, 1954.

19. Новая философская энциклопедия в 4-х томах. М.: Мысль, 2001.

20. Розенбергер Ф. История физики. М.-Л.: ОНТИ, 1936.

21. Льоцци М. История физики. М.: Мир, 1970.

22. Роузвер Н.Т. Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна. М.: Мир, 1985.

23. Мюллер М. Шесть систем индийской философии. М.: Искусство, 1995.

24. Бэшем А. Чудо, которым была Индия. М., 2000.

25. Тит Лукреций Кар. О природе вещей. М.: Художественная литература, 1983.

26. Мороз О.П. Свет озарений. М.: Знание, 1980.

27. Пуанкаре А. О науке. М.: Наука, 1983.

28. Крюков П.Г. Фемтосекундные импульсы. М.: Физматлит, 2008.

29. Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. М.: Политгиз, 1965.

30. Вавилов С.И. Ленин и физика. М.: АН СССР, 1960.

31. Кун Т. Структура научных революций. М.: Прогресс, 1977.