3. Природа вещей

В современной физике почти все ключевые концепции и теории так или иначе оказываются перегруженными математикой и в конце концов «тонут» в ней. Нередко суть этих теорий совсем отрывается от физической реальности и сводится к сугубо математическим манипуляциям. Например, развитие единой теории поля в духе общей теории относительности давно уже стало чистой геометрией многомерных пространств, а ряд направлений квантовой физики свелся к поиску решений тех или иных алгебраических уравнений. При этом под большим вопросом остается не только экспериментальное обоснование подобных теорий, но и наличие в них хоть какого-то физического (а не математического) смысла.

Все эти обстоятельства несут в себе важный негативный момент. Дело в том, что любая физическая теория строится на основе тех или иных предположений, гипотез или исходных принципов, каждый из которых, вообще говоря, может оказаться неверным, приближенным или ограниченным. Это может потребовать последующего расширения, видоизменения или усовершенствования теории. И пока мы находимся в рамках наглядного понимания физического смысла изучаемых явлений, совершенствовать базовые принципы и модифицировать физическую теорию несложно. Однако как только мы переходим в область математической физики, исходные принципы приобретают статус непогрешимых постулатов или аксиом, менять которые ни в коем случае нельзя, так как это оказывается губительным для всей теории.

Например, отказаться от принципа эквивалентности инертной и гравитационной масс в рамках ньютоновской механики довольно просто. Если для этого есть логические или экспериментальные основания, то в одних формулах (второй закон Ньютона) можно использовать инертную массу, а в других (закон всемирного тяготения) — гравитационную массу. Величины этих масс в одних условиях могут совпадать и сливаться в единую величину — просто массу, а в других условиях — нет. Несколько сложнее разделить два типа масс в теоретической механике, построенной уже не на наглядном описании классического движения, а на математическом принципе наименьшего действия и других формальных приемах. Однако для общей теории относительности и всех ее модификаций, которые в большей степени являются не столько физическими, сколько геометрическими теориям, нарушение принципа эквивалентности в каком бы то ни было виде оказывается фатальным. Получается, что принцип эквивалентности из физической гипотезы, обоснованной экспериментально только в пределах Земли, только в определенных условиях и только с конечной точностью, превратился в незыблемый математический постулат, аксиому, запрещающую природе вести себя по иному.

Это лишь один из многочисленных примеров того, как физическая гипотеза или предположение времен становления науки превратилась в непогрешимую неизменную догму, вместо того чтобы модифицироваться и развиваться адекватно развитию физики. В этом свете полевая физика имеет важное преимущество — отталкиваясь от общеизвестных физических принципов, составляющих фундамент современной физики, она позволяет развить новое понимание, которое приводит к почти полной замене всех этих исходных принципов!

Несмотря на наличие строгого математического аппарата, в полевой физике первостепенная роль отводится все же пониманию физического смысла и внутренних механизмов изучаемых явлений и процессов. Поэтому сейчас мы сделаем краткий обзор физической картины Мира, которая вырисовывается в процессе построения полевой физики на основе озвученных в предыдущих разделах тезисов и формул, а также содержания книги «Полевая физика или как устроен Мир?».

Природа массы и заряда

Ответить на вопрос о том, что же является наиболее важным, кардинальным или даже самым революционным в рамках полевого подхода непросто — возможных точек зрения может быть несколько. И все же мне кажется, что наиболее существенным оказывается вывод о том, что материальные объекты как таковые не обладают никакими «врожденными» внутренними свойствами. Проще говоря, в полевой физике любой изолированный объект (или частица) не обладает ни массой, ни зарядом, ни скоростью, ни энергией, ни какой-либо иной характеристикой, а, следовательно, и сам изолированный объект в полевой физике просто лишен смысла.

Современная физика, напротив, очень любит рассматривать изолированные объекты, как некий наиболее упрощенный пример. При этом изолированному объекту (или частице) приписываются «врожденные» внутренние характеристики, данные как бы «свыше» — объект имеет некую массу (или массу покоя) m, заряд q и т.д. Однако вопросы о том, почему у объекта есть такие свойства и почему масса, заряд или какая-то другая характеристика имеет определенное значение, ставят современную физику в тупик и носят статус непознаваемых. Более того, попытка приписать изолированному объекту местоположение или скорость приводит к проблеме относительности (произволу в определении координат и скоростей), выделенному характеру инерциальных систем отсчета и множеству других логических сложностей, споры в отношении которых не утихают и по сей день.

В рамках полевой физики имеют смысл как минимум два разных объекта, которые взаимодействуют друг с другом посредством поля или полевой среды. При этом все свойства объектов оказываются динамическими, приобретенными, внешними, причем эти свойства характеризуют не столько сами объекты по отдельности, сколько их взаимодействие или связывающую объекты полевую среду. Так свойство заряда объекта q, а точнее произведения зарядов qQ двух взаимодействующих объектов, оказывается характеристикой величины их полевой связи. Это коэффициент в функции полевой связи W(R) объектов, которая в классической интерпретации имеет смысл потенциальной энергии взаимодействия (R — расстояние между объектами):

Масса m каждого объекта также определяется величиной взаимодействия между ними:

и оказывается тем больше (по абсолютной величине), чем сильнее связаны объекты, и чем сложнее изменить характер их движения.

Подобная логика применяется для описания и других свойств материальных объектов. Она приводит к пониманию того, что все свойства объектов в зависимости от внешних условий и воздействий могут меняться, причем довольно существенно. Это хорошо видно на примере массы. Согласно полевой физике неизменная положительная классическая масса (или масса покоя) возникает у объектов на Земле за счет взаимодействия с интенсивным гравитационным полем Вселенной (глобальным полем), которое в рамках сравнительно небольших размеров Солнечной системы можно считать примерно постоянным. Однако в других областях космоса, где интенсивность глобального поля другая, массы всех объектов, и в том числе, массы покоя элементарных частиц будут совсем иными. А изменение масс объектов за счет влияния сильных локальных полей, согласно полевой физике, численно совпадает с релятивистской зависимостью массы от скорости.

Более того, в полевой физике отсутствует проблема относительности, а также проблема выделенного положения инерциальных систем отсчета. В силу того, что имеет смысл взаимодействие как минимум двух объектов, расстояние между ними и их относительная скорость оказываются объективными ориентирами. А в системе отсчета, связанной с одним из взаимодействующих объектов и получившей название предпочтительной системы отчета, уравнение движения имеет наиболее простой вид. Частным случаем этого принципа является понятие инерциальной системы отсчета — совокупность источников глобального поля, определяющих основную часть массы всех объектов на Земле, задает выделенный класс систем отсчета, предпочтительных для механики.

Полевая физика и фундаментальные физические принципы

В результате полевая физика меняет практически все фундаментальные физические принципы и понятия, сложившиеся еще в рамках классической механики на заре становления науки. В полевой физике они принимают совершенно иной смысл:

– Закон инерции
Тело, предоставленное самому себе, будет двигаться равномерно и прямолинейно не по отношению к пространству как такому и не по отношению к инерциальной системе отсчета, а по отношению к источнику своей массы — совокупности основных гравитирующих объектов нашего Мира. Более того, это движение будет равномерным и прямолинейным только в малой области космоса, в пределах которой величину потенциала глобального поля можно считать примерно постоянной. Если же движение происходит в области космоса с неоднородным потенциалом глобального поля, то масса тела, а, следовательно, и его скорость будут меняться по мере движения, причем без какого-либо влияния внешних сил (полевой аналог реактивного движения).

– Понятие инерциальной системы отсчета
В системе отсчета, связанной с источником поля, уравнение движения исследуемого тела является наиболее простым. В силу того, что основную часть массы всех тел на Земле создает взаимодействие с глобальным полем, совокупность его источников создает предпочтительную (инерциальную) систему отсчета, которую в некотором приближении можно связать с Землей, пренебрегая ее движением и вращением. Однако если источников поля несколько и они движутся неодинаково, то инерциальной системы отсчета не существует в принципе — в любой системе отсчета следует учитывать те или иные силы инерции в согласии с обобщенным полевым уравнением движения.

– Принцип относительности
Любое движение, как поступательное, так и вращательное, может быть только относительным и происходит не по отношению к пространству как таковому или к выбранной системе отсчета, а по отношению ко всем остальным объектам во Вселенной. При этом любое состояние движения тела по отношению к другим телам (источникам поля) можно логически и экспериментально отличить от состояния покоя относительно них. Иллюзия абсолютного характера ускоренного или вращательного движения возникает из-за того, что обычные силы инерции (силы инерции первого рода) в земных условиях всегда имеют ощутимую величину, и могут быть исключены только в особых условиях. В свою очередь, иллюзия неразличимости равномерного прямолинейного движения и состояния покоя относительно других объектов связана с тем, что в земных условиях исчезающее малы возникающие в этом случае силы инерции второго рода (силы инерции, связанные с переменным характером масс объектов).

– Понятие массы
Масса (масса покоя) тела не является его внутренней мерой количества материи (энергии) и не заключена внутри тела. Масса тела является внешней характеристикой, показывающей, как сильно тело связано с источниками полей, и насколько сложно из-за этих связей изменить характер его движения. Величина массы тела определяется формулой полевой массы.

– Принцип эквивалентности
Инертная масса (масса) тела и его гравитационная масса (гравитационный заряд) являются принципиально разными физическими характеристиками. В силу того, что инертные массы всех тел на Земле определяются глобальным гравитационным полем, возникает иллюзия равенства инертной массы всех тел их гравитационным зарядам. Однако в разных областях космоса из-за разной величины глобального поля соотношение инертной и гравитационной масс одного и того же тела будет различным. Более того, отклонение от принципа эквивалентности может быть зарегистрировано в земных условиях, если часть инертной массы тела будет создана полем иной природы, например, электрическим.

Это, пожалуй, наиболее яркие и значимые физические принципы, которые приобретают в полевой физике принципиально иное значение. Однако есть и немало других, не менее важных принципов или понятий, смысл которых в полевой физике кардинально меняется. Например, претерпевают серьезные изменения традиционные представления о поле, корпускулярно-волновом дуализме, принципе суперпозиции и законе обратных квадратов. Об этом также имеет смысл упомянуть вкратце.

Поле и полевая среда

В отношении традиционной теории поля полевая физика приводит к не менее значимым переменам, чем в классической механике. Пожалуй, наиболее существенным является вывод о том, что материальные объекты или частицы не создают поля и не действуют друг на друга. Согласно полевой физике, существует полевая среда — реальная сущность, которая связывает все материальные объекты и обуславливает их взаимодействия и свойства. Проще говоря, в полевой физике поле из вспомогательного понятия — заданной в пространстве и времени математической функции превращается в объективную физическую сущность, подверженную собственной динамике в согласии со своими внутренними законами.

Взаимодействие объектов или частиц в полевой среде можно продемонстрировать на примере плавающих в воде резиновых шаров. Каждый шар своим движением возмущает воду, эти возмущения в виде волн достигают другого шара и влияют на характер его движения. В результате с течением времени шары могут или сближаться, или удаляться, или двигаться друг по отношению к другу как-то иначе. Более того, собственное движение воды, например, течения или стоячие волны, возникающие в условиях ограниченности водоема, могут оказывать дополнительное влияние на движение шаров.

Эти, казалось бы, философские умозаключения имеют множество ощутимых физических результатов. Например, полевая физика опровергает ключевую гипотезу классической теории поля, согласно которой поля создаются только источниками и никак не зависят от наличия и характера движения исследуемой частицы (объекта). В полевой физике доказывается, что поле (динамика полевой среды) в равной степени зависит и от источников и от исследуемой частицы (объекта), то есть исследуемый объект всегда по совместительству является еще и одним из источников. Более того, механизм взаимодействия материальных объектов посредством полевой среды (показанный выше на примере плавающих в воде шаров) математически описывается в рамках полевого уравнения движения, которое является ядром полевой механики.

Изменение подхода к понятию поля позволяет показать, что именно эта проблема стала причиной возникновения противоречий между классической механикой и электродинамикой на рубеже XIX и XX веков, потребовавших создания специальной теории относительности. Не вписывающееся в классическую электродинамику влияние исследуемой частицы (объекта) на поле было введено в физику искусственно, во-первых, в виде преобразований Лоренца, во-вторых, в виде роста массы со скоростью. В полевой физике доказывается, что небольшие корректировки классической электродинамики в рамках озвученной выше логики позволяют гораздо проще и нагляднее получить все результаты теории относительности, оставаясь в рамках классических представлений о пространстве и времени.

Примечательно, что замена вспомогательного математического понятия поля на физическое понятие полевой среды, способной принимать непосредственное участие во взаимодействии и движении объектов, позволяет естественным образом ввести в классическую теорию поля квантовые эффекты. Согласно полевой физике, пока объектов мало, они расположены сравнительно далеко и связаны слабо, полевая среда распадается на практически независимые полевые оболочки отдельных объектов. Эта так называемая модель полевых оболочек соответствует классическому поведению. Однако в условии сильной связи объектов или частиц, заключенных в малой области пространства, следует рассматривать модель единой полевой оболочки.

Полевая физика показывает, что в этих условиях возникают коллективные эффекты, а также дискретный спектр ряда характеристик движения объектов (частиц). В этом приближении полевая физика позволяет получить большинство базовых соотношений и формул квантовой механики, причем, как и с теорией относительности, все оказывается гораздо проще и нагляднее, а также не требует отказа от классического мировоззрения.

Например, согласно полевой физике, в рамках приближения отдельных полевых оболочек частицы являются определяющими в динамике полевой среды, как корабли в спокойную погоду, каждый из которых возмущает поверхность моря, оставляя свой след. Однако в приближении единой полевой оболочки определяющее влияние на движение частиц оказывает уже полевая среда, подверженная собственной динамике, подобно тому, как в плохую погоду все корабли становятся беспомощными марионетками общих штормовых волн. В результате, в первом случае частица оказывается полноценной корпускулой, а во втором полностью повторяет волной характер движения полевой среды. Согласно полевой физике так возникает иллюзия корпускулярно-волнового дуализма.

Другим важным результатом оказывается утверждение о том, что принцип суперпозиции для полей выполняется только в классических условиях, в приближении обособленных полевых оболочек. Однако при переходе к единой полевой оболочке принцип суперпозиции нарушается и появляется интерференционный член — индикатор квантового поведения. Более того, Ψ-функция квантовой механики во многом оказывается созвучной плотности полевой среды из полевой физики, хотя логический подход и математический аппарат, применяемые к описанию квантовых явлений в полевой физике, совсем иные.

Согласно полевой физике, закон обратных квадратов как для электричества, так и для гравитации выполняется только в классических условиях. В рамках единой полевой оболочки, то есть в малых масштабах, характерных для квантовых эффектов, зависимость силы от расстояния оказывается более сложной. Более того, полевая физика доказывает, что в ядерных масштабах гравитационное поле оказывается не исчезающее малым, как считается в современной физике, а играет не меньшую роль, чем электромагнитное поле, причем совместное действие гравитационных и электромагнитных полей приводит к объективной модели ядерных сил. Проще говоря, в полевой физике отпадает необходимость постулировать существование ядерных сил, как отдельного типа фундаментальных взаимодействий, что также относится и к слабому взаимодействию. Впрочем, это далеко не полный перечень фундаментальных принципов и представлений современной физики, которые испытывают кардинальное изменение при переходе к полевой физике.

На мой взгляд, основная ценность полевой физики заключается даже не в математическом аппарате, не в новых формулах, и не в предсказании новых эффектов, которые можно обнаружить экспериментально. Мне представляется важным, что полевая физика является первой целостной и самосогласованной концепцией, которая показывает, что окружающий нас Мир может быть устроен совсем по иному, нежели люди привыкли верить за последние 500 лет развития науки.