Пролог
или виртуальная реальность
физического мира

Когда начинает казаться,
что все открытия в физике уже сделаны,
на место такой физики
приходит новая Физика.

Что есть реальность?

Это основной вопрос, на который придется отвечать физике в XXI веке. За прежние столетия ученые накопили большой экспериментальный материал, причем все явления и объекты, наблюдаемые в природе или в лаборатории, всегда a priori воспринимались как реально существующие. Например, более сотни элементарных частиц, зарегистрированных в тех или иных условиях, в том числе и крайне искусственных, безапелляционно считаются реальными частицами. Или миллиарды звезд и миллионы новых галактик, уходящие в бесконечность, непременно воспринимаются как реально существующие небесные тела.

А что если большей части всего этого просто не существует? Например, не существует такой частицы как мюон, которая является копией электрона, с той лишь разницей, что имеет примерно в 200 раз большую массу покоя. И живет малые доли секунды. Не является ли мюон ни чем иным, как электроном, только зарегистрированным в особых физических условиях? Когда его масса по определенным причинам оказывается существенно больше, а время жизни мюона — это тот срок, в течение которого электрон пребывает в этом особом состоянии! Создавая иллюзию, что мы увидели новую частицу.

Подобная логика может быть применена практически ко всем тяжелым частицам с небольшим временем жизни. А они как раз и составляют подавляющее большинство известного на сегодня спектра элементарных частиц! И пока современная система представлений об устройстве Мира не способна пролить свет на природу массы и возникновение материи, мы наблюдаем до неприличия длинный список базовых кирпичиков мироздания. И этот список растет с каждым новым экспериментом, так как любой вновь зарегистрированный объект даже со временем жизни на пределе чувствительности измерительных приборов непременно будет объявлен реальной частицей. А потом мы пытаемся скомбинировать все эти частицы и найти в них хоть какую-то систему, подгоняя под нее нашу физику. Даже не подозревая, что никакой системы может и не существовать, как и большей части самих частиц!

А являются ли реально существующими все те космические объекты, которые занесены в современные каталоги? Может быть, далекий квазар есть ни что иное, как свет нашего родного Солнца? Только дошедший до нас не напрямую за 8 минут, а миллионы лет бороздивший глубины космоса, многократно отраженный, искаженный и усиленный — виден нам теперь как странный источник света на краю Вселенной! Если причудливые оптические эффекты вроде миражей можно наблюдать даже на Земле, то чего тогда следует ожидать от космоса?

Впрочем, очень большие и очень малые масштабы являются далеко не единственными источниками иллюзий в нашем Мире. Возьмем, например, столь странное совпадение, как равенство инертной и гравитационной массы всех объектов в обычных земных условиях. По всей логике физики эти две величины характеризуют совершенно разные свойства тел, и не могут быть эквивалентны в принципе. Первая определяет инертность объекта, а вторая — его гравитационный заряд, аналог заряда электрического. Ведь электрический заряд не эквивалентен инертной массе! В чем же тогда причина столь удивительного равенства инертной и гравитационной масс даже в очень точных экспериментах?

Ирония состоит в том, что методика постановки всех экспериментов по проверке принципа эквивалентности требует максимального исключения всех внешних воздействий. Доказательство совпадения двух типов масс в таких условиях равносильно доказательству отсутствия в природе электрических полей как таковых, проведенному внутри мощного металлического экрана. Чем сильнее экранирована установка, тем с большей точностью эксперимент докажет отсутствие электрического поля! Нечто подобное происходит и во всех экспериментах по проверке принципа эквивалентности. Можно доказать, что именно внешние влияния изменяют соотношение масс, и чем сильнее внешнее поле, тем сильнее происходит отклонение!

Другим примером иллюзии является еще один принцип, возникший на заре развития физики и сохранившийся до наших дней. Речь идет о принципе относительности. А именно, об искусственном выделении семейства инерциальных систем отсчета среди всех остальных систем, что всегда казалось ученым более чем странным. Требование того, что все уравнения физики должны иметь в инерциальных системах отсчета одинаковый вид, носит скорее эстетический, чем физический характер. К тому же развитие электродинамики, не соответствующей классическому принципу относительности, должно было бы привести к пересмотру прежних представлений.

И пересмотр произошел. Но в результате него в сегодняшних представлениях сохранились почти все основные гипотезы периода становления классической механики. Принцип относительности и выделенное положение инерциальных систем отсчета, принцип эквивалентности и классическое понятие массы, а также многое другое. Поменялось иное — представление о пространстве и времени, материи и полях. Не исключено, что современные физические представления можно считать истиной в последней инстанции, а самые первые рабочие гипотезы времен становления науки действительно оказались фундаментальными законами природы.

Несколько настораживает другое. Согласно современным научным взглядам, мы живем в Мире, где замедляется время и сокращаются расстояния, просто при переходе из одной системы отсчета в другую. Это плата за принцип относительности. Наш Мир является не трехмерным, а многомерным. Он искривлен, может содержать в себе дыры и сингулярности. Это плата за принцип эквивалентности. Может быть, эти физические аксиомы и стоят того, но это не наш Мир!

Современная физика описывает некое «Королевство кривых зеркал». Оно возникло стихийно в результате «Большого взрыва» из одной точки с бесконечной плотностью — сущностей скорее абстрактных, чем физических. В этом «Королевстве» материя рождается из энергии. Понятия полумистического, несущего в себе оттенок некой всемогущей силы. Материя искривляет пространство и время, которые, вообще говоря, представляют собой вспомогательные сущности, созданные человеком как способ описания явлений. Что-то вроде русского или английского языков. А пространство и время, в свою очередь, управляют движением материи.

«Королевство кривых зеркал» становится еще красочнее, если добавить квантовые представления. Теперь уже не хватает даже длинного перечня элементарных частиц, и появляется необходимость изобрести «частицы» виртуальные. Частицы, которые вроде как и не существуют, но мы их придумали, и они стали играть свою роль в физических процессах. У движения отсутствует траектория, нельзя точно определить положение и скорость частиц, все законы носят вероятностный характер, нарушается причинность. Материя дрейфует как волна, волны становятся материей. Частицы рождаются из пустоты, а потом гибнут в аннигиляции. Появляется множество новых зарядов, правил их комбинаций и законов сохранения. Создается впечатление, что мир современных физических представлений просто чья-то нездоровая шутка. А может быть — шутка злая.

*  *  *

Говорят, начало компьютерной эры сильно изменило нашу жизнь. Мы сетуем на то, что люди дни и ночи напролет проводят за компьютерными играми или бродят по глобальной сети. В результате они отрываются от реальности. Мы видим спецэффекты, созданные на компьютерах, которые так легко принять за чистую монету. Смоделировать, а потом показать на большом экране или в трехмерной голографической проекции можно практически все. Даже воссоздать всю чехарду, описанную несколькими строчками выше. И поверить, что это — реальность.

Так что же есть реальность? Быть может бесконечное звездное небо с миллионами галактик, которое мы видим подняв голову вверх или настроив мощный телескоп, всего лишь красивый спецэффект Творца? А всех этих галактик вообще не существует. Бесконечность — иллюзия. Да и зачем создавать бесконечный космос, если так далеко все равно никто никогда не долетит и не сможет все это «пощупать». Даже свету на это понадобится не один миллиард лет. Разумный программист не стал бы продлевать модель на такие расстояния, а просто «повесил» бы муляж, своеобразный background.

А что же тогда все наши эксперименты? Не более чем замер параметров спецэффектов, которые делают наш Мир красивым и забавным. Но позволяют ли наши эксперименты проникнуть в устройство всего этого механизма? Похоже, что нет. Поэтому вся наша физика носит лишь описательный характер. Мы знаем как протекает явление, но не знаем почему оно так протекает. Мы используем понятия зарядов, массы, силы, материи, но ничего не знаем о природе, стоящей за этими понятиями.

Ричард Фейнман в начале своих известных лекций по физике сравнил наш Мир с гигантскими шахматами, в которые играют боги. А нам же дано лишь наблюдать за их игрой, пытаясь понять правила этой игры. Однако следует признать, что пока люди научились лишь наблюдать как ходят фигуры, оставаясь далекими от понимания того, почему они так ходят. Например, мы можем собрать подробное описание того, как пешка бьет ферзя, красочно размахивая копьем (ведь боги в своих шахматах могут позволить себе яркие спецэффекты), но при этом мы не владеем представлениями о том, как пешке удалось это сделать. И почему ферзь позволил себя убить? Возможно, это была глобальная мировая жертва, позволяющая выиграть партию? Часто из таких опытов мы делаем неверные выводы, что пешка сильнее ферзя.

Несколько подобных примеров из физики мы уже упоминали. Заметив в локальных земных экспериментах примерную пропорциональность между инертной и гравитационной массами, мы возводим эту частность в ранг фундаментального физического принципа и распространяем его на всю Вселенную. При этом мы модифицируем все наши эксперименты так, чтобы никакие внешние факторы не смогли нарушить заветную пропорциональность, и мы убедились бы в ее точности еще больше. Что приводит нас к вере в искривление нашего Мира, согласно основанной на этом принципе теории.

Подобным образом мы создаем веру в выделенное положение инерциальных систем отсчета и распространяем ее на все явления природы, в результате чего искривляем нашу Вселенную еще больше. Потом мы начинаем верить, что существует дуализм волн и частиц, потому что в ряде экспериментов распространение волны создает видимость движения частицы, и наоборот. Мы придумываем антивещество, когда электрон по непонятной нам причине отклоняется в магнитном поле не в ту сторону. Или новую частицу, когда регистрируем тот же электрон в состоянии с большей массой. И таким примерам нет конца.

Получается, что, возведя эксперимент в ранг единственного критерия истины, мы сами стали его заложниками! Заядлый игрок компьютерных игр выглядит неадекватно, если начинает воспринимать буквально все то, что видит на экране, и верить что это — реально. Нечто похожее происходит и с физикой в силу того, что любая видимость протекания процесса в результате эксперимента воспринимается исследователями буквально. Особенно в тех случаях, когда эксперименты косвенные и могут допускать неоднозначную интерпретацию. А также когда закономерности локальных земных экспериментов распространяются на все явления природы в виде фундаментальных физических принципов.

Другими словами, слепая вера в эксперимент в современной физике привела к появлению самых нелепых физических представлений и вере в абсурдные вещи. Забывая при этом, что видимость часто бывает обманчива. Не только в светских вопросах, но и в физических экспериментах.

Так как же отличить реальность от иллюзии? Если даже наш верный слуга — эксперимент — в этом вопросе нам уже не помощник? И это — поворотная точка развития физики и всей науки в целом. По сути, нам следует признать, что описательный период в развитии физики подошел к концу, а прежняя философия и методы исследования уже не могут привести нас к новым результатам. Именно поэтому все чаще можно услышать мнение о том, что все основные открытия в физике уже сделаны, и ожидать новых заметных открытий теперь не приходится.

За несколько веков развития науки накоплено уже достаточное количество экспериментального материала и его дальнейший сбор начинает походить на бессмысленное превышение точности. Как представления Ньютона о пропорциональности двух типов масс, подтвержденные до третьего знака после запятой, не позволили ему пролить свет на природу ни одной из них, так и современные эксперименты с точностью до двенадцатого знака после запятой не сделали природу массы более понятной. Очевидно, что повышение точности этих экспериментов до двадцатого или тридцатого знака после запятой не прольют свет на природу массы, если не существует, прежде всего, идейных соображений на этот счет. Даже неожиданное наблюдение отклонения от пропорциональности будет, скорее всего, воспринято как нарушение точности эксперимента.

Современная физика достигла больших успехов в тех областях исследований, где возможно четко наблюдать явления и измерять их параметры. Однако современная физическая методология оказалась практически бессильной для изучения тех явлений, где невозможно все разглядеть в микроскоп или телескоп, и требуются какие-то иные способы организации мышления и поиска информации. Речь идет, например, о ядерной физике и физике элементарных частиц, об изучении коллективных явлений в сложных системах большого числа частиц, неравновесных процессах, а также о структуре невидимых физических полей и строении Вселенной.

В этих разделах нельзя понять суть физических процессов даже на описательном уровне, продолжая пользоваться старыми методами увеличения точности экспериментов или модернизации математического аппарата. Первое неизбежно приводит к неадекватному удорожанию оборудования, а второе — к бессмысленному наращиванию сложности расчетов. Более того, ни один из этих путей не позволяет заметно продвинуться в ином измерении развития физики — не вширь — к описанию новых явлений — а вглубь — к раскрытию внутренних механизмов, стоящих за видимым поведением объектов. Движение именно в этом направлении делает физику самой актуальной и интересной наукой, позволяющей научиться отличать иллюзию от реальности. А также найти ответы на вопросы об устройстве нашего Мира, и возможно, даже о смысле его и нашего существования.

*  *  *

В процессе развития изложенного мировоззрения и возникла полевая физика. Что же это такое?

Прежде всего, полевая физика — это физика. С гипотезами и доказательствами, формулами и расчетами. Физика, разрушающая один из наиболее распространенных стереотипов нашего времени, и показывающая, что все фундаментальные законы природы можно выразить в четырех арифметических действиях, не прибегая к излишним математическим сложностям. Подобно классической механике, полевая физика сформулирована на языке элементарной математики, доступной даже ученикам старших классов школы, не говоря уже о людях со специальным образованием. Большое внимание уделено наглядному описанию механизмов физических процессов и раскрытию сути понятий, стоящих за расчетными формулами. При этом полевая физика — серьезная научная работа, позволившая шагнуть далеко за передний край современных физических представлений и ориентированная, в первую очередь, на ведущих специалистов.

В терминологии Эйнштейна полевую физику следовало бы считать единой теорией поля. Она обнаруживает глубокую взаимосвязь между электродинамикой, гравитацией и механикой, которую невозможно установить в рамках современных представлений. Проливает свет на природу массы и зарядов, взаимодействий и сил. Естественным образом описывает закономерности квантовой механики, выявляя природу возникновения случайностей и дискретных состояний в непрерывной полевой среде. Позволяет понять строение материи — ядра и элементарных частиц. Пожалуй, в современной физике нет ни одного заметного раздела, который не был бы затронут полевой физикой. С другой стороны, более половины результатов полевой физики являются новыми и вообще неизвестными в современной науке.

Однако полевая физика не есть физика в обычном смысле этого слова. Это иное мировоззрение. Иная философия. Иные принципы. Иные приоритеты. Иная вера. Не только в отношении физики, как науки, но и в отношении жизни человека вообще, его мировосприятия в целом. Это поиск реальности и борьба с иллюзией. Это ломка старых представлений и шквал новых идей. Это нервное напряжение и сильные эмоции. Ко всему этому надо быть готовым. Наверное, кто-то решит для себя, что благо — в неведеньи.

Но возможно, главной особенностью полевой физики является следующее обстоятельство. Вся современная наука строится от малого, к большому, от частного — к общему, от локального — к глобальному. Например, традиционная физика начала развиваться от наблюдения и описания самых простых явлений. Потом произошло расширение представлений из области классических явлений в область микромира и к космическим масштабам. От простых механических закономерностей к тепловым, световым, гравитационным, электромагнитным, атомным, квантовым и другим более сложным эффектам. В этом состоит выражение природы человека, который, начиная со своего ближайшего окружения, постепенно расширяет сферу интересов и обобщает свои представления.

Полевая физика имеет совершенно иной вектор мышления. Она появилась исходя из представлений о нашем Мире как о целостном согласованном механизме. Говоря на языке программирования, речь идет не о подходе пользователя, постепенно осваивающего систему от малого к большому, а о подходе разработчика, изначально задающего структуру и все свойства Системы. Так, полевая физика рассматривает движение и свойства каждого отдельного объекта не как самостоятельного и изолированного, отнесенного к какой-то системе отсчета, а как часть всей остальной Вселенной, как результат влияния всех других объектов физического мира. При таком подходе первостепенное значение приобретает минимальный набор входящих параметров Системы — типов взаимодействий, частиц и констант. А также условия самосогласованного поведения всей Системы и ее граничных условий.

Возвращаясь к шахматам Фейнмана, можно сказать, что полевая физика — это переход от наблюдения за нашим Миром с точки зрения человека к попытке взглянуть на Мир с позиции его Творца. Как следовало бы смоделировать наш Мир, чтобы он приобрел известные нам свойства и знакомый вид? Какие условия и взаимосвязи оказываются при этом необходимыми? Ведь именно они являются фундаментальными физическими принципами. А на их основании уже можно переходить к описанию локальных явлений, благодаря чему становится понятно, как образуются известные нам параметры объектов и взаимодействий – массы, заряды, силы. И какие закономерности действительно являются отражением фундаментальных принципов, а какие — только локальными законами, несправедливо возведенными современной физикой в ранг глобальных принципов.

Полевая физика рассматривает наш Мир, как результат разумного конструирования. Это является тем самым звеном, которое позволяет навести порядок в разрозненном экспериментальном материале и отделить видимое поведение от реального устройства Системы. По сути, вся человеческая наука подсознательно построена на такой своеобразной вере в то, что в основание нашего Мира положен минимальный набор разумных принципов, который управляет всей гаммой наблюдаемых явлений. Прорыв полевой физики связан лишь с осознанием того, что для выявления этих принципов нужно попытаться взглянуть на Систему «сверху», с вершины логики того, кто их заложил. Сохраняя веру в существование разумного начала в нашем Мире, а не стихийности его появления.

Полевая физика не постулирует существование Творца и не опирается на это обстоятельство. А также не имеет никакого отношения к какому-либо религиозному или философскому течению. Напротив, данная книга построена в большей степени по традиционному принципу развития научных представлений — от наиболее знакомых и понятных вещей к новому пониманию. Упомянутое виденье картины Мира формируется на страницах книги постепенно, по мере размещения частей физической мозаики в единое целое. Благодаря тому, что каждый раз чудесным образом находится указатель на местоположение следующей потаенной двери, ведущей к новым открытиям. И это само по себе очень захватывающий процесс.

Но как часто бывает, решить сложную задачу можно только заранее зная ответ. Возможно, натолкнуться на правильное решение и найти выход из вековых парадоксов можно и случайно, но шансы этого гораздо меньше, чем когда заранее знаешь, где искать. Важно понимать, что все яркие догадки, положенные в основу полевой физики и преподнесенные в книге в готовом виде, были найдены именно благодаря изложенному выше мировоззрению. Большинство этих догадок до сих пор остается недоступным ортодоксальной науке, потому что, пользуясь современными взглядами на мироздание прийти к ним практически невозможно. Вот почему, начиная чтение этой книги, следует иметь ввиду представление о нашем Мире, как о целостной логичной системе, результате разумного моделирования. И попробовать представить себя рядом с Творцом, который приступает к проектированию нашей Вселенной!

Можно, конечно, поступить упрощенным образом. Переписать в тетрадку все новые формулы полевой физики и отбросить в сторону всю философию, как ненужные более «строительные леса». И это является гарантией того, что более ни одного серьезного шага вперед сделать не удастся. Доказательством может служить тот факт, что современная наука не способна дать ответы на большинство вопросов, решаемых в полевой физике и имеющих на сегодняшний день статус непознаваемых. Формулы и законы являются лишь следствием положенного в основу полевой физики мировоззрения, позволившего получить все значимые результаты.

*  *  *

И, наконец, последней особенностью данной книги является то обстоятельство, что она суть карта нового материка на глобусе науки, указывающая его местоположение. Первую экспедицию на этот материк мы совершим вместе, следуя этой карте, страница за страницей, глава за главой. Стараясь не сбиться с маршрута, чтобы не запутаться в новых землях, оказавшись там впервые. А в конце путешествия мы поделимся впечатлениями.

Возможно, потом вам захочется еще не раз посетить этот материк самостоятельно. Расширить с помощью него свои представления об устройстве Мира. Внести свой вклад в его изучение. Назвать своим именем новый город или одну из горных вершин на этом материке. Потому что затронутый в полевой физике круг тем, количество новых идей и объем требующих решения задач является достаточным, чтобы обеспечить ученых работой еще как минимум на столетие.

В течение первого путешествия в полевую физику мы не будем далеко отклоняться от основного маршрута. Не станем углубляться в дебри математических расчетов и доказательств. Не станем сильно увлекаться развитием какой-то одной идеи. Не станем прорабатывать все следствия полученных законов и уравнений. Не говоря уже об их применении к широкому кругу прикладных задач. Сейчас нам важно составить первое впечатление о новых землях, набросать основные штрихи их географии и расставить указатели тех мест, где могут скрываться разные интересные вещи. Потом по этим указателям еще не одно поколение талантливых исследователей сможет найти себя и расширить свое понимание устройства Мира.

В этом отношении данная книга есть учебник того, как делать открытия в физике. Где и как искать потаенные двери, ведущие к неизведанным местам. Вот почему более важным в этой книге является даже не тот набор формул, который мы получим, а новое мировоззрение и способ мышления, позволяющие вам продолжить исследования самостоятельно. Или изменить свою жизнь, найдя новые ценности и ориентиры.

А теперь наш корабль отплывает. Открытие нового научного континента начинается.

Добро пожаловать на борт!