Движение. Часть 1
Баланс – модус движения
"Plus ga
change, plus c'est la meme chose" –
"Чем больше все меняется, тем больше
все остается по-прежнему".
Французский афоризм
Генезис вопроса о генезисе движения
По уверениям современной исторической науки, уже первобытных (в хорошем смысле этого слова) мыслителей занимали вопросы происхождения всего сущего.
С одной стороны, в этом нет ничего удивительного, ибо любого, имеющего ум смертного, начинающего думать, додумывая мысли до конца, не может не поражать магичность происходящих событий, и не ужасать слепота собственного ума, не способного предсказать дальнейшее их развитие. И для нас все события абсолютно невероятны, но возможны. И в самом деле: мысленно уйдите минут на десять назад и оттуда попробуйте оценить вероятность того, что вы будете читать эти строки, здесь и сейчас. А ведь вы их читаете! Как учил Аристотель: «Предвиденное невозможно. Непредвиденное возможно для бога».
С другой стороны, честно глядя правде в глаза (или, попросту, на современных людей), нельзя не удивляться тому, насколько древних мыслителей занимали подобные проблемы, и тому – до постановки какой глубины онтологических и эпистемологических вопросов они при этом доходили, какие интересные решения поднятых проблем ими предлагались, на базе весьма скудного эмпирического материала. И всё это при отсутствии источника видимой мотивации. Придётся предположить, - для смертных, знающих о собственном начале и неизбежном конце, процесс поиска «первопричин» - это естественный, сам по себе первичный природный процесс, ибо «природа боится пустоты» и стремится её заполнить тем (первым попавшимся), что рядом с пустотой. Понятно, это приводит лишь к смещению пустоты, что придаёт процессу познания принципиально незавершённый колебательный характер.
При просмотре учения Платона в палеэпистомологическом ракурсе, легко заметить: древние пытались ответить не только на вопрос «почему?», но и «зачем?». А именно: античная мысль включает в понятие причины не логически предшествующий акт (из-за чего), но и цель, назначение (для чего), потому что причина – это некий глобальный принцип существования вещи. Следовательно, желающий найти причину вещи, должен понять, что для неё «наилучшее» (to ariston, to beltiston), то есть её назначение и идеальное устроение. Зная это «наилучшее», легко понять, почему вещь возникает, как существует и отчего погибает. Концепция «блага» Платона.
Зенон, вопреки распространённому мнению, в апориях доказывал не отсутствие движения, а его, движения, - немыслимость. На немыслимость (непостижимость) динамики указывал и китайский мудрец Лао Цзы: «Непостижимое Дэ — это то, что наполняет форму вещей, но происходит оно из Дао. Дао — это то, что движет вещами, путь его загадочен и непостижим».
И Гегелю, видимо, по причине субъекно-объектного характера движения не удалось произвести его «снятия» даже в бесконечных понятиях.
В самом деле, о движении чего-либо мы судим по оставленным этим чем-либо следам - следам, оставленным в нашей памяти. Наша голова - своеобразная «камера Вильсона». Само же движение остаётся вне нашего восприятия. Видимо это естественно, ведь в континууме нет «следующей точки». И расчётливая эволюция подарила нам здесь лишь функцию интерпретатора, но не наблюдателя. Но, как учил Гегель, философия не занимается ничем иным, как переводом представлений в понятия. А понятия, в отличие от представлений, не имеют пространственно-временного определения, они инструмент для «снятия».
Генезис математического движения
Отцом современной науки является Галилей, впервые объединивший математику и эксперимент.
Современные точные науки возникли в результате смещения вопроса с онтологической позиции на гносеологическую. То есть с замены вопроса «что происходит» (метафизика) на вопрос «что нам нужно узнать о том, что происходит». Методологическая подоплёка этого смещения состоит во введении чисел в природу с помощью определённых условных операций. Процесс «оцифровки мироздания» инициировал Галилей. Подход Галилея к постижению природы состоял в том, чтобы получить количественные описания явлений, представляющих научный интерес, независимо от каких бы то ни было физических объяснений. Галилей разделял мнение Птолемея о том, что природа сотворена по математическому плану и решительно отдавал предпочтение поиску математических формул (условных операций), описывающих явления природы. Поначалу возникали вопросы: много ли проку в «голых» математических формулах? Ведь они ничего не объясняют. Тем не менее, именно формулы оказались наиболее ценным на тот момент знанием. Человечество накопило количественное описательное знание и научилось пользоваться им.
Понятно, математические формулы – это не математика, а всего лишь цифровизация. Математизацию естествознания произвёл в своих «Началах» и «Оптике» Исаак Ньютон, истинный математик, сформулировавший
«метод принципов». Его суть: на основе опыта формулируются наиболее общие закономерности – аксиомы (принципы), а из них дедуктивным путем выводятся законы и положения, которые должны быть (в свою очередь) проверены на опыте. Согласие с опытом этих следствий служит гарантией справедливости основных положений теории.
Исаак Ньютон в «Математических началах натуральной философии» ввёл понятие «абсолютного математического времени» через посредство восьми постулатов:
Время существует само по себе и своим существованием не обязано чему бы то ни было в мире.
Ходу Времени подчиняются все тела природы, все физические явления, но сами эти тела и явления не оказывают никакого воздействия на ход Времени.
Все моменты Времени равноправны между собой и одинаковы: Время - однородно (изотропно).
Ход Времени всюду и везде одинаков.
Ход Времени одинаково равномерен в прошлом, настоящем и будущем.
Время простирается от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперёд в будущее.
Время обладает одним измерением.
Промежутки времени отмеряются, складываются и вычитаются, как отрезки Евклидовой прямой.
И абсолютное математическое пространство он также определил восьмью постулатами, весьма схожими с постулатами абсолютного математического времени. Существенное различие лишь в 7-м постулате: «пространство имеет три измерения».
Понятно, что в механике Ньютона, где пространство и время имеют МАТЕМАТИЧЕСКИЙ статус, и движение является МАТЕМАТИЧЕСКИМ! Движение в геометрии – это преобразование пространства, сохраняющее геометрические свойства фигур; в евклидовом пространстве для этого достаточно, чтобы сохранялись расстояния между точками. Более общий случай - физическое движение - математически можно рассматривать как группу преобразований, которая не изменяет размера, объёма, массы, формы – того, что удобнее выбрать для решения конкретной задачи. Иначе говоря, суть движения – баланс. Это можно проиллюстрировать на примере второго начала термодинамики (см. Пояснение 1) .
Однако, природа гораздо сложнее любых математических построений, и формулы механического и физического движений отражают лишь один из многочисленных аспектов нечто неизмеримо более общего, чему физик Дэвид Бом пытался дать название ХОЛОДВИЖЕНИЕ.
Классическая механика представляется совокупностью предложений, инвариантных относительно преобразований Галилея-Ньютона (каноническая форма)
x;i;= xi+vit, x;i=xi+ai, x;i= Dijxk, t=t+b, DikDjk =;ij, ;ij=1 при i=j, ;ij=0 при i;j, i,k=1,2,3
Как видим, преобразования Галилея-Ньютона образуют непрерывную 10-параметрическую группу симметричного однородного и изотропного геометрического пространства и однородного времени. Законы движения имеют тождественную (ковариантную) форму во всех связанных с этим преобразованием системах координат, в том числе в инерциальных системах, движущихся относительно друг друга с постоянной скоростью vi (принцип относительности Галилея).
Эмми Нетер, опираясь на работы Клейна, доказала знаменитую теорему: «Всякому непрерывному преобразованию координат и обусловленному им преобразованию функций поля, обращающему в нуль вариацию действия, соответствует определённый инвариант, т.е. некоторая сохраняющаяся комбинация функций поля и их производных».
В общем случае из теоремы Нетер следует, что для любой изолированной физической системы существует 10 сохраняющихся кинематических величин: 3 компоненты импульса, 6 компонент момента количества движения и энергия. Это соответственно инварианты параллельных переносов, ортогональных преобразований геометрического пространства и преобразований смещения начала отсчёта времени.
Эта теорема имеет сложное математическое доказательство, однако физический смысл ее понять нетрудно. Дело в том, что любая симметрия уменьшает свободу системы, накладывает на нее определенные ограничения. Выражением этих ограничений и является закон сохранения.
Если быть более точным, то теорема Нетер относится к так называемой непрерывной симметрии. Например, свойства физических процессов никак не изменятся, если сдвинуть начальную точку отсчета времени или непрерывно смещать и поворачивать пространственную систему координат. По отношению ко всем таким преобразованиям физические законы симметричны, или, как еще говорят, инвариантны. Так вот, Нетер показала, что если течение времени равномерное и ни один его момент не выделен по сравнению с другим, то в любой изолированной системе должен выполняться закон сохранения энергии.
Из условия однородности, полного равноправия пространственных точек вытекает закон сохранения импульса, а изотропия пространства, то есть отсутствие в нем каких-либо выделенных направлений, приводит к закону сохранения углового момента. И наоборот, нарушение пространственно-временной симметрии должно приводить к удивительным явлениям: изолированное тело может само по себе, без всяких внешних причин ускориться или замедлиться, может возрасти или уменьшиться скорость вращения небесных тел, будет нарушаться энергетический баланс реакций и т.д. Для жителей несимметричного мира все это выглядит так, как если бы само пространство-время стало действовать на погруженные в него объекты.
Основанный на теореме Нетер вывод о том, что великие законы сохранения энергии, импульса и момента связаны с фундаментальными свойствами окружающего нас пространства и времени, то есть, в конечном счете, зависят от космологии нашего мира, – это, без сомнения, один из самых выдающихся физических результатов нашего столетия. Правда, сами физики далеко не сразу осознали его значение. В течение нескольких десятилетий физическая сущность теоремы Нетер оставалась в тени, а теорема была известна больше математикам, чем физикам.
Иначе говоря, подтверждение великих законов сохранения многовековой каждодневной практикой всего человечества, и является единственным доказательством однородности и изотропии пространства и однородности времени.
Однако, всё это применимо только на уровне нашего макромира. Луи де Бройль писал в 1946 г.: "...мы пользуемся понятиями частица, пространство, время и т.д. Эти понятия мы построили, исходя из сведений о макроскопических явлениях, а затем перенесли их на описание микромира. В то же время, ниоткуда не следует, что они годятся для описания явлений в этой области. Скорее наоборот". Но, похоже, эта мысль никак не поколебала когнитивные схемы онаученных по-современному людей. Поскольку проще иметь дело с представлениями о реальности, чем с самой реальностью, мы, как правило, смешиваем одно с другим и принимаем свои символы и понятия за реальность.
Обратим внимание, никакого закона сохранения самого по себе не существует. Но можно объявить какую-то систему замкнутой (изолированной) и договориться, что внутри системы закон выполняется. Однако вопрос, когда можно считать систему замкнутой, во мно¬гих случаях, например, при распространении света - остаётся открытым. Но об этих нюансах обычно умалчивают.
И в теории относительности, отказавшей пространству и времени в абсолютности, время и пространство, а значит и движение, остались МАТЕМАТИЧЕСКИМИ. Правда, в ТО математическое пространство уже не является изотропным и однородным, время там тоже неоднородно. То есть, она представляет модель несимметричного мира, в котором нет законов сохранения. Но об этих нюансах в приличном обществе обычно умалчивают, по причинам, о которых в приличном обществе говорить не принято.
Отметим, что механика Ньютона, тоже далека от совершенства, даже в сфере своего применения. Центральными понятиями в ней являются материальные бесструктурные точки, к которым прилагаются силы, вызывающие ускоренное движение этих точек. Однако, сам механизм приложения силы и её генезис – не рассматриваются. Сила во втором законе «возникает» сразу, причём, в виде постоянной величины. Хотя физику понятно, сила в себе – это деформация, деформация – это процесс. Именно поэтому механика Ньютона останавливается на уровне равноускоренного движения. Движение с растущим ускорением предполагает растущую деформацию тела, а материальная точка принципиально не деформируема. В самом деле, если к телу прицепить пружинный динамометр и двигать тело, прикладывая к нему постоянную силу (следите за шкалой), то оно будет двигаться с постоянным ускорением. А если начнём увеличивать ускорение, то растяжение пружины (деформация) начнёт расти пропорционально росту ускорения. Ясно, что и деформация тела растёт, просто в отличие от пружины деформация тела мало заметна. Более того, обычно остаётся «за кадром» то, что ускоряемое тело наращивает скорость движения и, следовательно, источнику силы для сохранения прикладываемого усилия приходится самому также ускоряться, то есть развивать всё большую мощность (F*V), догоняя тело. Ясно, мощность источника растёт здесь далеко не линейно. Вот поэтому и нельзя довести скорость электрона в ускорителе до скорости света. Электромагнитное поле «не догоняет». Иначе говоря, ускоренное движение – это нарушение естественных правил движения, исключительность, быстро нейтрализуемая природными (чуть не сказал – народными) средствами.
Автор этих строк, сторонник активных методов обучения. Их эффективность проверил не только на собственном опыте, но и на студентах, читая спецкурсы в университете. Образно говоря, школьники, изучившие и «просёкшие» «Войну и мир» Толстого, должны суметь сами написать сочинение о своей жизни на тему «Война и мир в 8-б». Пока писался этот опус, в голове автора в голове родились формулировки трёх законов естественного физического движения. Базируются эти законы на двух принципах – принципе Дао и принципе античных мыслителей: чтобы найти причину вещи, должно понять, что для неё наилучшее, то есть её назначение и идеальное устроение. Итак: диалектические законы движения.
1-й закон Попова. Тела в свободном пространстве должны двигаться правильно, то есть так, чтобы на них не действовала никакая сила (по течению).
2-й закон Попова. Если тело в свободном пространстве нарушает правило движения, то возникает сила, исправляющая нарушение, направляющая тело на траекторию, где ни она, ни другие силы на это тело уже не действуют. То есть, на путь истинный, естественный.
3-й закон Попова. Правильное движение (естественный дрейф) вызвано природной необходимостью. Будь иначе, мир не просуществовал бы и мгновения, если бы чудом возник.
Вспомним мысль китайского философа Хуай Нан Цу: «Тот, кто следует естественному порядку, участвует в потоке Дао».
В самом деле, все небесные тела в солнечной системе постоянно находятся в состоянии взаимной невесомости, т.е. в состоянии, когда на них никакая сила не действует, движутся правильно. «Сила тяготения» - довольно глупая и мистическая концепция. Об этом ещё Ньютон говорил.
То есть, правильное движение всегда с необходимостью верно. А то, что с необходимостью верно, будет управлять нашими действиями вне зависимости от того, знаем ли мы, что это с необходимостью верно. Однако, живые организмы постоянно нарушают правила движения. Правда, их возможности в части нарушений строго цензурированы. Магия недоступна. Почему это так, рассмотрим в разделе «Алхимия движения, генезис движения в эзотерическом ракурсе».
Кстати, со времён Галилея физики считают объектом своей науки лишь то, что доступно эксперименту, но варьирование характеристиками пространства и времени нам недоступно (мы даже не можем определить их местонахождение). Поэтому, строго говоря, пространство и время никак не могут быть приписаны к физике. Ньютон это понимал, поэтому у него абсолютное математическое время и абсолютное математическое пространство. У него механика – математическая дисциплина, и, следовательно, движение тоже математическое, принадлежит математике, а не физике. А математика не претендует на материальную реализацию своих построений. Она лишь дает инструменты для оперирования разнообразными, вполне возможно не существующими в реальности, структурами.
Математика – идеалистическая наука, и в отличие от естественных наук, изучает не явления природы, а логические построения, поэтому эксперименты в математике являются не испытанием природы, а испытанием гипотез в условиях логики.
Логическая правомерность некого положения отличается от его действительной правомерности. Его действительная правомерность ищет подтверждения не в понятийной истине, а в эмпирике конкретных случаев.
Математика может играть не только роль инструмента в познании истины, но и быть путеводителем в мир иллюзий, а также закрывать своим авторитетом выход из этого мира для тех, кто там оказался.
Холодвижение микромира
Даже Гейзенберга дискуссии с Бором приводили «почти в отчаяние», и его мучил вопрос: «действительно ли природа может быть такой абсурдной, какой она предстаёт перед нами в этих атомных экспериментах».
Ну, конечно! Абсурдной, мол, может быть только природа, а теория абсурдной быть не может! Теорфизики-шизики!
Квантовая механика – механика микромира – это тоже математическая теория, базирующаяся на теории вероятностей. Однако, вероятность данного изменения определяется чем-то отличным от вероятности. Квантовая механика вводит ограничения на применимость понятий пространства и времени, выражая эти ограничения через те понятия, применимость которых собственно и ограничивает.
Квантовая механика является попыткой систематизации экспериментальных данных по спектрам, и все такие попытки, будь то модели атома, матричная или волновая механика, основаны на комбинационном принципе Ритца, установившего (1908), что частоты излучения подчиняются определенным разностным отношениям. А все другие положения (понятие спина, принцип запрета Паули, магнетон Бора и т.д.) вводились впоследствии для того, чтобы наблюдаемые частоты подчинялись комбинационному принципу. В своё время также совершенствовали геоцентрическую систему (математическую теорию), вводя новые положения: вводили эпициклы, потом эпициклы от эпициклов и так далее. Геоцентрическая система, как в наше время квантовая механика, была олицетворением красоты, ее преподавали и ею пользовались длительное время и после появления гелиоцентрических представлений, потому что она с большей точностью описывала движения планет. Однако квантовая механика выстраивалась на совершенно иных принципах. Если объекты геоцентрической системы считались реальностями, то картины орбит, вращений электрона вокруг оси, используемые при разъяснении, например, таблицы Менделеева, изначально считаются фикциями. И все «наглядные» (в понятиях о движении тел макромира) представления о движении в структуре атома тоже носят фиктивный (иллюстративно школярский) характер. Когда Д.Уленбек и С.Гаудсмит после консультации с Лоренцем установили, что при предложенном ими введении спина скорость вращения электрона на экваторе равна семидесяти скоростям света, они были недолго удручены, ибо оказалось, что на основе гипотезы спина можно объяснить расщепление спектральных линий при слабых магнитных полях. Вальтер Ритц умер молодым в 1909 г. и о нем старались не упоминать, ибо он был убежден, что результаты опыта Майкельсона вовсе не требуют постоянства скорости света. Видимо, атомы, не говоря уже об их структурных элементах - это уже не тела. И внутриатомные процессы трансформации и трансмутации принципиально не представимы на пространственно-временных структурах в логике причинно-следственных связей. Вот здесь физик-философ Дэвид Бом и пришёл к мыслям о холодвижении. Возможно, что сталкивать элементарные частицы на ускорителях с атомами, в целях понимания их устроения, – то же самое, что бить друг о друга компьютеры и, по фотографиям результатов, пытаться понять работу функционирующей в них операционной системы и прикладных программ. Кстати, вивисекция не помогла раскрыть тайну жизни. Тем не менее, атомы в основном стабильны. И стабилизируются они внутриатомными процессами, осуществляющими как бы их непрерывный синтез, а синтез возможен, если есть фактор, который итожит процесс синтеза. Но что это за фактор, и каков механизм этих процессов? – мы не знаем. Впрочем, и в математике немало задач, для которых доказано существование их решения, но сами решения не найдены. Атомы существуют, что доказывает наличие механизмов, обеспечивающих их существование.
К вопросу же понимания внутриатомных процессов, на ближайшую перспективу и до 2100 года включительно – аллюзия. Далеко не все знают, что для чтения китайских текстов, знание китайского языка совсем не обязательно . Достаточно выучить несколько тысяч китайских иероглифов. Их значение можно выучить на любом языке, хоть на русском, хоть - на турецком. Потом можно спокойно читать Конфуция и Линь Бяо в подлиннике. Так и с квантовой механикой; возможно «язык» внутриатомных процессов нам в принципе недоступен, но постигая с помощью экспериментов (в том числе математических) «иероглифы» проявлений микромира, мы обретаем утилитарную способность просчитывать (считывать) вероятные варианты развития событий. Не хотелось бы закончит мысль на пораженческой агностической ноте. Поэтому, задачу познания на далёкую перспективу, представим на основе аллюзии китайского происхождения. Кто-то из китайских мудрецов сказал: «Знать – значит понимать, понимать – значит уметь, уметь – значит знать». И в самом деле – как можно познать и понять нечто (даже более простое, чем мироздание), не создавая этого нечто. Такому методу познания без всякой иронии можно дать название «постижение истины с активной позиции Создателя». Смыслом чего-либо обладает лишь его Создатель, а не наблюдатель. Вот создадим сами действующую модель нового мира, тогда и ответим на любые вопросы – что это? зачем это? как это? Было бы кому спрашивать! Полагаете ; трудно. А кому легко? Кажется, для этого нужно создать Мысль. Или, что одно и то же, дать ей конструктивное определение (см. Пояснение 2). Ведь и наш мир начался с логоса. То есть с Мысли.
Похоже, микромир вступает в свои права уже на нано уровне. В изучении природы у современной манипулятивной науки есть видимые успехи, но, когда дело доходит до попыток понимания явлений чуть сложнее соударения упругих шаров (понимания, по настоящему, нет и с шарами, есть только объяснение), поднимается паника : «Как можно разорвать взаимообусловливающие процессы, чтобы решить, с какого из них началась система? Белки синтезируются с участием же белковых рибосом. Мембрана синтезируется лишь на мембране. Для репликации ДНК нужны ферменты кодируемых ДНК».
Тела макромира пассивны (объектны), а структуры микромира активны (субъектны, а, например, полено субъектно только в сказке Буратино). Следовательно, движение в макромире трасцендентально происходит от холодвижения микромира. Больше ему взяться просто неоткуда. Эту трансцендентальность оконтурим вопросом в стиле дзен: «Откуда в железе берётся железо, если атомы железа сделаны не из железа»?
Разрешение вопроса с генезисом холодвижения, видится на основе идей цифровой физики. Но это далеко выходит за рамки данного опуса.
Галилей учил, что научный метод состоит в том, чтобы изучать этот мир так, как если бы в нем не было созна¬ния и живых существ. Он заявлял, что наука должна иметь дело только с количественными феноменами и что всё, что нельзя измерить и подсчитать, ненаучно. До этого места мы старались следовать его заветам. Но как в своё время, под давлением фактов, люди перешли от теории плоской земли к гипотезе о её шарообразности, так и теперь, для понимания процессов движения и развития необходимо вспомнить о сознании, которое, фактически, и ставит все вопросы и формирует на них ответы. Факты снова давят. Вместо физической парадигмы здесь требуется более широкая концептуальная основа, видение реальности, в котором сознание занимало бы ключевое место.
Пояснение1
Второе начало многоначальной термодинамики дается в форме абсолютного запрета на получение энергии от более холодного тела. Получается, что тело, как бы знает – кого греть, а от кого согреваться («нагреть»). Однако, никакой мистики тут нет. Ведь и «более холодное тело» дает излучение, и это излучение поглощается «более тёплым». Не исчезает же излучение «менее нагретого» бесследно, достигнув «более нагретого»? Просто более нагретое тело больше отдает меньше нагретому телу, чем от него получает. К тому же, электромагнитные волны взаимно прозрачны. В конце концов, достигается состояние, когда каждое из двух тел будет получать столько же энергии, сколько отдает. Но и при достижении паритета процесс обмена будет продолжаться. Его ничто не останавливает. Покой не существует. Достигается баланс, дебет с кредитом постоянно сводится, банальная бухгалтерия.
Пояснение 2
В математике (и не только в ней) понятия вводятся двумя принципиально разными путями. Первый путь основан на использовании прямого или конструктивного определения – явного построения соответствующего объекта, второй – на использовании косвенных (описательных или дескриптивных) определений, задающих тот или иной объект перечислением требуемых свойств. Понятно, что дескриптивных определений больше, чем конструктивных. Нахождение конструктивного определения того или иного объекта, ранее заданного лишь дескриптивно, попутно дает доказательство его существования, а косвенные (дескриптивные) определения в математике (и не только в ней) могут описывать и бессмысленные или несуществующие объекты. Так, например, подброшенное в свое время философией науке дескриптивное (и заманчивое) определение «философского камня», надолго обрекло ученых (и неученых) на поиск его конструктивного определения.
Однако, наряду с основной задачей преобразования дескриптивных определений в конструктивные, бывает актуальна и обратная задача ; выделение характеристической группы свойств того или иного конструктивно (явно) заданного объекта: неудобно ведь при каждом упоминании объекта предъявлять подробную схему его устройства. Эта задача похожа на создание настоящих произведений искусства – представление бесконечного конечными средствами. По сути, люди в жизни только и заняты тем, что преобразуют дескриптивные определения в определения конструктивные и наоборот.
Свидетельство о публикации №214010601308