05. Экскурс в историю физических картин мира

         «… если бы … вся материя Вселенной, была бы равномерно рассеяна по всему
         небу … то … под действием своего тяготения … падала бы на центр всего
         пространства и образовала бы тем одну большую сферическую массу. Но
         ежели материя была бы равномерно распределена по бесконечному
         пространству, то она никогда не смогла бы собраться в одну массу, а
         часть ее собралась бы в одну массу, часть — в другую, образуя бесконечно
         много больших масс, рассеянных на больших расстояниях друг от друга по
         всему бесконечному пространству.»
                Исаак Ньютон. Из письма епископу Ричарду Бентли


Переходим в зал №5 к картине множественности звездных миров Бруно-Ньютона.


По-видимому, первым, кто рассуждал о бесконечности Вселенной был кардинал Римской католической церкви Николай Кузанский (1401-1464). Но в его рассуждениях ещё не могло быть упоминания о бесконечном количестве звездных миров. Звездные миры могли появиться только после того, как стало ясно, что центром такого мира является не Земля, а звезда по имени Солнце. Именно Джордано Бруно, (1548-1600 гг.) был таким человеком, который первым пришёл к выводу о бесконечности звёздных миров, в котором звезды – это солнцеподобные объекты.


 Но, тем не менее, картина мира Джордано Бруно была только предвосхищением, а не доказательством множественности миров. Для доказательства нужен был гений Исаака Ньютона (1643-1727 гг.)


Эпиграф, приведенный в начале статьи, представляет собой обоснование бесконечности Вселенной Исааком Ньютоном на основе открытого им закона всемирного тяготения. Это обоснование он отправил письмом епископу Ричарду Бентли. Письма, а их было четыре, являются ответами Исаака Ньютона на вопросы епископа о мироустройстве, которые тот планировал использовать в своих проповедях с «целью нанесения удара по атеизму на основе «происхождения и системы мира». Успех проповедей оказался потрясающим. По мнению многих, в том числе и самого Бентли атеизму был нанесен сокрушительный удар. И это не удивительно, ведь ответы готовил сам Исаак Ньютон.


О работе И. Ньютона над своей теорией сегодня можно найти много подробностей. Но нас не будут интересовать ни яблоко, упавшее в саду, ни то, что главную часть своих научных открытий Ньютон сделал в уединении, во время эпидемии опустошительной чумы. А остановимся мы на существе его научного метода, при помощи которого он пришёл к столь выдающимся результатам; метода, не понятого ни его современниками, ни потомками.


Чтобы понять метод Ньютона, нужно увидеть его как человека и как ученого. У нас нет возможности погружаться в столь глубокое исследование, поэтому автор выскажет своё мнение по этому поводу.

 
Первое, что необходимо отметить, это то, что Исаак Ньютон обладал выдающимся способностями ещё с детства. Когда мать забрала его из школы, чтобы он занялся хозяйством (в 14 лет), за него, как за необычайно одарённого ребенка, пришли просить три человека: школьный учитель, родной дядя и знакомый семьи, член Кембриджского колледжа. Совместными усилиями им удалось вернуть Исаака в школу.


В 1661 году в 18 лет он поступает в Кембриджский университет. Согласно воспоминаниям соседа по комнате, Ньютон беззаветно предавался учению, забывая про еду и сон; несмотря на все трудности, это был именно тот образ жизни, которого он сам желал. Уже через два года учёбы он получил свой первый научный результат в математике, известный теперь, как бином Ньютона. Чуть позже пришёл к своему главному математическому методу — разложению функции в бесконечный ряд.

 
В «чумные годы» 1665-1667 гг., когда университет был закрыт, Ньютон разрабатывает основы дифференциального и интегрального исчисления. Самым главным его, юноши в 23 года, стало открытие закона всемирного тяготения. И вот здесь мы остановимся.


Надо понимать, что получить формулу, и обосновать закон – это две большие разницы. Свой закон он обосновывал ещё сорок лет после открытия, вплоть до 1704 года, пока достоверно не смог описать движение Луны. Её траектория движения долго не хотела соответствовать открытому закону. А причина была в том, что для этого элементарно не хватало точных данных наблюдения. Когда они всё же появились, Луна как миленькая, начала двигаться по траектории, которую для неё определил Ньютон. А пока данных не было, он работал над другими вопросами: оптикой, алхимией. Разработал и лично изготовил телескоп – рефлектор, который получил в Англии широкое распространение. В 1672 году молодой человек в 29 лет становится членом королевского общества, по-современному – академиком.

 
Успешность Ньютона на научной ниве не могла не вызывать зависти у его современников. А он действительно интеллектуально был выше их на голову, если не больше. Для того, чтобы понять это достаточно вспомнить, что, в своем главном труде жизни «Математические начала…» он не использовал разработанного им самим дифференциального и интегрального исчисления по той причине, что тогда бы это труд не смогли понять его современники. Вы слышали когда-либо ещё, чтобы ученый упрощал свой труд? Его добросовестная и кропотливая работа, растягиваемая на десятилетия, давала возможность его оппонентам становиться формальными первооткрывателями законов.


Так и произошло с Робертом Гуком, с которым у него возник конфликт на почве приоритетности открытия закона всемирного тяготения. Безусловно Гук был великим ученым. Но у него не было математических способностей Ньютона, поэтому он, открыв закон обратных квадратов для сил гравитации, не мог им воспользоваться на практике. Он не был способен математически вывести все три закона эллиптического движения планет Кеплера, что с лёгкостью сделал Ньютон. И кроме того, его «закон обратных квадратов» касался только планет, и даже не предполагал распространения на наземные объекты.


 Так о чём идет речь?


А речь идет о двух принципиально разных подходах к познанию. Их отличают мотивы познания.

 Ньютоном двигала внутренняя потребность познать ИСТИНУ. В его записной книжке, которую он будучи студентом вел в Кембридже, было записано на самом видном месте:

 "Платон — друг, Аристотель — друг, но главный друг — истина".

 Его раздражало, когда его отвлекали от работы. Собственно говоря, он никогда не выходил из состояния работы. Говорят, что во время одного редкого для его образа жизни события, в виде застолья с друзьями, он пошел за бутылкой вина, но в этот момент ему в голову пришла мысль, и друзья уже не увидели ни его, ни вина.

 
Его же оппонентами двигала потребность стать УСПЕШНЫМИ. Поэтому представление о корректности теории, о необходимости её экспериментальной проверки для них было малозначимым требованием. Главное, раньше других обозначить свой приоритет.


Вот как в письме французскому физику-картезианцу Пардис, противнику корпускулярной теории света, Ньютон сформулировал «золотое правило науки»:


«Лучшим и наиболее безопасным методом философствования, как мне кажется, должно быть сначала прилежное исследование свойств вещей и установление этих свойств с помощью экспериментов, а затем постепенное продвижение к гипотезам, объясняющим эти свойства. Гипотезы могут быть полезны лишь при объяснении свойств вещей, но нет необходимости взваливать на них обязанности определять эти свойства вне пределов, выявленных экспериментом… ведь можно изобрести множество гипотез, объясняющих любые новые трудности».


Внимательное прочтение этого правила даёт понимание того, что введенный нами критерий ПЛМ и есть формальное выражение этого правила, составляющего самую суть метода Ньютона! Это правило ставит вне науки любую умозрительную конструкцию.
 

Возвращаясь к собственно наследию Ньютона, напомним формулировки трёх «аксиом или законов движения», составляющих основу его миропонимания:


1. Всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

2. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущейся силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе – взаимодействие двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны.
               

Каждый, учившийся в школе, должен помнить, или хотя бы слышать о них. Но вряд ли школьникам объясняли (во всяком случае автору в школе этого не говорили точно), что эти законы – ключ к пониманию устройства физического мира.


Как-то один из прозаруистов задал мне вопрос, какой смысл в первом законе Ньютона, для чего он нужен. Я бросился во все тяжкие, и начал объяснять ему многое из того, с чем он связан, но не смог объяснить самой сути. Так вот, если этот прозаруист читает эти строки, то пусть их примет, как развернутый ответ на тот вопрос. 


Первый закон, или закон инерции, утверждает, что в нашем мире для поддержания движения не требуется приложения силы. То есть, если тело движется равномерно и прямолинейно, то оно движется самостоятельно, без воздействия внешних сил. А ведь со времен Аристотеля считалось, что пока есть сила, есть и движение, нет силы – нет движения.


Казалось бы, какая разница? Но этот закон – Закон с большой буквы, первый по праву, потому, как если бы он не работал, то в остальных законах уже не было бы смысла. Нужно было бы подыскивать другую логику устройства мира.  Позже будет показано, как из закона инерции можно сконструировать картину устройства мира.


Ньютон был первым, кто пришёл к этому закону. Считается, что закон инерции на основе экспериментов с шарами, движущимися по наклонной плоскости, открыл Галилей. Он вывел его от противного: если шар скатывается вниз с ускорением, а при движении вверх с замедлением, то очевидно, что при движении по ровной поверхности он будет двигаться с постоянной скоростью сколь угодно долго. Вот формулировка закона инерции, данная Галилеем:


«Тело сохраняет свою скорость постоянной, или покоится, если на него не действуют другие тела».

 
Обратите внимание, что в этом определении нет слова «сила». Казалось бы, какая разница «тело - сила»? Это сейчас нам нет разницы. Но для Галилея всё обстояло по-другому. В миропонимании Галилея прослеживается модифицированная логика Аристотеля: без силы нет движения! Галилей делил силы на внутренние (impetus – импетус, рывок), принадлежащие самому телу, и на внешние (inclinatio - наклон).

 Поэтому для Галилея всякое движение является вынужденным.  У него тело сохраняет скорость постоянной в следствии действия внутренней силы «импетуса».

У Галилея были и другие «законы», например, о равномерном движении тела по инерции по окружности. Сила очарования окружностью физиков прошлого была столь велика, что из-под её чар Галилей тоже не смог вырваться. А Ньютон смог! И создал цельную, непротиворечивую аксиоматику механики. До него этого сделать не мог никто.

У Галилея много достоинств, но ему часто приписывают то, к чему он ровным счётом не имел никакого отношения. Из-за иррационального импетуса у Галилея не прослеживалось четкости миропонимания. Импетус меняет логику мироустройства. Но справедливости ради отметим, что Галилей и жил на столетие раньше, когда совокупные знания цивилизации были меньше.


Формально, к «открытию» второго закона Галилей тоже пришёл первым. Он вывел его из тех же опытов с шарами на наклонной плоскости, и при сбрасывании шаров с Пизанской башни (если это было на самом деле). Понимание им этого закона было качественное, и заключалось в том, что сила, действующая на тело пропорциональна его массе. Почему он не получил формулу? А потому, что он понятия не имел, как найти этот самый «импетус».


А вот третий закон – это чисто ньютоновское открытие от начала до конца. Он вывел его из опыта, который проводил в тазу с водой на маленьких деревянных корабликах. Один из корабликов был загружен магнитом, а другой – куском железа того же веса. Он проводил три типа опытов:

1. Держал у бортика таза кораблик с магнитом, а кораблик с железкой оставлял на противоположной стороне. Результат: кораблик с железкой приставал к кораблику с магнитом.

2. Держал у бортика таза кораблик с железкой, а кораблик с магнитом оставлял на противоположной стороне. Результат: кораблик с магнитом приставал к кораблику с железкой.

3. Разводил кораблики по обе стороны таза и отпускал. Результат: кораблики встречались где-то посередине и останавливались. Ни один из них «не побеждал» другого: значит «взаимодействие двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны».


Полученных Ньютоном трёх законов движения достаточно, чтобы на основе Кеплеровых эллиптических орбит вывести закон всемирного тяготения. И Ньютон его получил, но не спешил с отправкой рукописи в печать. Необходимо было провести тщательную экспериментальную проверку. А в отсутствии опытных данных он продолжал проводить свои алхимические опыты и заниматься оптикой.


В 1686 году друзья его всё же заставили отдать «Математические начала…» в печать, а в 1687 году все три тома увидели свет. Но большая часть просвещенной публики встретила труд откровенно неприязненно.


Гук, возмущался, что Ньютон в предисловии не оговорил его приоритет относительно закона тяготения. Джон Флемстид, выдающийся английский астроном, давший Ньютону наиболее точные данные по движению Луны, возмущался, что его мало отметили, и требовал включить себя в качестве соучастника открытия закона тяготения.
 
А большинство ученых просто недоумевало, откуда берутся эти силы, каков механизм их действия? В работе этот вопрос остаётся без ответа. Поэтому современники Ньютона называли закон «вычислительным правилом» и сравнивали с Аристотелевым объяснением движения «стремлением тела занять естественное место».  От Ньютона требовали раскрыть механизм действия сил гравитации.


Но величие Ньютона состояло, в том числе, и в том, что он не перешагнул, безусловно, желанную, но запретную красную черту. «Гипотез не измышляю», - его ответ был краток. Так в чём же дело? Почему Ньютон отказался объяснять механизм гравитации?


Все современники Ньютона считали, а нынешние физики и околофизики продолжают считать, что недостатком закона всемирного тяготения является отсутствие объяснения механизма гравитации. Ни один из них так и не понял, что это не недостаток, а единственно правильное решение принятое Ньютоном.


 Для того, чтобы это понять, напомним, что за 350 лет после открытия закона ещё НИКОМУ не удалось раскрыть механизма сил гравитации. Кто-то возмутится и скажет, что мол это давно сделал Эйнштейн. Об Эйнштейне у нас будет разговор особый, в следующей статье, а сейчас поверьте на слово, что этого не смог сделать никто!


И если вы приняли эту информацию к сведению, то теперь давайте вспомним выводы из теорем о неполноте Гёделя:


               !!! ЛЮБАЯ конечная теория или неполна, или противоречива !!!


И никаких других вариантов! Этот вывод совсем не зависит от интеллекта исследователя. Он просто предупреждает его о препятствиях, которые обязательно возникнут на его пути познания мира.


В самом деле, давайте на уровне тех или даже современных знаний попытаемся объяснить этот самый механизм.

Очевидно, что для этого нам понадобится заполнить физическое пространство некоторой материей, которая и объясняла бы этот самый механизм. Вот что по этому поводу рассуждает сам Ньютон в письме теперь хорошо нам известному епископу Ричарду Бентли:


«То, что тяготение должно быть врожденным <свойством>, присущим… материи… дабы одно тело могло воздействовать на другое на расстоянии через пустоту, без посредства какого-либо агента… представляется мне столь вопиющей нелепостью… Тяготение должно вызываться неким агентом, постоянно действующим по определенным законам; материален этот агент или нематериален, я предоставляю судить читателям».


Обратили внимание на то, что некоторый агент, должна существовать, но вот «материален этот агент или нематериален» Ньютон ответить не может. А почему?


Итак, мы заполнили с вами пространство некоторым материальным агентом, который должен объяснять работу сил гравитации. Сейчас нам неважно, каким именно образом это происходит. За этим можно обратиться к прозаруистам, у которых найдется с десяток, а может и того больше таких механизмов… Но тут мы вспоминаем закон инерции, и понимаем, что такой материальный агент, будет препятствовать его реализации.
 Таким образом, выводы аксиомы о гравитации, требующей наличия материального агента противоречат выводу аксиомы о движении тел по инерции, которая категорически против такого агента!

Это и есть противоречия аксиоматики по Геделю. И оно совсем не зависит от интеллекта исследователя. Просто той информации и знаний цивилизации, которые была тогда, и которые есть сегодня, ещё недостаточно, чтобы сформулировать новые аксиомы, раскрывающие суть дела, и которые усилили бы аксиоматику классической механики до непротиворечивой. А вот несвоевременное «сочинение» такого механизма делает аксиоматику противоречивой.


Ньютон, единственный человек, который понял это, и оставил аксиоматику неполной:
 
«Я не разбираю здесь, каким образом эти притяжения могут осуществляться. То, что я называю притяжением, может происходить посредством импульса или какими-нибудь другими способами, мне не известными. Я применяю здесь это слово для того, чтобы только вообще обозначить некоторую силу, благодаря которой тела стремятся друг к другу, какова бы ни была причина. …мы должны изучить по явлениям природы, какие тела притягиваются и каковы законы и свойства притяжения, прежде чем исследовать причину, благодаря которой притяжение происходит».


А современные физики 350 лет спустя этого до сих пор не понимают, хотя есть подсказка в виде теорем о неполноте Гёделя, которым уже более 90 лет.
Вот поэтому Ньютон и Гений!


                http://proza.ru/2023/03/10/1425