О простоте и парадоксах

"Истина всегда проста; мир запредельно (божественно) прост". Это главное знание древних греков.

Для философов Древней Греции простота - это фундаментальное свойство материального мира, основа его самодостаточности и совершенства. К примеру, тривиальный закон красоты гласит: "Красиво всё, что в высшей степени целесообразно и функционально и уже не имеет ничего лишнего". Древние греки, как говорится, нутром чуяли, что у красоты всегда есть преимущества, поэтому боги создавали мир, руководствуясь этим законом. Всё, что было организованно и создано по законам красоты, древние греки называли "космосом"; а всё, что не было упорядоченно и не подчинялось никаким законам, было "хаосом".

Их боги были благосклонны к идущим по пути познания божественной простоты мира и, словно играючи, подбрасывали им неожиданные факты или улики, говорящие сами за себя и обо всём сразу. Эвристический способ познания мира - это отсюда.

А нам кто-то  злой проказник подбрасывает парадоксы, которые не обойти и не переехать, но без разрешения которых нет пути к логичной и понятной картине мира. Впрочем, не такой-то уж он и злой. Это кому как.

"Как замечательно, что мы столкнулись с парадоксом. Теперь у нас есть возможность на продвижение!" (Нильс Бор). Увы, это так, да не так: некоторым физическим парадоксам уже тысячи лет, причём их количество постоянно увеличивается. К примеру, только у простой воды учёным известно уже около 20-ти парадоксов. И очень большим парадоксом является то, что с парадоксами уже все примирились и ужились. Очень большим, но не самым: "Самым большим парадоксом является то, что этот мир всё же познаваемый" (с).

Однако на самом деле парадоксов у воды ещё значительно больше. Поэтому можно сказать и так: все свойства обычной воды являются парадоксальными, то есть ещё никем не объясненными и не вписанными в логичную картину мира.

Дожили, что говорится. Выходит, что науки понимать природу, то есть физики, у нас попросту нет. И это знали, к примеру, и Эйнштейн, и Капица:  "Теория - это когда всё известно, но ничего не работает... и никто не знает почему"; "Наука - это то, чего быть не может. А то, что может быть, это - технология". А технхнологии, как известно, могут прекрасно развиваться "методом тыка", то есть спонтанно или стихийно,  как бы сами по себе.

Существование необъяснимых парадоксов часто обусловлено ошибочностью общепризнанных научных теорий, поэтому при встрече с парадоксами нужно возвращаться к истокам и подвергать сомнению и критическому рассмотрению сами основы наших знаний. Это легко понять, но чрезвычайно трудно сделать (было бы легко, уже бы было сделано до нас). Но всё ж начнём.

Вода расширяется как при нагревании, так и при её охлаждении от +3,8 до 0 градусов Цельсия. Благодаря этому лёд образуется на поверхности водоёмов, а не на дне. Это, пожалуй, самый известный парадокс воды.

Как при нагревании, так и при охлаждении в замкнутом пространстве вода создаёт колосальное давление и разрывает даже монолитные скалы. Этого тоже никто не объяснил. Вернее, этого просто не может быть!

Перегретая в чистой колбе дистиллированная вода и переохлажденная в пластиковой бутылке обычная вода может мгновенно вскипеть или же превратиться в лёд по шелчку пальцем по колбе или по бутылке, как по команде. И это тоже не фокус, а загадочное физическое явление. Почему агрегатное состояние воды может резко изменяться от малейшего толчка? Задайте этот вопрос своему профессору, и он "сдуется" прямо на глазах.

Эти три парадокса уже буквально требуют, чтобы мы основательно разобрались с молекулярно-кинетической теорией теплоты и давления. А это, между прочим, "самая успешная математическая теория ХХ века", созданная трудами мировых светил (всех и не перечислить).

Но ведь это же так просто - взять и раз и навсегда сказать, причём сказать именно просто: давление в любой точке водоёма или атмосферы равно напряжению взаимного отталкивания равноудаленных вибрирующих частиц, которое равно весу всех частиц, расположенных над данной точкой (мог бы сказать Архимед) ; "температура" - это опосредованное мерило интенсивности атомных вибраций и внутратомных движений субатомных частиц (на это намекал Капица П.Л.), а также величины тепловых индукционных квантов (мог бы сказать даже Ньютон); "теплота" - это то, что существует и передаётся только в виде тепловых индукционных квантов; атомы тяготеют и атомы отталкиваются движением своих субатомных частиц (об этом говорил Ломоносов, сравнивая атомы с кубарями, то есть с деревянными волчками), и это движение является результатом постоянного действия на них индукционных квантов.... То есть атом, оказавшийся в одиночестве и в полной изоляции, тут же "замерзает" и перестаёт быть атомом (говорили многие).

Вода - и как жидкость, и как атмосферная влага - не может состоять  из отдельных молекул воды,   между которыми есть частицы воздуха, так как молекулярная масса Н-О-Н равна 18 а.е., а  воздуха - 29. Вода, состоящая из отдельных молекул, была бы в самых верхних слоях атмосферы. Если там её нет - значит, вся вода на Земле состоит из более крупных структурных частиц или кластеров, которые можно сравнить с шариками. Н-О-Н может являться частицей только перегретого или сухого пара. А вот пар из носика закипевшего чайника со свистком состоит уже из микрокапель воды. Эту частицу пара видно невооружённым взглядом,потому что в ней уже миллиарды молекул воды.

Итак, перичисляем снова: давление - это напряжение взаимного отталкивания равноудаленных вибрирующих частиц, то есть атомов и молекул; температура - это относительная интенсивность атомных вибраций; теплота - это относительная величина атомных индукций или квантов. У возбуждённых или нагретых атомов тепловые кванты большие и сильные, а у холодных - маленькие и слабые; этими квантами атомы дёргают друг друга, побуждая к синхронности движений. Пусть пока будет так.

Думается, даже таких поверхностных представлений о тёплоте и давлении уже будет достаточно для того, чтобы объяснить половину парадоксов воды. Правда, ни Архимед, ни Бернардино, ни Ломоносов не смогли объяснить учёным ни один парадокс этой самой воды, как ни старались. А мы и не будем им ничего объяснять; объяснять новейшую физику мы будем детям. "Если ты не можешь объяснить что-либо просто - значит, ты сам этого не понимаешь" (Эйнштейн)... или говоришь о том, чего нет.

Только из желания и стремления объяснить нечто необъяснимое даже детям может появиться то, что когда-то будет названо истинной простотой или очевидностью и знанием. А вот из стремления объяснить хоть что-то учёным как раз и возникает та самая научность, которую никто не понимает и которую Галилей называл "великой глупостью людской", но которая самим учёным может видеться умной.

Глупцы считают умным только то, чего они не понимают. Это обстоятельство и стало причиной появления такой физики, которая не может объяснить ни один парадокс и которую никто не понимает.

"Вашу теорию относительности не понимает никто в мире, но Вы всё-таки стали великим человеком" (Чарли Чаплин). "Я надеюсь, что кто-нибудь объяснит мне квантовую физику, пока я жив. А после смерти, надеюсь, Бог объяснит мне, что такое турбулентность" (Гейзенберг).
"Думаю, что я смело могу утверждать: "Квантовую физику не понимает никто!" (Фейнман).

Мы докажем (вернее, покажем), что Ричард Фейнман ошибался: квантовая физика - это легко. Физика в принципе не может быть сложной наукой, ведь это наука понимать причинности интересующих её явлений, а понятое не может быть сложным. И сделаем это на простых примерах.

В середине 80-х на токамаке было открыто явление "мгновенной самоорганизации высокотемпературной плазмы".  Оказывается, "взрывной характер" высокотемпературной плазмы, обжатой мощными электромагнитными полями, является результатом суммарного напряжения взаимного отталкивания равноудаленных частиц. И можно легко предположить, что и при подрыве артиллеристского снаряда сначала образуется "неорганизованная" плазма, а разрывает прочнейшую стальную оболочку  уже самоорганизованная.

В самоорганизованной плазме каждая вибрирующая частица вещества участвует в создании колосального давления, тогда как в "неорганизованной" плазме с хаотическим движением частиц давление на оболочку создают только частицы пограничного слоя. И, конечно же, такое давление ничтожно.

Представьте круглый горох в стакане. Горошины своим весом давят друг на друга. Следовательно, они с такой же силой и отталкиваются друг от друга, и суммарной силой своего веса давят на стенки стакана. А теперь представьте, что одна горошина возжелала оттолкнуться от соседних сильнее других. Это её стремление обязательно увеличит давление в стакане. Вот мы и говорим о давлении, как о суммарном напряжении взаимного отталкивания равноудаленных частиц. (Физик показывает стакан с горохом, и его понимают все; математик пишет толстый учебник "Теория взрыва", и от непонимания его формул стреляются студенты".)

Другой момент. Температура самоорганизованной плазмы очень высокая, а ни "абсолютно упругих столкновений хаотических частиц", ни "длины свободного пробега частицы", ни "средней кинетической энергии частицы" в этой плазме просто нет, то есть, если по науке, не должно быть у неё и температуры. Температура - это же якобы мерило хаоса, а определения температуры нехаосов теоретики не знают.

И ещё. Если даже частицы самых горячих газов самоорганизуются в замкнутых пространствах или под обжимающим  давлением, то частицы холодных газов просто обязаны самоорганизовываться и при обычных давлениях, и обычных температурах, а в жидкостях и в твёрдых веществах - и подавно.

Вот мы и пришли к выводу, что вся молекулярно-кинетическая теория теплоты и давления хаосов просто ни о чём: расширение газов при их нагревании или их нагревание при резком сжатии можно объяснить и без неё. А о том, что математики могут сосчитать даже то, что невозможно себе представить, всем известно. А почему? А потому, что "Математика - это такая лингвистическая наука, в которой мы никогда не знаем, о чём говорим, и истинно ли то, о чём мы говорим" (Гиббс и Рассел); "Математика - это единственный совершенный метод водить себя за нос" (Эйнштейн)...  и других математиков - тоже. И этот "метод" был научным, был доказательным...
 
Допустим, молекулярно-кинетической теории больше нет. Чему и как теперь учить школьников и студентов?..  Этот вопрос, наверное, может поставить в тупик любого. Что ж, будем учиться учить.

Вспомним сейчас только два трактата двух древних греков и заложим основы новой науки. Науки простой и честной. Физика - это наука понимать причинности интересующих её явлений, а не детская забава знать, как этот мир выглядит в цифрах. Будем взрослеть.