Атомарно-кинетическая теория энергетического реального газа

О трактате

Т. Ю. Горшков

Эта работа – не ещё одна теория всего в академическом смысле и не попытка спорить с современной физикой на её же поле формализма. Я бы описал её иначе: как феноменологический трактат, в котором пересобирается интуитивная картина мира вокруг одной центральной метафоры-гипотезы – Вселенная как сплошная среда, «энергетический реальный газ» (ЭРГ), состоящий из энергетических формообразований (ЭФО), взаимодействующих импульсно и структурирующих всё наблюдаемое: от теплоты и давления до электричества и гравитации.

Ценность текста – в его редкой для нашего времени дерзости: он не дописывает детали к принятой модели, а предлагает сместить оптику. Это призыв: давайте на минуту отложим привычный догматический набор терминов, и попробуем снова задать детские вопросы, но честно и упорно – что такое «теплота»? что такое давление? откуда берётся «внешняя сила» поля? что мы в действительности называем энергией? Из таких вопросов и складывается линия рассуждения. И даже если читатель не примет предложенную модель буквально, он почти неизбежно почувствует главное: в глубине знания действительно таится незнание, а привычные определения иногда скрывают, а не раскрывают явления.

Внутренняя ось трактата – унификация через среду. ЭРГ трактуется как фундаментальная «газовая» (то есть распределённая, непрерывная) реальность, в которой ЭФО обладают внутренним движением/пульсацией (в тексте это оформлено как ключевая характеристика – кинетическая энергия внутренней пульсации), а равновесие и неравновесие среды дают объяснительный язык для многих процессов. Так, в одной из интерпретаций фактически предлагается мыслить теплоту не как «особый флюид» и не как набор учебниковых формул, а как проявление универсального равенства/ перераспределения энергии движения в единице объёма среды. В связке с этим появляется и необычный ход – попытка применить «аналог закона Авогадро» к предельно разреженной среде (ЭРГ в дальнем космосе), чтобы подчеркнуть: важна не «пустота», а состояние среды и её способность передавать импульс.

Эта же логика переносится и на поля. Поле в трактате – не абстракция «поверх» мира, а структурированная область среды с градиентами и импульсными связями. Давление возникает как следствие взаимодействия «объекта-поля» и «поля-среды», а гравитационные и электрические эффекты предлагается понимать через разности состояний и восстановление равновесия (вплоть до интерпретации электрического тока как процесса в среде ЭРГ). Особое место занимают попытки объяснять некоторые «пограничные» явления – например, шаровую молнию – через каскады распада/синтеза и перестройку структуры в зоне сильных градиентов.

Важно подчеркнуть: трактат написан так, что он постоянно балансирует между физическим языком и философским – и делает это сознательно, как жанровую особенность. В трактате защищается право на альтернативную картину, на возвращение к смысловым основаниям. В этом смысле работа выступает как вызов научному догматизму (в плохом смысле слова «догматизм») – когда формулы остаются, а смысл и «картинка» уже не проверяются живым мышлением. Здесь читателя зовут обратно: не просто применять уравнения, а снова видеть мир целиком, как связный процесс.

И вот здесь возникает то, что я бы назвал «мягкой версией синтеза» – без насилия над наукой и без мистификации. Строгая наука держится на проверяемости, воспроизводимости и математической ясности. Но человеческое мышление держится ещё и на образах: мы неизбежно пользуемся метафорами, когда говорим о целостности, о «вездесущей среде», о связности причин. Поэтому возможна корректная двойная оптика:

• научная – где ЭРГ/ЭФО рассматриваются как гипотетический объяснительный язык, которому ещё предстоит стать строгой моделью;

• философско-символическая – где та же идея «среды, в которой всё связано со всем» неожиданно резонирует с богословским опытом говорить о едином основании мира.

Например, авторские параллели между устройством полей и церковными образами (в комментариях звучит образ «креста» как символа пересечения/связности) можно воспринимать не как «доказательство религии физикой», а как культурный способ выразить интуицию: мир не распадается на изолированные сущности, он «сшит» связями. Для верующего человека это может прозвучать как осторожное напоминание о Логосе и о причастности человека миру; для неверующего – как философская метафора единства природы. И в обоих случаях строгая граница сохраняется: богословие не заменяет эксперимента, а физика не обязана подтверждать религиозные смыслы. Но между ними может существовать уважительный «мост» – на уровне языка, вопросов и ощущения целостности.

Разумеется, у такого проекта есть и открытые направления, которые ещё только предстоит проработать. Во-первых, теория в нынешнем виде недостаточно предъявляет себя в виде строгого формализма: ещё предстоит достроить ясные математические постулаты, обозначить области применимости, расчётов, сопоставимых с точностью современной термодинамики, квантовой теории поля и ОТО. Во-вторых, требуется выделить предсказания, которые отличали бы ЭРГ-подход от уже существующих моделей не только словами, но и измерениями. И всё же – стоит смотреть на текст как на программу для дальнейшей проработки и приглашение к дискуссии.

Трактат возвращает в физику редкое качество: интеллектуальную честность перед тайной явлений и готовность пересобрать «само собой разумеющееся». Я бы предложил читателю входить в эту книгу не как в учебник и не как в манифест против науки, а как в размышление, которое провоцирует мыслить заново – и, возможно, подталкивает пытливые умы к тому, чтобы сделать следующий шаг: превратить интуиции в строгие модели, сформулировать проверяемые следствия, найти слабые места, уточнить определения, провести мысленные и реальные эксперименты.

Если вы готовы читать не только глазами, но и внутренней работой – с открытым сердцем и трезвой головой, – этот текст может стать редким опытом: опытом встречи с авторским взглядом на мир, который не просит слепой веры, но просит внимания. А внимание, как известно, иногда и есть начало понимания.

Так в чём же истина устройства Мира?

Ю.И. Горшков

Это мысли вслух. Эти мысли построены по определённой логической линии, которую невозможно вымучить. Размышления, размышления, которые в итоге вылились в довольно большой материал. Самое главное то, что сложилось довольно оригинальное логическое умозаключение о функционировании окружающего нас Мира. В основе рассуждений лежал постулат физиков-профессионалов: в основе устройства Мира должно быть что-то простое и общее.

Изложение материала построено на общеизвестных «истинах» физических явлений. Книга, конечно, писалась для прочтения, прежде всего молодёжью. Поэтому предварительно излагаемые общеизвестные истины служат основой для восприятия изложенных новых взглядов. Основным ядром, конечно, служит формулирование закона энергетического реального газа. Сказать, что в нём нет ничего нового, может означать только то, что читающий «человек» не желает отказаться от уже привычных, принятых всеми соответствующих законов за «истины». На основе предлагаемого энергетического закона реальных газов очень легко объясняется практически любое физическое явление! Вот то всеобщее и простое! Конечно, нужна большая научно-исследовательская работа по развитию гипотезы формулированием конкретных законов тех или иных явлений на основе нового подхода.

Уяснив суть энергетического закона реальных газов и, затем читая учебники физики для школ и университетов, возникают большие сомнения в правильности формулирования многих теоретических выводов.

К концу XX века физики пришли к выводу, что, говоря словами В. Л. Гинзбурга, «для нас физика остаётся делом жизни, молодой и прекрасной, но для человеческого общества и его развития место физики заняла биология. Но… естественна гипотеза о редукции – возможности всё живое объяснить на основе физики, уже известной физики». Вот ключевые слова, которые положены в основу идей, изложенных в предлагаемой книге. При этом первостепенную роль «биологии», как отраслевой науки, надо понимать не в прямом смысле, а в более обобщённом философском виде, что все проявления физических процессов, это и есть суть жизнедеятельности энергетических формообразований. То есть, В. Л. Гинзбург, вольно или невольно, таким своим высказыванием пришёл к выводу, что основу всего происходящего вокруг и в далёкой глубине вселенной составляет «жизнь», жизнедеятельность всего и вся. А всё окружающее вокруг «нас» представляет собой разного вида энергетические формообразования, будь то какой-либо «газ», песчинка или «биологический» вид.

В этом случае, существующее научное направление «биология» опять останется только частным случаем естествознания для «биологического» вида энергетических формообразования (ЭФО), то есть живых существ в существующем сегодня представлении человека.

Чтение должно быть внимательным, не смотря на кажущуюся элементарность излагаемого материала, чтобы уловить новое видение физических явлений. «Дорогу осилит идущий!» Нельзя отвергать что-либо новое «с порога», надо пытаться встать на точку зрения «гостя» и внимательно проследить логическую нить рассуждения. Когда удастся проникнуться сутью новых идей, по телу проходит дрожь возбуждения от невероятно лёгкого объяснения многого, происходящего вокруг нас.

Аннотация

В настоящей творческой работе авторы поставили целью изложить своё видение окружающего нас Мира, практически не прибегая к каким-либо лабораторным исследованиям, а используя всё то богатство знаний о Природе, Вселенной и её составляющих, которое накопило Человечество к началу XXI века.

Пытливый ум творческих людей всегда задавался вопросом: ПРЕКРАСНА ЛИ ИСТИНА? Человек в своей творческой деятельности всегда замечал, что есть сходство между научным творчеством и творчеством художественным. Если пристально приглядеться к работе великих учёных прошлого, можно заметить удивительную вещь: многие из них стремились построить свои теории по законам красоты.

Олег П. Мороз в своей популярной книге «Прекрасна ли истина?» (1989 г.) прекрасно изложил историю развития этого постулата по мере роста знаний Человека об окружающем нас Мире. Он отметил, что в одной из статей известного шведского физика лауреата Нобелевской премии профессора Ханнеса Альвена было удивительное утверждение: «Хотя имена великих учёных-теоретиков хорошо известны, не каждый представляет себе, каким образом они работают. Часть их работы напоминает деятельность художника. Подобно тому, как художник выражает свои мысли и чувства в красках, скульптор – в глине, музыкант – в звуках, так и профессионал от искусства науки использует формулы и законы, которые, подобно всякому обогащённому отражению окружающего нас мира, являют собой степень красоты. Высочайшая похвала, которую теоретик может заслужить, показывая вновь выведенную формулу, это восторженный возглас его коллеги: «Как она прекрасна!».

Олег Мороз в своей книге ставил себе целью хотя бы приблизительно, хотя бы пунктирно, на примере творчества некоторых выдающихся учёных проследить основное направление перемен представления о красивом в природе от века к веку – пути развития идеи, согласно которой истина прекрасна. В некоторых случаях, говоря о психологических мотивах, которые двигали творчеством того или иного учёного, Человек прибегает к гипотезам. Хотя гипотезы эти подкреплены обширным фактическим материалом, они не исключают возможности иной интерпретации этих фактов и иного объяснения этих мотивов.

В теоретических материалах данной работы, как уже было отмечено выше, использованы известные всем, начиная со школьной скамьи, определения и законы физики и химии, сформулированные на начало XXI века и используемые в качестве истинных данных в обучении школьников и студентов. Все использованные в работе законы физики, и утверждённые Человеком как истины, служат лишь как отправной материал для выводов и новых определений, нового взгляда на эти известные истины.

Данная работа – это новый взгляд на, казалось бы, неопровержимые закономерности и явления, принятые человечеством как руководство к действию в своей повседневной жизнедеятельности. Этот новый взгляд и формулирование происходящих в природе явлений меняет некоторое представление о них и способствует более рациональному использованию в производственной деятельности Человека.

Объём представленного материала охватывает лишь принципиальное изложение концепции природы вещей. Более подробное изложение данной гипотезы возможно только после длительного детального исследования каждого физического явления с предлагаемой точки зрения. Данная работа не преследовала цель глубокого математического обоснования философских выводов, так как на это необходима многолетняя и многотрудная работа. Она бы отвлекала от основной логической мысли предлагаемой концептуальной теории и, в конечном счёте, не дала бы возможности её сформулировать.

Но, с другой стороны, исследований человечеством сделано так много, что достаточно воспользоваться имеющимися материалами исследований, и попробовать изложить их в новом свете и, безусловно, это удастся. Предложенная точка зрения значительно упрощает понимание явлений и, соответственно, упрощает математические обоснования их. Главное, чтобы математические выкладки не подменяли явления, и реально происходящие физические процессы не подгонялись бы к математическим закономерностям, а лишь разъясняли закономерности реальных явлений. Например, на вопрос, что такое калибровочные поля, можно услышать ответ, что это один из трёх фундаментальных, основных видов физической реальности, присутствующих в современной физике. На разговорном языке, говорят, описать эти физические объекты довольно трудно, их свойства и поведение описывает сложная математика. (Вот так!)

Состояние понимания сущности устройства природы-вселенной в умах естествоиспытателей сформулировал академик М. Марков в восьмидесятые годы XX столетия, говоря о единстве и многообразии форм материи в физической картине мира:

В каждый данный исторический момент на основе человеческого опыта и на уровне экспериментальных возможностей этого исторического момента у людей формируется картина мира. Она отражает объективный мир в той степени и с той точностью, которая даётся человеческим опытом в данную эпоху, с тем реальным богатством красок, которое в эту эпоху улавливает практика. Кроме того, картина содержит краски, так сказать, субъективного оттенка, ими окрашено предвидение и детали «временной» окраски, нечто такое, что в данный момент достоверно не доказано, но не входит в противоречие с действительностью. В будущем, возможно, возникнет противоречие с опытом и придётся по-другому представлять себе это нечто, перерисовывая некоторое место картины мира.

М. Марков отмечал, что нам досталось в наследие от натурфилософии нередкое смешение проблем чисто философских с проблемами, относящимися к конкретным наукам. Это смешение не осталось безнаказанным в истории науки:

– например, точка зрения Аристотеля на движение по кругу как на простейшее движение служила известным препятствием в развитии ньютонианского (галилеевского) понимания механики.

– или, возведение Кантом евклидова пространства в форму чистого наглядного представления a priori было препятствием в развитии неевклидовых геометрий.

Дальнейшее исследование природы ведёт к выявлению нового многообразия, а вслед за тем и нового единства. Процесс развития нашего знания о мире – от многообразия к единству, от единства к многообразию – богато иллюстрируется конкретными фактами из истории науки. В поисках единства чувствуется убеждённость в существовании такого единства, убеждённость в существовании какой-то законченной картины мира.

Бросив общий взгляд на проблемы многообразия и единства, следует подчеркнуть, что квантовая теория привнесла совершенно новую ситуацию в старое понятие «состоит из…» Согласно этой теории, принципиально нельзя построить данный объект микромира из частиц всё меньших и меньших масс, занимающих всё меньшие объёмы. Поэтому в проблеме структуры материи и древнем понятии «состоит из…» возникло нечто новое и, может быть, наиболее фундаментально важное за всю историю существования этого понятия. Если в старой атомистической концепции возникал вопрос о существовании какой-то мельчайшей из малых частиц, то в новой концепции законен вопрос о существовании в природе элементарной частицы предельно больших масс, которая могла бы играть роль элемента фундаментальной материи. Интересно прояснить точку зрения М. Маркова на некоторые фундаментальные характеристики единой картины мира: очень не хотелось бы, чтобы осталось впечатление, что единая картина мира обязательно требует какой-то пока не известной нам первоматерии, из которой построено всё сущее.

Свойства первоматерии не могут быть получены или истолкованы как результат каких-то более фундаментальных свойств. Свойства первоматерии должны быть ей приписаны. Он приводит одну цитату из доклада А. Эйнштейна на юбилее профессора А. Стодолы, произнесённого ещё в 1929 г.: «Если говорить честно… мы хотим не только знать, как устроена природа (и как происходят природные явления), но и по возможности достичь цели, может быть, утопической и дерзкой на вид, – узнать, почему природа является именно такой, а не другой. В этом учёные находят наивысшее удовлетворение. В этом состоит прометеевский элемент научного творчества».

Эта «дерзкая» мечта представляется отнюдь не утопической. Кажется естественной мысль: единая картина мира должна быть внутренне замкнутой в том смысле, что в ней должна реализоваться убедительным образом её единственность. Другими словами, единая картина может существовать лишь в том виде, в котором она существует.

Это значит, что если и пользоваться термином «первоматерия», то свойства первоматерии должны не «задаваться богом», как об этом писал Ньютон, а должны естественным путём получить свои характеристики в коллективе многообразий и единств, к которому принадлежит эта форма реальности. И должны получиться её свойства именно такие, а не другие. В своё время М. Марков касался ряда аспектов проблемы первоматерии и, в частности, существенной роли в картине мира обстоятельства, которое связано с понятием всеобщего взаимодействия. Он обращал внимание на то, что любая из так называемых элементарных частиц требует для своего полного, исчерпывающего описания наличие всех существующих в природе других частиц из-за прямого или не прямого взаимодействия между ними. Каждая элементарная частица в какой-то мере «состоит из всех элементарных частиц», то есть образно говоря, «всё состоит из всего».

В методологии поисков единой картины мира часто упоминается так называемый «критерий простоты». «Сложность», «простота» – в общем-то субъективные понятия, и вопрос заключается в том, насколько возможно придать в физике «критерию простоты» объективное содержание. Известно, что существуют взаимодействия электромагнитные, слабые, сильные и гравитационные. И в течение многих десятилетий пытаются построить последовательную, без внутренних противоречий теорию электромагнитных взаимодействий. В такой теории возникли расходимости (появление бессмысленных бесконечностей), которые в рамках электродинамики преодолеть не удалось. В сущности, вся эта деятельность была направлена на выявление варианта наиболее простого объективного мира, и в этом творчестве, в поисках предельной простоты, пока терпим поражение. В своё время А. Эйнштейн резюмировал эволюцию науки словами: «Эволюция происходит в направлении всё увеличивающейся простоты логических основ». А Гейзенберг в одной из своих работ («Что такое понимание в теоретической физике») писал: «Всё ещё может считаться лучшим критерием корректности новых концепций старая латинская пословица «Simplex sigilum veri» («Простота – это признак истинности»), которая была выведена большими буквами в аудитории Геттингенского университета». И там же Гейзенберг говорит: «Однако в конечном итоге меня лично в корректности физических концепций убеждает простота этой концепции на фоне богатейшего разнообразия запутанного экспериментального материала».

Вот некоторые напутственные высказывания авторов изданий, обобщающих состояние возможностей достижения цели в исследовательской работе физики и других естественных наук.

«Великое дело – точка зрения. Иной раз она нужнее точки опоры. Особенно для исследователя, решившего сказать своё, не заёмное слово. Ведь исследовать – значит видеть то, что видели все, но думать так, как не думал никто. Тут свежий взгляд на вещи, пожалуй, дороже самой совершенной аппаратуры. Во всяком случае, мир уже не раз был перевёрнут без архимедова рычага – силой человеческого ума. И, перевёрнутый, – не странно ли? – казался нам куда разумнее привычного». (Анатолий Шварц; 1967 год).

«Иные идеи только для того и зреют, чтобы в срок быть опровергнутыми, уступить место новым, ещё более невероятным».

«Астрофизика переживает бурный расцвет в наши дни, когда наземные и внеатмосферные наблюдения дополняются экспериментами в околоземном космическом пространстве… а полученные данные обрабатываются на электронно-вычислительных машинах и подвергаются анализу с учётом новейших достижений физики, математики, химии и других наук. В интерпретации результатов наблюдений – важна роль философской позиции учёных. Осмысление наблюдаемых во Вселенной объектов, явлений и процессов необходимо для правильного понимания сложной взаимосвязи микромира и мегамира, построения современной астрономической картины мира». (В. А. Касьянов).

«Человек, в процессе познания природы, может оторваться от своего воображения, он может открыть и осознать даже то, что ему не под силу представить». (Л. Д. Ландау – эпиграф на обложке книги Д. Данина «Вероятностный мир»).

«В науке существенный шаг вперёд делает тот, кто обнаруживает явление, которое не может быть объяснено в рамках существующих представлений. Заслуга первооткрывателя в фундаментальных науках больше заслуг тех учёных, которые движутся в уже проложенном фарватере». (Академик П. Капица).

«Верно, в спорах рождается истина <..> Но верно и другое: в спорах истина умирает. Она в них попросту тонет. В спорах беспрестанно разрушается сосредоточенность каждой из сторон. Кроме взаимной помощи, возникают взаимные трения – помехи. И в тысячный раз оправдывается испанская народная мудрость: вдвоём привидения не увидишь! Теоретические открытия сродни привидениям». (Д. Данин – 1981).

Академик Виталий Лазаревич Гинзбург сформулировал, так называемый, физический минимум на начало XXI века. Речь идёт о составлении некоторого списка проблем, представляющих в данное время наиболее важными и интересными. Он считает, что «особенные важные» проблемы выделяются не тем, что другие не важны, а тем, что на обсуждаемый период времени находятся в фокусе внимания, в какой-то мере находятся на главных направлениях. В 2004 году В. Л. Гинзбург сформулировал такой «список» проблем, который вобрал в себя несколько принципиальных направлений разделов физики в области макрофизики, микрофизики, астрофизики. Очень интересным он также отметил вопрос о связи физики с биологией. Он считает, что развитие фундаментальной физики, основ физики, и, конкретно, создание кварковой модели строения вещества – это физические проблемы, для биологии и других естественных наук непосредственного значения не имеющие. (?). Физика остаётся делом жизни, молодой и прекрасной, но для человеческого общества и его развития место физики заняла биология! (Ох уж это деление науки по направлениям! – говорят о существовании единства Мира, а изучают её сидя по разным «углам».).

Обобщая, В. Л. Гинзбург говорит – мы полагаем, что знаем, из чего устроено всё живое – из элементов, атомов, молекул; знаем строение атомов и молекул, а также управляющие ими и излучением законы. Поэтому естественна гипотеза о редукции – возможности всё живое объяснить на основе физики, уже известной физики. Основными являются вопросы о происхождении жизни и появлении сознания (мышления). Проблема не решена, и он склонен думать, будет безоговорочно решена только после создания «жизни в пробирке»… Он, опять же, ставит вопрос о Великом объединении, объединяющем электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия. И тут же отвечает, что такого удовлетворительного суперобъединения построить ещё не удалось.