Читать онлайн О проблемах современной физики. Сборник статей

О ПРОБЛЕМАХ СОВРЕМЕННОЙ

ФИЗИКИ

Сборник статей 2022-2025 г.г.

Предисловие

В данный сборник включены практически все статьи, опубликованные мной в Дзэне, ВК и Телеграмме. Они намеренно написаны без углубления в математическое описание поставленных вопросов для лучшего восприятия действительно важных и весьма и весьма глубоких проблем и противоречий современной теоретической физики. То, что данные проблемы и противоречия поразили современную физику и превратили ее из физики в алфизику (по аналогии с алхимией средних веков), в которой причудливо смешаны истинные достижения теоретического осмысления окружающего мира и просто потрясающе нелепые взгляды и представления, очевидно. Взять хотя бы пример из астрономии, когда выброс вещества из нейтронной звезды по всем замерам имеет явно сверхсветовую скорость, это явление называется «оптическим» эффектом, поскольку скорость материальных тел не может (по современным представлениям) быть больше скорости света, и много чего еще. Более подробно указано непосредственно в статьях и моей книге «Теория относительности и сверхсветовая скорость», (издание 3-е), опубликованной в Литресс. Доступ к данной книге сознательно сделан мной бесплатным, так как зарабатывать на человеческой глупости я считаю кощунством.

С уважением,

В.Моренко

О ПРОБЛЕМЕ ДОПУСТИМОСТИ

6 января

В силу того, что человеческое сознание может оперировать только образами предметов и процессов реального мира, основываясь на "существенных" особенностях указанных объектов и процессов, перед человеком всегда стоит проблема логической увязки своих представлений и того, что можно исключить, а что оставить при формировании научного познания мира. И именно проблема четкого определения границ допустимости отождествления научного образа его реальному прототипу должна быть основой научного познания мира. Но в научных трудах не принято специально оговаривать, какие аксиомы и правила положены в основу теоретического исследования. К чему это приводит – в данной статье.

Возьмем, к примеру, классическую механику. Данный раздел теоретической физики основан на использовании дифференциального и интегрального исчислений. При этом считается, что материальное тело можно мысленно делить на сколь-угодно малые объемы, а законы механики получать путем суммирования (интегрирования) свойств частей тела, находящихся в этих объемах. Но делить до бесконечности можно только нечто сплошное, а в реальности тело состоит из атомов. И часть атома будет уже совершенно иной сущностью, нежели сам атом или некоторая их совокупность. В случае части атома законы сохранения импульса и энергии, выводимые для сплошного тела и каждой из его частей, уже теряют всякий смысл. Для тела, составленного из отдельных элементарных частиц, законы сохранения являются не строго детерминированными, а статистическими. Но отказываться из-за этого от дифференциального и интегрального исчислений было бы совершенной бессмыслицей. Просто надо знать и всегда помнить о пределах возможного отождествления мысленного (математического) результата с физической реальностью.

В этом смысле общепризнанное выражение об "энергии покоя" тела представляет собой яркий пример полного непонимания и недоучета пределов допустимости теоретических представлений. Действительно, под энергией понимается способность тела совершать работу, но покоящееся тело никакой работы совершить не может. И само это понятие вытекает из мысленного наделения реального пространства четвертой (временной) координатой, движением по которой заменяется течение времени. А для данного движения понятие о работе тела уже никакого отношения к физической реальности не имеет.

В квантовой механике физическое тело не является сплошным объектом – это ансамбль отдельных частиц, обладающих как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Этот подход к решению задач механики является совершенно естественным и допустимым, хотя он и противоположен тому, что применяется в классической теории. Корпускулярные свойства элементарной частицы характеризуются ее импульсом и энергией, а волновые – ее частотой, причем сама волна определяется как бегущая. Связь между корпускулярными и волновыми свойствами устанавливаются через формулу волны де Бройля, определяющую, что длина волны частицы обратно пропорциональна ее импульсу. Скорость частицы в этом случае равна скорости перемещения волны – она как бы "приклеена" к частице. Казалось бы, ничего особенного, если бы только дальше не начинались чудеса. Вместо того, чтобы частоту волны де Бройля определять по строгому правилу через ее длину и скорость частицы, она определяется через не существующее в реальном пространстве понятие об "энергии покоя". Это сразу же приводит к совершенно нелепому утверждению о несовпадении скорости волны и ее фазы. Данное утверждение противоречит самому определению волны через множество ее фаз. И, если уж скорость и масса частицы неизменны, то и скорость любой фазы совпадает со скоростью всей волны, и ни о какой "дисперсии" волны де Бройля не может быть и речи.

И на таких вот пируэтах строятся "научные" теории. Все-таки следует физикам привлечь к своим теоретическим изысканиям специалистов, руководствующихся научной логикой, а не изобретать немыслимое.

В.Моренко

Классические преобразования Лоренца

Из-за конечности скорости света удаленное тело видно только с задержкой по времени, а если оно еще и движется, то его видимое расположение не совпадает с действительным. И, чтобы не заблудиться в этом мире, надо уметь решать задачу об особенностях описания движения тела при его визуальном наблюдении неподвижным и движущимся наблюдателями. Решение данной задачи начинают с введения двух инерциальных систем координат (трехмерных!), одна из которых неподвижна, а вторая движется относительно наблюдаемого тела. Положение тела задается произвольным образом, причем расстояние до него от центров каждой из систем определяется двумя способами одновременно – по теореме Пифагора через координаты каждой из систем (геометрическое расстояние), и через длину пути, который должен преодолеть импульс света от центра каждой из систем отсчета до месторасположения тела (временное расстояние). Поскольку речь идет об одном и том же расстоянии в каждой из систем, то можно определить правомерное для каждой системы тождественное равенство квадратов геометрического и временного расстояния. После этого можно для каждой системы построить разность квадратов геометрического и волнового расстояний и приравнять их друг другу, поскольку они тождественно равны нулю. Это и будет основное уравнение для вывода классических преобразований Лоренца. И, если координатные оси обеих систем ориентированы одинаково, то можно перейти к определению правил преобразования координат одной системы в координаты другой. Для этого будем полагать, что координаты движущейся системы могут быть линейным образом выражены через соответствующие координаты и время неподвижной системы отсчета. А время в движущейся системе линейным образом определяется через время и абсциссу неподвижной системы координат. В момент прихода импульса, испущенного из совмещенного центра обеих систем, значение абсциссы центра движущейся системы в неподвижной системе будет равно произведению скорости относительного движения центров на время нахождения импульса света в пути – x(O')=Vt. Теперь, используя данное условие, линейные определения координат движущейся системы и упомянутое основное уравнение, можно с помощью метода неопределенных коэффициентов получить знаменитые классические преобразования Лоренца для координат и времени инерциальных систем координат. Казалось бы, все понятно и убедительно, но почему же тогда Альберт Эйнштейн отказался от сравнения преобразованных в нулевые выражения тождеств и ввел понятие об инвариантном (не равном нулю!) интервале?

Причин здесь много, например почему вообще требуется определение основного уравнения и хитроумное использование метода неопределенных коэффициентов, когда в качестве начального условия принято положение о том, что x(O’) =Vt, ведь это уже готовое правило преобразования координат разных систем? Правда это правило кардинальным образом отличается от формул классических преобразований Лоренца. Кроме того, сами классические преобразования основаны на попытке математического описания геометрического расстояния в трехмерном пространстве через четыре (!) независимые переменные, а это уже что-то совсем запредельное для обычной геометрии и математической физики. И вообще сама по себе идея вывести правила преобразования координат полагаясь на модель сравнения расстояний с помощью импульса света заранее ущербна, так как принципиально исключает возможность сравнения систем, если их относительная скорость превышает скорость света- импульс не может догнать движущееся со сверхсветовой скоростью тело.

Учитывая эти и некоторые другие нестыковки и недоразумения понятно, почему Альберт Эйнштейн решил обратиться к четырехмерному пространству, хотя внешне выражение для инвариантного интервала в специальной теории относительности совпадает (без дополнительных объяснений) с основным уравнением классических преобразований Лоренца.

С уважением,

В.Моренко

О функции Лагранжа

3 февраля

Изначально функция Лагранжа была введена в теоретическую механику для описания движения тела. На ее основе, через уравнения Эйлера-Лагранжа, были даны определения энергии и импульса системы. Сама эта функция была определена как разность кинетической и потенциальной энергиями тела. С помощью нее определяется такая траектория движения тела, которая соответствует минимально необходимому для этого промежутка времени. Это условие соответствует принципу наименьшего действия Гамильтона. В современной физике принцип Гамильтона расширен и отнесен к любой форме развития системы, а не только к механическому движению. Сама же эта функция приобрела вид "лагранжиана" или "плотности лагранжиана" и считается необходимой для определения не только минимума периода времени, но и объема, или разности потенциалов силового поля. При этом условие разности вещественных параметров тела и потенциального поля, аналогичное разности кинетической и потенциальной энергиями тела в механике, для такого обобщенного определения функции Лагранжа сохраняется. В принципе расширение понятия о функции Лагранжа никаких возражений вызывать не должно, так как уравнения Эйлера-Лагранжа выведены для любых обобщенных, а не только геометрических, координат.

И все было бы прекрасно, если бы не требование об обязательном соответствии физических теорий принципу лоренц-инвариантности. Последний же приводит к необходимости определения уже даже в механике функции Лагранжа в виде не имеющей положительных значений зависимости. А это является полнейшим абсурдом, поскольку кинетическая энергия тела, являющаяся по определению равной функции Лагранжа для такого вида движения, будет всегда отрицательной величиной (!). Кроме того, при таком определении кинетическая энергия тела должна быть выражена в двух принципиально различных формах – для свободного движения и для движения тела в потенциальном поле. Это прямо следует из уравнений Эйлера-Лагранжа.

Если же определить релятивистскую форму функции Лагранжа корректным образом (см., мою книгу "Теория относительности и сверхсветовая скорость", за 2021 год), то условия равенства функции Лагранжа разности кинетической и потенциальной энергий тела не соблюдается. Это связано прежде всего с тем, что в релятивистском случае время является функцией от скорости тела. И если его движение в стационарном потенциальном поле осуществляется с радиальным ускорением, например при свободном падении, то этот процесс происходит с изменением единиц измерения времени. Но закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергий справедлив только в силу однородности времени, то есть неизменности от положения тела в пространстве единиц времени, что не может быть обеспечено в релятивистском случае. Кстати говоря, именно данное обстоятельство свидетельствует об ошибочности принципа эквивалентности свободного падения тела его равномерному инерциальному движению.

В этом смысле теории поля, основанные на применении "лагранжиана" в виде разности вещественной («кинетической») и потенциальной энергий, могут быть использованы только для нерелятивистских случаев. А их формулировка для релятивистских условий должна быть изменена, так как конечность скорости света является достоверно установленным физическим фактом, опровергающим принцип однородности времени в реальном мире.