Физическая картина мира

Наши представления об окружающем мире формируются в узком диапазоне изменения физических параметров и мало отличаются на бытовом уровне от представлений первобытного человека. Можно было ожидать, что расширение этого диапазона методами экспериментальной физики приведет к конфликту между восприятием и физическими законами. Не удивительно, что теоретическая физика не смогла предсказать фундаментальные свойства материи, на основе которых построены релятивистская и квантовая механика — эти свойства не следуют из повседневного опыта и соответствующие разделы не могли возникнуть до экспериментальных открытий. Современные методы исследования, в значительной степени, связаны с отказом от наглядности. Невозможно представить не только целый ряд квантовых эффектов, но даже процесс распространения электромагнитных волн Возникает задача создания физической картины мира, в которой парадоксальные свойства должны быть следствием более универсальных постулатов, причем в жертву может быть принесено сложившееся мировосприятие.

Рассмотренный ниже вариант разработан на основе различных концепций, в частности, были использованы некоторые элементы из философских систем Платона, Аристотеля и Гераклита Учитывая сложность и многогранность этой задачи, авторы не претендуют на истину в последней инстанции. Мы предлагаем только основное направление и решение нескольких практических задач. Эта часть является введением и определяет общие принципы формирования материи. Описание основных структурных форм и расчет их параметров предполагается дать в следующих двух работах. В заключительной работе мы планируем рассмотреть некоторые вопросы, представляющие общий интерес.

Две основные концепции.

За период с 6 в. до н.э. по 4 в. н.э. в Древней Греции были заложены основы современных философских течений. Разделение на собственно философию (по Аристотелю — метафизику) и естественные науки еще не оформилось, и каждая школа рассматривала окружающий мир как проекцию собственных идей. Полученные схемы в большинстве достаточно наивны, однако до настоящего времени без кардинальных изменений дошли два основных направления: материализм (Левкипп, Демокрит) и объективный идеализм (Платон, Аристотель и др.).

Демокрит считал, что существует бесконечное число разнообразных по форме и бесконечно малых неделимых частиц — атомов. Картина мира по Демокриту близка к современным представлениям: независимо существуют пустота (небытие) и атомы (бытие). Кроме ряда собственных свойств атомы обладают также подвижностью, т. е. способностью к движению в пустоте. Свойства вещей определяются типом, состоянием и пропорцией атомов.

Платон (427 г. — 347 г. до н.э.) развил принципиально иную концепцию. Условно назовем ее «трехслойной реальностью». Объективно существуют три уровня: мир идей, промежуточный уровень и мир вещей. Идеи Платона имеют скорее этический характер, однако, существуют также идеи вещей. Для определения промежуточного уровня Аристотель использовал греческое слово «хюлэ» по смыслу близкое к слову сырье или необработанный материал.

Если для существования мира по Демокриту не требуется каких-нибудь дополнительных условий, то мир по Платону предполагает сложный процесс взаимодействия: идея — сырье — вещь. Вопрос о способе и свойствах этих преобразований не мог быть решен в Древней Греции, однако основное направление уже было определено Гераклитом почти за сто лет до рождения Платона. Дошедшие до нас фрагменты, во всяком случае, те, которые удается понять, дают логически завершенную схему.

Система Гераклита В основе философии Гераклита лежит тезис о крайней изменчивости окружающего мира. Мир вещей Гераклит сравнивал с ритуальным напитком «кикеоном», который расслаивался на компоненты, если его постоянно не встряхивать.

Этот мир, тождественный во всем, не создан никем из богов и никем из людей, но он всегда был, есть и будет вечно живым огнем, мерами вспыхивающим и мерами угасающим. Отметим, что в Древней Греции не существовало определения «энергия», но наиболее близкая ассоциативная связь существует между энергией и огнем, тогда:

Этот мир существует вечно и создается естественным путем из однородного и изотропного пространства путем (периодического?) воздействия порций энергии. В этом взаимодействии выполняется закон сохранения энергии и принцип эквивалентности: Все обменивается на огонь, и огонь — на все, подобно тому, как золото на товары, а товар на золото (фрагмент 90). Огонь Гераклита делится на два типа: естественный и разумный (логос).

Возможно, при отсутствии необходимой терминологии, Гераклит пытался описать физическую картину мира, близкую, по смыслу, к трехслойной схеме Платона: идея — однородная и изотропная среда — мир вещей. Схема Гераклита предполагает наличие определенного физического процесса. Для описания этого процесса может быть подобрана модель и, в дальнейшем, вычислены константы, характеризующие эффекты трансформации.

Физическая модель Для построения физической модели используем аналогию с формированием оптических изображений. Плоское оптическое изображение, например, на экране вашего монитора строится на основе динамической развертки. Этот принцип был использован русско-американским ученым Зворыкиным при создании телевидения и является основным в работе TV, мониторов и других систем.

Существует два основных философских направления: «материализм» и «объективный идеализм». Каждому из этих направлений соответствует собственная система постулатов, на основе которой формируется наше мироощущение и, в конечном итоге, строится физическая модель (картина) окружающего мира. Традиционная и динамическая модель имеют различные физические свойства. Свойства нашего мира предельно близки к динамической модели.

Динамическая вселенная может существовать только при строгом выполнении физических законов и одновременно предполагает существование процессов, лежащих вне нашего прямого восприятия. Это позволяет говорить о корректности объединения и исследования естественных и идеальных свойств реальности.