Несколько последних постов позволили сформулироваться точке зрения, но чтобы она не выглядела «взятой с потолка», нужно сделать небольшой экскурс в историю. Пройтись во самым вехам, не сильно углубляясь в детали.
Итак, начнём с древнегреческой науки — с Аристотеля и Птолемея. Устройство мира было достаточно простым и логичным:
Не стоит думать, что такая картина мира была чересчур наивна или плохо соответствовала наблюдаемым фактам того времени. Ученые той эпохи прекрасно могли интерпретировать свои наблюдения, и, к примеру — шарообразность Земли им уже была известна. Благодаря множеству фактов — как выглядит лунное затмение, разница в положении Солнца в одно и тоже время в разных городах, наличие горизонта и его изменение с увеличением высоты точки наблюдения и т.п. — всё это не только позволило понять, что Земля — шар, но и весьма точно вычислить её размер.
Планеты, конечно же, были известны тоже. Но как звёзды, которые почему-то двигаются не с вместе с остальным небосводом, а по своим собственным хитрым траекториям. Почему так — было не понятно, но это не помешало построить весьма хорошую модель их движения — все планеты двигаются по окружностям вокруг Земли, при этом одновременно двигаясь по сферам меньшего диаметра. Эта конструкция позволяла давать предсказания положения этих планет с необходимой для потребностей того времени (например, для навигации и астрологии) точностью. Само описание этой модели было дано Птолемеем в его Альмагесте.
Так вот, этих знаний и представлений об окружающем мире хватило практически аж на более, чем на тысячелетие. По большому счёту, ничего такого существенного не происходило в мире, что бы не укладывалось в эту систему знаний. Также заметим, что эта система не противоречит нашему интуитивному представлению об окружающем мире — неподвижная Земля в центре мира, всё вокруг неё вертится.
К сожалению, в средние века, с постепенным накоплением наблюдений, с усовершенствованием методики измерений появились факты, которые почему-то не укладывались в эту систему. Повышение точности измерения координат планет приводило к тому, что планетам «приходилось» двигаться по всё большему количеству окружностей, или иногда сферам приходилось пересекаться. Это само по себе было несколько «неестественно», хотя и не предоставляло большой проблемы. Однако, в какой-то момент, благодаря работе Коперника, (хотя эта идея возникала и раньше) идея перенести Центр мира в Солнце начала получать распространение. Её достоинствами являлись достаточно прагматические вещи — она позволяла, например, более просто рассчитывать координаты планет, чем геоцентрическая модель. Кроме того, планеты начинали двигаться «только вперёд», без этих малопонятных остановок и даже движений в обратную сторону, как это было в системе Птолемея/Аристотеля.
Но одного лишь «практического удобства» для смены парадигмы мало — настоящий переворот в сознании случился десятилетиями позже — уже благодаря уточнённым астрономическим данным, полученным Тихо Браге, и работам Кеплера, который смог дать им интерпретацию. Кеплер заметил, что все эти данные укладываются в модель, в которой Солнце находится в центре, а планеты двигаются по эллиптическим (а не по более «естественным и натуральным» круговым!) орбитам, причём Солнце должно находиться в одном из фокусов эллипса (в фокусе, а не в геометрическом центре эллипса!). Более того, им были подмечены другие закономерности в движениях планет (всё вместе — это три закона Кеплера), которые позволяли рассчитывать их координаты с гораздо более высокой точностью.
Вот на эту часть я хочу обратить отдельное внимание — именно благодаря наблюдениям и появлению новых данных, которые не укладывались в доминирующую на тот момент модель — и появилась новая теория, которая смогла непротиворечиво объяснить эти новые факты. Второй же момент — это то, что окружающий мир (почему-то) оказался совсем не интуитивным или идеальным — планеты не двигаются по окружностям, Земля не располагается в центре, да и сам закон может иметь неочевидную формулировку вида «квадраты периодов обращения планет соотносятся, как кубы больших полуосей их орбит». Всё это неважно, а важно то, что это почему-то работает.
Далее, прошло ещё несколько десятилетий — и, благодаря качественно новому математическому аппарату (то, что сегодня называется «интегральное и дифференциальное исчисление»), Ньютон смог сделать очередной шаг — он смог математически описать, как действует гравитация на тела и вывести все три закона Кеплера как прямые следствия из своего закона гравитации. Даже более того — так как теперь стало ясно, что и планеты притягиваются между собой — это позволило ещё больше минимизировать разницу между наблюдаемыми координатами и расчётными (и, между делом, открыть новую планету!).
Триумф? Величайший триумф. Но не надолго.
Опять же, к сожалению, всё новые знания накапливались в результате наблюдений. В частности, точные измерения времени выхода спутников Юпитера из его тени (а они почему-то иногда выходили не тогда, когда должны были, а с задержкой) — не имели объяснения. Однако, они привели к мысли, что свет проходит расстояния не мгновенно, а с некоторой ограниченной скоростью (хоть и весьма высокой по земным меркам). Это, мягко говоря, странно, непривычно, опять же — контр-интуитивно и непонятно зачем нужно. Само по себе это было бы просто забавным фактом, если бы (сильно) позже не выяснился ещё более дикий по странности факт: скорость света не меняется, даже если мы движемся относительно его источника с какой-то скоростью (например, приближаемся или удаляемся от него)! Это не только входит в противоречие со здравым смыслом (не говоря уже об интуиции), это прямо противоречит ньютоновской механике — которая уже показала свою эффективность и универсальность — что при изучении движения космических тел, что при расчётах, необходимых для постройки моста, двигателя или многоэтажного здания.
Конечно, благодаря работам Лоренца, Пуанкаре и Эйнштейна была построена совершенно новая физика, которая смогла описать эти явления. То есть, если раньше мы думали, что окружающий мир работает по каким-то «странным» ньютоновским законам, которые постулируют нечто такое, что отличается от нашего каждодневного опыта (например, что движущее тело будет двигаться постоянно в том же направлении, а мы-то знаем, что такого не бывает, что все тела останавливаются сами собой), то теперь уже эти законы выглядят как образец стройности, простоты и порядка. Почему же от них пришлось отказаться? По той же самой причине — выводы, сделанные на их основе, входят в противоречие с наблюдаемыми явлениями. И ладно бы, если «странные» явления проявлялись в какой-то одной или ограниченной области физики. Нет, теперь (когда стало ясно, куда надо смотреть, чтобы наблюдать аномалии) практически любой обыденный опыт является, при ближайшем рассмотрении, ложным:
Такие эффекты ещё не кажутся странными и удивительными? Это значит, вы ещё не рассматривали те явления, которые относятся к микромиру, например:
К чему это всё я подвожу? К нескольким достаточно банальным мыслям. Во-первых, рассуждая о неких физических явлениях, не надо апеллировать к «здравому смыслу» или к «естественности/неестественности» какой нибудь теории. Как показывает история, законы окружающего мира имеют мало общего с этими человеческими понятиями. Во-вторых, наука — это не такой особый вид лотереи, где разные учёные, лёжа на диване, выдвигают свои мысли о мироустройстве (насколько у кого хватит фантазии), а потом кто-то срывает джек-пот в виде Нобелевской премии. Если хочется поделиться с миром своей новой теорией, нужно быть готовым ответить на некоторые вопросы:
Итак, начнём с древнегреческой науки — с Аристотеля и Птолемея. Устройство мира было достаточно простым и логичным:
- существует Центр Вселенной, в котором находится Земля,
- все предметы стремятся занять своё «изначальное место». Для «тяжелых» предметов таким местом является Центр Вселенной, для дыма и ему подобных — это Небо. Как следствие, все предметы потому и падают, что стремятся к Центру.
Не стоит думать, что такая картина мира была чересчур наивна или плохо соответствовала наблюдаемым фактам того времени. Ученые той эпохи прекрасно могли интерпретировать свои наблюдения, и, к примеру — шарообразность Земли им уже была известна. Благодаря множеству фактов — как выглядит лунное затмение, разница в положении Солнца в одно и тоже время в разных городах, наличие горизонта и его изменение с увеличением высоты точки наблюдения и т.п. — всё это не только позволило понять, что Земля — шар, но и весьма точно вычислить её размер.
Планеты, конечно же, были известны тоже. Но как звёзды, которые почему-то двигаются не с вместе с остальным небосводом, а по своим собственным хитрым траекториям. Почему так — было не понятно, но это не помешало построить весьма хорошую модель их движения — все планеты двигаются по окружностям вокруг Земли, при этом одновременно двигаясь по сферам меньшего диаметра. Эта конструкция позволяла давать предсказания положения этих планет с необходимой для потребностей того времени (например, для навигации и астрологии) точностью. Само описание этой модели было дано Птолемеем в его Альмагесте.
Так вот, этих знаний и представлений об окружающем мире хватило практически аж на более, чем на тысячелетие. По большому счёту, ничего такого существенного не происходило в мире, что бы не укладывалось в эту систему знаний. Также заметим, что эта система не противоречит нашему интуитивному представлению об окружающем мире — неподвижная Земля в центре мира, всё вокруг неё вертится.
К сожалению, в средние века, с постепенным накоплением наблюдений, с усовершенствованием методики измерений появились факты, которые почему-то не укладывались в эту систему. Повышение точности измерения координат планет приводило к тому, что планетам «приходилось» двигаться по всё большему количеству окружностей, или иногда сферам приходилось пересекаться. Это само по себе было несколько «неестественно», хотя и не предоставляло большой проблемы. Однако, в какой-то момент, благодаря работе Коперника, (хотя эта идея возникала и раньше) идея перенести Центр мира в Солнце начала получать распространение. Её достоинствами являлись достаточно прагматические вещи — она позволяла, например, более просто рассчитывать координаты планет, чем геоцентрическая модель. Кроме того, планеты начинали двигаться «только вперёд», без этих малопонятных остановок и даже движений в обратную сторону, как это было в системе Птолемея/Аристотеля.
Но одного лишь «практического удобства» для смены парадигмы мало — настоящий переворот в сознании случился десятилетиями позже — уже благодаря уточнённым астрономическим данным, полученным Тихо Браге, и работам Кеплера, который смог дать им интерпретацию. Кеплер заметил, что все эти данные укладываются в модель, в которой Солнце находится в центре, а планеты двигаются по эллиптическим (а не по более «естественным и натуральным» круговым!) орбитам, причём Солнце должно находиться в одном из фокусов эллипса (в фокусе, а не в геометрическом центре эллипса!). Более того, им были подмечены другие закономерности в движениях планет (всё вместе — это три закона Кеплера), которые позволяли рассчитывать их координаты с гораздо более высокой точностью.
Вот на эту часть я хочу обратить отдельное внимание — именно благодаря наблюдениям и появлению новых данных, которые не укладывались в доминирующую на тот момент модель — и появилась новая теория, которая смогла непротиворечиво объяснить эти новые факты. Второй же момент — это то, что окружающий мир (почему-то) оказался совсем не интуитивным или идеальным — планеты не двигаются по окружностям, Земля не располагается в центре, да и сам закон может иметь неочевидную формулировку вида «квадраты периодов обращения планет соотносятся, как кубы больших полуосей их орбит». Всё это неважно, а важно то, что это почему-то работает.
Далее, прошло ещё несколько десятилетий — и, благодаря качественно новому математическому аппарату (то, что сегодня называется «интегральное и дифференциальное исчисление»), Ньютон смог сделать очередной шаг — он смог математически описать, как действует гравитация на тела и вывести все три закона Кеплера как прямые следствия из своего закона гравитации. Даже более того — так как теперь стало ясно, что и планеты притягиваются между собой — это позволило ещё больше минимизировать разницу между наблюдаемыми координатами и расчётными (и, между делом, открыть новую планету!).
Триумф? Величайший триумф. Но не надолго.
Опять же, к сожалению, всё новые знания накапливались в результате наблюдений. В частности, точные измерения времени выхода спутников Юпитера из его тени (а они почему-то иногда выходили не тогда, когда должны были, а с задержкой) — не имели объяснения. Однако, они привели к мысли, что свет проходит расстояния не мгновенно, а с некоторой ограниченной скоростью (хоть и весьма высокой по земным меркам). Это, мягко говоря, странно, непривычно, опять же — контр-интуитивно и непонятно зачем нужно. Само по себе это было бы просто забавным фактом, если бы (сильно) позже не выяснился ещё более дикий по странности факт: скорость света не меняется, даже если мы движемся относительно его источника с какой-то скоростью (например, приближаемся или удаляемся от него)! Это не только входит в противоречие со здравым смыслом (не говоря уже об интуиции), это прямо противоречит ньютоновской механике — которая уже показала свою эффективность и универсальность — что при изучении движения космических тел, что при расчётах, необходимых для постройки моста, двигателя или многоэтажного здания.
Конечно, благодаря работам Лоренца, Пуанкаре и Эйнштейна была построена совершенно новая физика, которая смогла описать эти явления. То есть, если раньше мы думали, что окружающий мир работает по каким-то «странным» ньютоновским законам, которые постулируют нечто такое, что отличается от нашего каждодневного опыта (например, что движущее тело будет двигаться постоянно в том же направлении, а мы-то знаем, что такого не бывает, что все тела останавливаются сами собой), то теперь уже эти законы выглядят как образец стройности, простоты и порядка. Почему же от них пришлось отказаться? По той же самой причине — выводы, сделанные на их основе, входят в противоречие с наблюдаемыми явлениями. И ладно бы, если «странные» явления проявлялись в какой-то одной или ограниченной области физики. Нет, теперь (когда стало ясно, куда надо смотреть, чтобы наблюдать аномалии) практически любой обыденный опыт является, при ближайшем рассмотрении, ложным:
- постоянство массы? Ложь. Движущиеся относительно нас тела становятся тяжелее.
- эквивалентность одновременности разных событий? Ложь. События, одновременные в одной системе отчёта, могут не являться такими в других системах.
- неизменность течения времени? Ложь. Все процессы в движущихся относительно нас телах замедляются.
Такие эффекты ещё не кажутся странными и удивительными? Это значит, вы ещё не рассматривали те явления, которые относятся к микромиру, например:
- единичный фотон, пролетая сквозь щели, умудряется пролететь сквозь все из них одновременно, заодно проинтерферировав сам с собой. Это отдаёт каким-то шулерством и махинациями, и первая реакция — «не может быть!», но эффект от этого никуда не девается.
- покоящиеся частицы не имеют «координат» в привычном нам представлении. То есть вообще. Грубой аналогией этому является попытка представить частицу как туман, неравномерно распределённый по всей вселенной — в каких то местах он сильно гуще, в каких-то наоборот. Для такого «тумана» бессмысленно интересоваться его точными координатами, вот и с частицами так же.
- частицы могут превращаться друг в друга. Или исчезать полностью (столкнём совершенно стабильный электрон с совершенно стабильным позитроном — в результате пропадут оба, породив фотоны). Или возникать «из ничего» (обратный процесс, рождение электрон-позитронных пар в сильном электромагнитном поле) — лишь бы законы сохранения не нарушались.
- кроме электромагнитных и гравитационных сил, в микромире активно проявляются ещё две — сильное взаимодействие (которое умудряется удерживать положительно заряженные протоны в атомном ядре и не даёт им разлетаться) и слабое, которое отвечает за некоторые виды распада.
- … и т.д, так как, по сути, любой квантовомеханический эффект идёт в разрез с классической механикой, к которой все привыкли в обычном мире.
К чему это всё я подвожу? К нескольким достаточно банальным мыслям. Во-первых, рассуждая о неких физических явлениях, не надо апеллировать к «здравому смыслу» или к «естественности/неестественности» какой нибудь теории. Как показывает история, законы окружающего мира имеют мало общего с этими человеческими понятиями. Во-вторых, наука — это не такой особый вид лотереи, где разные учёные, лёжа на диване, выдвигают свои мысли о мироустройстве (насколько у кого хватит фантазии), а потом кто-то срывает джек-пот в виде Нобелевской премии. Если хочется поделиться с миром своей новой теорией, нужно быть готовым ответить на некоторые вопросы:
- чем именно плоха существующая теория (например: не может объяснить такие-то явления, противоречит вот этим фактам, не подтверждается вот таким вот экспериментом, и т.п. Аргумент «а у меня от неё тошнота» не принимается),
- чем именно лучше новая теория (например: выводы теории точнее согласуются с экспериментом, либо предсказывают какой-то новый эффект, либо позволяют обобщить какие-то разнородные явления в рамках единой модели, и т.п.),
- как именно теория формулируется. Да, от слова «формула». Нет формул — значит, нет модели, и никакое количество картинок (даже красивых!) эту ситуацию не изменит. И птолемеевская небесная механика, и ньютоновская, и релятивистская, или например электродинамика — все они поддаются переводу на язык формул, почему же ваша теория этого не делает?