Коммик (stalinist) wrote,
Коммик
stalinist

Category:

Физика и лирика: Реальность и метафора

Опрятней модного паркета
Блистает речка, льдом одета.

А.С.Пушкин

Представьте себе человека, который придерется к Пушкину: "Как это так -- речка льдом одета? Кто ее одел? Для того, чтобы одеть, нужны руки" и т.п. Как мы назовем такого человека? Наверное, шизофреническим идиотом, или каким-то иным подобным обидным прозвищем.

Дело в том, что "льдом одета" -- метафора. Это бытовая аналогия, помогающая нам представить явление, хотя она и совсем не обязательна. В чем же здесь суть явления? В том, что, если вы в холодное время года будете переходить речку, вы не провалитесь в воду. Это -- физика. А "льдом одета" -- эта лирика, помогающая нам осознать физику.

Физика не объясняет, как устроен мир, тем более, почему он так устроен. Физика озадачена лишь тем, чтобы предсказать, что вы увидите в результате каких-то действий. Например, если вы возьмете два не слишком больших, но и не слишком маленьких куска урана-235 и соедините их вместе, пол-города окажется в развалинах. Это -- физика. А деление ядер, сечения захвата нейтронов, дефект массы -- это лирика, оперирующая исключительно метафорами, взятыми из нашей повседневности и примененными к микромиру.

Значит ли это, что метафоры не нужны? Нет, они нужны, потому что они помогают нашей интуиции вычислять нужные нам наблюдаемые нами явления. Известный физик Ричард Фейнман сказал, что физик представляет себе решение уравнения, даже не решая его. Как он это делает? Ну, например, прибегая к аналогиям: если это уравнение похоже на уравнение колебаний струны, то, наверное, и его решение будет каким-то колебательным.

Но являются ли метафоры отражением реальности? Совсем не обязательно. Вспомним планетарную модель атома, которую придумали, чтобы объяснить прохождение рентгеновских лучей через твердые тела: лучи проходят, потому что атомы, по преимуществу, пусты. Физики вообразили атом как планетную систему с ядром-звездой. Это помогло что-то адекватно вообразить, но уже тогда было ясно, что эта метафора далека от реальности: вращающиеся вокруг шарика-ядра шарики-электроны будут излучать электромагнитные волны, а потому терять энергию и все более приближаться к ядру, прилипнув к нему в течение каких-нибудь микросекунд (можно посчитать). Тем не менее, эта модель-метафора была полезна для каких-то расчетов-предсказаний.

Эйнштейн писал, что в детстве его занимал вопрос: если человек, держащий перед собой зеркало, будет бежать со скоростью, равной или превышающей скорость света, увидит ли он своё отражение в зеркале? Я, когда школьником читал про это, думал: "Вот ведь какая сложная задача! Как же к ней подойти?" А, на самом деле, на этот вопрос нельзя ответить, попытавшись вникнуть в природу вещей -- в эфир там какой-нибудь или что-то иное. Физик отвечает на этот вопрос так: представим себе, что он не увидит себя -- какие будут от этого последствия, и как они будут соответствовать ДРУГИМ наблюдениям? Первое последствие -- классическую электродинамику придется переделать, потому что в ней скорость света -- константа, независящая от системы отсчета. Если вы попытаетесь сделать ее функцией скорости движения системы отсчета, то всё посыплется: уравнения перестанут быть согласованными друг с другом. Поэтому нам очень нежелательно принять теорию, в которой относительная скорость света зависит от скорости системы отсчета; потому-то работа Эйнштейна, где он сформулировал в высшей степени универсальные физические постулаты теории относительности, называлась "Об электродинамике движущихся сред" -- название очень специфическое, но его задачей было спасти фантастически прекрасные уравнения классической электродинамики -- уравнения Максвелла -- от галилеевской механики. Эйнштейн предложил теорию относительности не потому, что он вник, как работают шестеренки вселенского часового механизма, а потому, что уравнения Максвелла прекрасно описывают наблюдения, и от них не хотелось бы отказываться.

Если открыть "Теоретическую механику" Ландау и Лифшица, то там можно будет увидеть что-то вроде обоснования уравнений Ньютона: вот мол, если мы предположим, что пространство однородно и изотропно, время однородно, все явления подчиняются принципу наименьшего действия, и законы механики ДОСТАТОЧНО ПРОСТЫ, то тогда мы можем вывести первые два закона Ньютона. Но с какой стати мы должны считать пространство однородным, а законы механики -- простыми?! Единственное физическое основание для этого: построенные на этих предположениях законы механики хорошо описывают наблюдаемый мир. Вся остальная аргументация -- философская, религиозная, но не физическая.

Итак, физик пишет уравнения, получает их решения, сравнивает их с экспериментом и, если сравнение хорошее, он утверждает, что его уравнения описывают мир. Повторяю: не потому они описывают мир, что физик понял подспудные причины, определяющие движение мира, а потому, что его более или менее взятая из воздуха гипотеза приводит к проверяемым результатам.

Все это, будучи приложено к философии, получило название "позитивизм" и вызвало страшную ярость тов. Ленина, но сама физика, по существу, является исключительно позитивистским мышлением.

Тем не менее, как я уже указывал, нужно отличать физические выводы от метафор. Рассмотрим, например, пресловутые "виртуальные частицы" в квантовой теории поля. Что это -- реальность или метафора? Конечно, метафора: они не наблюдаемы и вообще являются побочным объектом специфических приближенных методов расчета уравнений теории поля; решались бы уравнения точно, ни о каких виртуальных частицах не было бы и речи.

Или, к примеру, вы можете найти в справочнике размер протона, как будто бы он является шариком. Но протон -- не шарик, это, опять же прибегая к метафоре, что-то расплывчатое, согласно квантовой гипотезе, как же можно говорить о его размере? Просто если вы рассмотрите результаты рассеяния пучков частиц на протонах, вы увидите, что эти результаты ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО таковы, как если бы протоны были шариками -- вот и используется метафора протона как шарика.

Я тут наткнулся на некоторых, гм, авторов, которые терпеть не могут упоминания о четырехмерности пространства-времени. Вот один представитель славянской науки пишет:
Пространство является самостоятельной геометрической сущностью, в обозримых пределах ни в коей мере не зависящей от времени. Время не может, согласно исходного определения геометрической мерности, быть расположено под каким-либо прямым углом к настоящим геометрическим мерностям.. Время как физический фактор не добавляет пространству каких либо дополнительных геометрических мерностей, и само время не является геометрической мерностью.

Представления о том, что время якобы является дополнительной геометрической мерностью -наивны и интеллектуально несостоятельны, являются околонаучными спекуляциями.
Другой вторит:
Непонимание этого простейшего волнового явления привело Эйнштейна и других релятивистов к математическому формализму, который не имеет ничего общего с реальной физикой. Было изобретено пространство четырех измерений, которое не существует не только в материальной действительности, но и в абстрактной математике.
Как это не существует в абстрактной математике?! Там существуют вещи и похлеще! ("Гильбертово пространство -- бесконечномерное эвклидово банахово сепарабельное и т.д. и т.п. пространство".) А не существуют -- что мешает придумать?

Но дело, конечно, не в этом. Сам Эйнштейн ничего не писал о четырехмерном пространстве-времени. Эту МЕТАФОРУ придумал Минковский пару лет спустя после выхода знаменитой эйнштейновской статьи. Минковский заметил, что смена инерциальных систем отсчета в некотором отношении подобна геометрическому вращению в четырехмерном псевдоэвклидовом, заметьте, пространстве, поэтому к ней -- к смене систем отсчета -- можно применить такой же математический аппарат -- теорию групп, дифференциальную геометрию и т.п. Это всего лишь аналогия, помогающая построить для себя совсем не обязательный наглядный образ, отнюдь не описывающий строение мира; последний описывается уравнениями Лоренца, сформулированными без всякой четырехмерности в уме.

Беда, однако, в том, что физические метафоры простецы воспринимают БУКВАЛЬНО (прочтите еще раз мой первый абзац здесь). А поняв буквально, начинают возмущаться -- см. две цитаты выше. Все непонятное простецы стремятся обратить в веру, поэтому они либо истово поклоняются, например, теории Большого взрыва, либо истово проклинают ее, приписывая авторство дьяволу. Популярная литература вроде книги Хокинга "Краткая история времени", возможно, приносит больше вреда, чем пользы, индоктринируя чересчур смелые физические гипотезы и метафоры в голову простецов как истины в последней инстанции, буквально описывающие мир. Наука привычно обращается ими в религию, книга Хокинга становится священной "The Book of Hawking", и обыватель приобретает, конечно, покой в душе, но на совершенно непонятных для него и выглядящих чудесными основаниях.
Tags: pseudoscience, science
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 13 comments