Libmonster ID: RU-9046

Вся физика - это метафизика  
  
 

А. Эйнштейн

Натурфилософию всегда интересовал вопрос об эфире, т.е. пусто ли физическое пространство после удаления всего весомого из него или не пусто. Когда был открыт закон всемирного тяготения, встал вопрос о посреднике передачи тяготения от одного тела к другому. На этот вопрос И. Ньютон так отвечал в письме Бентли: "Чтобы тяготение было прирождено и присуще, свойственно материи в том смысле, что одно тело могло бы действовать на другое на расстоянии через пустое пространство, без посредства чего-либо, при помощи чего и сквозь что могло бы передаваться действие и сила от одного тела к другому, мне кажется таким абсурдом, что, я думаю, ни один человек, способный философски рассуждать, не впадет в него. Тяготение должно производится агентом, обнаруживающим свое непрерывное влияние на тела по известным законам; но материален этот агент или не материален? Этот вопрос и представляется оценке моих читателей" [2. С. 120]. Ньютон определял эфир так: "Эфир - это тончайшая материальная среда, проникающая все сплошные тела и в них содержащаяся... Это тот медиум, через который вещи сообщают свое действие на расстоянии" [3. С. 208].

Интерес к проблеме существования эфира особенно возрос после создания теории электромагнитного поля. Напомним высказывания об эфире выдающихся ученых, результатами исследований которых мы пользуемся до сих пор. За неимением места приведем только некоторые очень краткие из этих высказываний.

Джеймс Клерк Максвелл: "Мы имеем некоторое основание

стр. 17


предполагать, исходя из явлений света и тепла, что имеется какая-то эфирная среда, заполняющая пространство и пронизывающая все тела, которая обладает способностью быть приводимой в движение, передавать это движение от одной своей части к другой и сообщать это движение плотной материи, нагревая ее и воздействуя на нее разнообразными способами" [4. С. 253].

Генрик Антон Лоренц: "Позвольте мне теперь обратить ваше внимание на эфир. После того как научились рассматривать эфир как посредника не только оптических, но и электромагнитных явлений, вопрос о его природе стал более острым, чем когда-либо раньше. Нужно ли себе представлять эфир как сильно разреженную упругую среду, состоящую из атомов, очень малых по сравнению с обычными? Или эфир является несжимаемой, невязкой жидкостью, движущейся по законам гидродинамики, т.е. жидкостью, в которой возможны разнообразные вихревые движения? Или мы должны представить себе даже своего рода студень?" [5. С. 15].

Макс Планк: "По теории Максвелла - Герца, материя непрерывно заполняет все пространство и различные тела в этом отношении все заведомо однотипны. Напротив, по теории Лоренца, имеется только одна субстанция, непрерывно заполняющая пространство: это световой эфир, и он везде и постоянно остается в покое. Все другие субстанции, причем субстанцией является и электричество, имеют атомное строение, полностью проникнуты эфиром и могут двигаться в нем без сопротивления. Атомы электричества - позже их все стали называть электронами - либо более или менее прямо связаны с весомыми атомами и тогда вместе с последними образуют ионы, либо свободно движутся в эфире. Только посредством их осуществляются все электрические и магнитные взаимодействия весомых тел, и как раз в соответствии с уже известными уравнениями Максвелла" [6. С. 155 - 156].

Макс Борн: "Пространство в механике считается пустым постольку, поскольку в нем не присутствуют материальные тела. Пространство в оптике заполнено эфиром. Эфир рассматривают как некоторого рода материю, имеющую определенную массу, плотность и упругость. В соответствии с этим мы можем непосредственно применить ньютоновские представления о пространстве и времени к Вселенной, заполненной таким эфиром. Эфир и материя действуют друг на друга посредством механических сил и движутся в соответствии с законами Ньютона" [7. С. 117].

"Лоренц выдвинул чрезвычайно смелый лозунг, который до тех пор никогда не высказывался с такой решительностью:

стр. 18


Эфир покоится в абсолютном пространстве!

В принципе это - отождествление эфира с абсолютным пространством. Абсолютное пространство оказывается не вакуумом, но чем-то имеющим определенные свойства" [7. С. 200].

Луи де Бройль: "До Максвелла, со времен Френеля, распространение света, как и распространение звука, пытались свести к распространению колебаний, то есть к движению. Но в случае света эта идея натолкнулась на более серьезные трудности, чем в случае звука. Нужно было не только вводить существование гипотетической среды, эфира, который проникал бы во все тела и присутствовал бы в вакууме (свет без труда распространяется в вакууме), но, поскольку Френель показал, что световые волны являются поперечными волнами, нужно было также приписать этому эфиру свойства несжимаемой среды. В таком случае эфир представлялся средой с парадоксальными свойствами, ибо, будучи более твердым, чем сталь, он тем не менее не должен был оказывать сопротивления движущимся в нем телам, например планетам" [8. С. 16].

Анри Пуанкаре: "Часто идут еще далее: рассматривают эфир как единственную первичную материю или даже как единственную истинную материю. Наиболее умеренные считают обычную материю конденсированным эфиром - утверждение, не имеющего в себе ничего шокирующего ум; но другие ограничивают ее значение еще более и видят в ней только геометрическое место некоторых особенностей состояний эфира. Например, по лорду Кельвину, то, что мы называем материей, есть лишь место точек, где эфир испытывает вихревое движение; по Риману, это - место точек, в которых эфир постоянно уничтожается, у других, более современных авторов, Вихерта или Лармора, это - место точек, где эфир подвергается кручению совершенно особого рода" [9. С. 107].

Леонид Исаакович Мандельштам: "Итак, Герц говорил - эфир увлекается, Лоренц говорил - покоится, Эйнштейн говорил - эфира нет. В тождестве двух систем тел, движущихся одна относительно другой, уже заложено то, что мы не можем говорить об эфире" [10. С. 159].

Мы выслушали классиков теоретической физики об эфире. Одни говорят - эфир есть, другие - эфира нет. Кто из них прав?

Отметим, что все общепризнанные на сегодняшний день разделы теоретической физики, ни классическая механика, ни классическая электродинамика, ни квантовая механика, в своих идеологиях каких-либо представлений об эфире не содержат и не требуют.

Вероятностный характер движения микрочастиц, а установле-

стр. 19


ние этого свойства - заслуга квантовой теории, поставил вновь вопрос об эфире: не отвечает ли за такое свойство движения неуловимый эфир? Одновременно с развитием квантовой теории высказывались предположения, что такое поведение микрочастиц связано с присутствием в физическом пространстве материального эфира. Ж. Вассэль, рассматривая эту проблему, говорит: "Я твердо убежден, что и флюктуации скорости атомных частиц можно и должно объяснить обменом движениями между этими частицами и окружающей их средой... Когда Декарт постулировал, что так называемая пустота в действительности является тонкой материей в движении, он дал физике правильное направление. Эту тонкую материю механистическая физика традиционно называла эфиром. Я думаю, что можно сохранить это название, но, конечно, позаботившись о том, чтобы лишить его всяких следов прежнего механистического значения, то есть некоторого рода флюида, омывающего все частицы, флюида, в целом пребывающего в утопическом состоянии абсолютного покоя. Открытие теории относительности покончило с иллюзией какого бы то ни было абсолютного покоя в природе. Но, как писал Эйнштейн, она отнюдь не завершила историю эфира, а только продолжила ее" [11. С. 130 - 131].

В 70-е годы XX столетия получила развитие модель электродинамики, предполагающая существование в каждой точке вселенной флуктуирующего стационарного электромагнитного поля. Этот раздел физики часто называют "стохастическая электродинамика" (СЭД). Со стохастической электродинамикой можно познакомиться по работам [12 - 15], в которых также приведены многочисленные ссылки и на другие работы по этому вопросу. Основное отличие СЭД от классической электродинамики состоит в том, что в пустом физическом пространстве всегда присутствует однородное, изотропное, температурно-независимое случайное классическое излучение с нулевым средним значением и с Лоренц-инвариантным спектром флуктуации [12]. Стохастическая электродинамика подобна классической электродинамике и оперирует с частицами, силами, зарядами и полями, хотя и содержит постоянную Планка. В пределе, когда постоянная Планка стремится к нулю, т. е. тогда, когда исключается из рассмотрения влияние нулевого поля излучения, мы получаем результаты классической электродинамики.

Основной особенностью СЭД является то, что нулевое излучение обеспечивает вероятностный характер поведения микрочастиц. В присутствии нулевого поля излучения заряженные частицы находятся под действием случайной силы, поэтому можно говорить

стр. 20


только о вероятности того или иного процесса, и имеют физический смысл только различные средние значения величин. Поскольку случайная сила имеет электромагнитную природу, то СЭД применима для описания поведения заряженных частиц. В качестве математического аппарата СЭД использует традиционные методы теории случайных процессов.

Физические результаты, полученные в СЭД, пока скромны. Стохастическая электродинамика дает возможность получить формулу Планка для плотности излучения абсолютно черного тела без введения квантовой гипотезы. В СЭД достаточно последовательно решены задачи движения заряженной частицы в поле упругих сил (гармонический осциллятор) и в однородном постоянном магнитном поле. При этом для гармонического осциллятора получен результат, аналогичный квантовой теории, который состоит в том, что энергия осциллятора в основном состоянии в первом приближении равна половине произведения постоянной Планка на его частоту. Было показано, что электрон, находящийся в однородном магнитном поле, приобретает магнитный момент, равный магнетону Бора, и спиновый момент, равный половине постоянной Планка [16].

Несмотря на то, что количественные результаты малочисленны, стохастическая электродинамика дает возможность по-другому посмотреть на Мир, построить новую картину мироздания. В рамках СЭД, например, нетрудно физически объяснить туннельный эффект, т. е. понять, почему частица проходит через потенциальный барьер. Здесь имеет место полная аналогия с классическим случаем прохождения частицы через потенциальный барьер в присутствии случайной силы.

В СЭД, как и в квантовой теории, энергия гармонического осциллятора в основном состоянии отлична от нуля. Но если в квантовой теории этот результат является математическим фокусом - следствием решения уравнения Шредингера, и не имеет под собой никакой объективной причины, то стохастическая электродинамика дает простое объяснение этому результату: частица постоянно находится под действием случайных сил, которые, раскачивая ее относительно положения равновесия, сообщают ей определенную среднюю энергию.

В СЭД нетрудно получить соотношение неопределенности, которое имеет тот же вид, что и в квантовой механике, только совершенно другой физический смысл. В квантовой механике принцип неопределенности Гейзенберга гласит: "Более детальное ис-

стр. 21


следование математической стороны теории показывает нам, что между точностью, с которой может быть установлено положение частицы, и точностью, с которой одновременно может быть измерен ее импульс, существует определенной соотношение. Именно, произведение вероятных ошибок при измерении положения и импульса всегда будет по меньшей мере равняться постоянной Планка, деленной на 4р. Это соотношение неопределенности для результатов измерения классических переменных является необходимым условием того, что результат измерения может быть выражен в математической схеме квантовой теории" [17. С. 362]. Таким образом, в квантовой механике координату и импульс частицы нельзя измерить точнее, чем это позволяет соотношение неопределенности. Такая трактовка в то же время позволяет либо координате, либо импульсу принимать абсолютно точное значение, при этом теряется информация о значении другой канонической переменной. В стохастической электродинамике частица под влиянием случайной силы флуктуирует относительно своего положения равновесия, и при этом у нее флуктуирует и импульс относительно среднего значения. Но эти флуктуации естественны в поле случайных сил. При этом флуктуации невозможно сделать сколь угодно малыми ни по одной из классических переменных. В СЭД эти флуктуации связаны не с процессом измерения, а с тем, что физическое пространство не пусто, оно содержит нулевое поле излучения, которое случайным образом влияет на движение частицы.

В стохастической электродинамике пока не решена задача Кеплера и не получен спектр уровней атома водорода. Однако СЭД в рамках классической физики весьма убедительно объясняет стабильность атомов. При этом, например, атом водорода рассматривается как классическое движение легкого электрона относительно тяжелого ядра-протона. Из классической электродинамики следует, что при ускоренном движении электрон теряет энергию, вследствие чего он должен замедлиться и упасть на ядро. Однако так ведет себя электрон в пустом пространстве. В присутствии же нулевого поля излучения в приближении движения электрона относительно протона по круговым орбитам было показано, что на некоторых расстояниях от протона электрон в среднем теряет столько же энергии в единицу времени, сколько и поглощает ее. Такая картина стабильности атома физически понятнее, чем та стабильность, которая следует из решения уравнения Шредингера.

Известно, что наиболее загадочным явлением, не имеющим объяснения ни в одной теории, является стабильность электрона.

стр. 22


Иногда даже говорят, что электрон - лишняя частица в электродинамике, она не должна существовать. Действительно, как может существовать точечная заряженная частица в пустом пространстве? В соответствии с законами классической электродинамики она должна взорваться. В СЭД, по-видимому, такой проблемы нет: нулевое поле излучения оказывает давление на электрон достаточное для того, чтобы электрон был стабилен. Вероятно, что это давление огромно.

В квантовой теории совершенно непонятным является спонтанное, самопроизвольное деление тяжелых ядер. Действительно, непонятно, почему в физическом пространстве из двух рядом находящихся одинаковых ядер одно делится, а другое нет. СЭД дает этому явлению простое объяснение: оба ядра находятся в поле случайных сил, и, естественно, эти силы пытаются раскачать ядра и разрушить их (спонтанно делящиеся ядра слабо связанные). Поскольку силы случайны, то процесс деления для каждого ядра происходит случайным образом.

В квантовой теории очень важную роль играют так называемые виртуальные процессы, не имеющие никакого физического объяснения. Строго говоря, в пустом пространстве эти процессы идут с нарушением закона сохранения энергии. В СЭД этой проблемы нет: нулевое поле излучения содержит в себе сколь угодно большой запас энергии, которую из него для каждого конкретного физического процесса временно можно заимствовать.

В свое время много различных суждений вызвало наблюдение бета-распада ядер, когда из ядра вылетает электрон или позитрон. Проведенные измерения говорили о нарушении закона сохранения энергии и импульса в этих процессах. Для спасения законов сохранения была выдвинута гипотеза о том, что наряду с вылетом электрона из ядра вылетает и нейтрино [18]. В СЭД, очевидно, объяснить процесс бета-распада можно без введения в теорию этой очень странной частички. Действительно, поскольку мы не требуем выполнения законов сохранения для броуновских частиц в жидкости, то при бета-распаде строгие законы сохранения могут нарушаться в полной аналогии с движением броуновских частиц. Многочисленные наблюдения нейтрино в основном имеют результаты, лежащие в пределах ошибок экспериментов. Если бы это было не так, то ученые не стали бы предлагать строить для наблюдения нейтрино сверхмощные ускорители и воистину фантастические детекторы. Нетрудно представить себе, что можно наблюдать в детекторе объемом кубический километр воды, весом миллиард тонн, рас-

стр. 23


положенном на глубине пяти километров под уровнем моря [19. С. 158 - 159]. Ответ очевиден: все - что угодно. По-видимому, прав был Н. Бор, предполагая несохранение энергии при бета-распаде [18. С. 6].

Таким образом, стохастическая электродинамика предлагает совершенно иной взгляд на Мир. Отметим только, что эфир, таким образом введенный, имеет естественное классическое происхождение: из классической электродинамики, из уравнений Максвелла - Герца следует, что электромагнитные волны присутствуют в пустом пространстве и при отсутствии в нем зарядов и токов.

Заканчивая обсуждение стохастической электродинамики, отметим, что этот раздел знаний, вероятно, поможет нам разобраться и в других нерешенных проблемах физики. В частности, на одну из них указывал А. Пуанкаре: "Среди самых интересных проблем математической физики специальное место следует отнести проблемам, связанным с кинетической теорией газа. Многое уже сделано для их решения, но многое еще остается сделать. Эта теория представляет вечный парадокс. Мы имеем обратимость в предпосылках и необратимость в следствиях, и между ними - пропасть. Достаточно ли статистических рассмотрений, закона больших чисел, чтобы заполнить ее? Остается еще много темных мест, к которым нужно возвратиться и, безусловно, не один раз" [20. С. 40].

Выражаю искреннюю признательность Ю. Б. Алферову за критические замечания. Эта критика, безусловно, способствовала лучшему изложению материала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зоммерфельд А. Пути познания в физике. М., 1973.

2. Успенский П. Д. Новая модель вселенной. СПб., 1993.

3. Таранов П. Золотая философия. М., 1999.

4. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электрического поля. М., 1952.

5. Лоренц Г. А. Старые и новые проблемы физики. М., 1970.

6. Планк М. Единство физической картины мира. М., 1966.

7. Борн М. Эйнштейновская теория относительности. М.,1972.

8. Луи де Бройль. По тропам науки. М., 1962.

9. Пуанкаре А. О науке. М., 1983.

10. Мандельштам Л. И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М., 1972.

11. Вопросы причинности в квантовой механике. М., 1955.

12. Surdin M. Le champ electromagnetique fluctuant de l'univers //

стр. 24


Ann. Inst. Henri Poincare. 1971. Vol. 15, n. 3.

13. Boyer T. H. Random electrodynamics: The theory of classical electrodynamics with classical electromagnetic zero-point radiation // Phys. Rev. D. 1975. V. 12, n. 4.

14. Boyer T. H. General connection between random electrodynamics and quantum electrodynamics for free electromagnetic fields and for dipole oscillator systems // Phys. Rev. D. 1975. V. 12, n. 4.

15. Luis de la Pena. Stochastic electrodynamics: its development, present situation and perspectives // Stochastic Processes Applied to Physics and other Related Fields. Proceedigs of the Escuela Lationamericana de Fisica. Cali. Singapore. 21 June-9 July. 1982.

16. Sachidanadam S. A derivation of intrinsic spin one-half from random electrodynamics // Phys. Lett. A. 1983. V. 97, n. 8.

17. Шредингер Э. Новые пути в физике. М., 1971.

18. Боровой А. Л. 12 шагов нейтринной физики. М., 1985.

19. Боровой А. Л. Как регистрируют частицы. М., 1981.

20. Принцип относительности. М., 1973.


© libmonster.ru

Permanent link to this publication:

https://libmonster.ru/m/articles/view/СТОХАСТИЧЕСКАЯ-ЭЛЕКТРОДИНАМИКА-КАК-ФИЗИЧЕСКАЯ-МОДЕЛЬ-ЭФИРА

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Galina SivkoContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://libmonster.ru/Sivko

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Ю. В. СОКОЛОВ, СТОХАСТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА КАК ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭФИРА // Moscow: Russian Libmonster (LIBMONSTER.RU). Updated: 14.09.2015. URL: https://libmonster.ru/m/articles/view/СТОХАСТИЧЕСКАЯ-ЭЛЕКТРОДИНАМИКА-КАК-ФИЗИЧЕСКАЯ-МОДЕЛЬ-ЭФИРА (date of access: 17.09.2021).

Found source (search robot):


Publication author(s) - Ю. В. СОКОЛОВ:

Ю. В. СОКОЛОВ → other publications, search: Libmonster RussiaLibmonster WorldGoogleYandex


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Galina Sivko
Краснодар, Russia
2019 views rating
14.09.2015 (2194 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
OUR DIRECTOR
20 hours ago · From Россия Онлайн
ALLIANCE OF SCIENCE, EDUCATION AND BUSINESS
20 hours ago · From Россия Онлайн
MASTER OF POLYGRAPHY
20 hours ago · From Россия Онлайн
RUSSIAN LAPLAND
Catalog: География 
20 hours ago · From Россия Онлайн
This manual is intended for laboratory assistants and young professionals who are beginning to work with a light microscope. The manual discusses the basic theoretical concepts of optics used in microscopy. The device and the principle of operation of the microscope are described. Recommendations for setting up the microscope and taking care of it are given.
Catalog: Биология 
3 days ago · From Денис Васильев
Семейные радости
Catalog: Разное 
4 days ago · From Россия Онлайн
От ссуды до сумы - один шаг
Catalog: Экономика 
4 days ago · From Россия Онлайн
Определимся, что система Земля-Луна является потенциально взаимодействующая связанная система, ПВСС. Это означает, что Луна образовалась распадом нейтронного фрагмента из нейтронного ядра Земли. Нейтронный фрагмент Луны был выброшен из нейтронного ядра Земли. Образовалась ПВСС с центром масс под поверхностью Земли, в настоящее время на глубине ~1700Км называемым барицентром или центром масс системы. Градиент Потенциала Вселенной в точке Земли является обычной сложной системой, потенциалов взаимодействия. Сложность заключается в разнообразии векторов направления градиентов потенциалов взаимодействия между Землёй и Луной.
Catalog: Физика 
7 days ago · From Владимир Груздов
ФИННЫ НАМ ПОМОГУТ, А СВОИ ПОСТАВЯТ ПОДНОЖКУ?
9 days ago · From Россия Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

Libmonster is the largest world open library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
СТОХАСТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА КАК ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭФИРА
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Russian Libmonster ® All rights reserved.
2014-2021, LIBMONSTER.RU is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Russia


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones