Рабочая модель двигателя Стирлинга с бесплатной доставкой по всей России. Узнать больше..

Научное познание - сильные и слабые стороны

Популярный раздел для новых идей и теорий мироздания.
Теории доказывающие существование Бога или опровергающие. Теории происхождения Вселенной, Земли, Человека. И многое другое…
Правила форума
Научный форум "Философия"

Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#1  Сообщение Ронвилс » 27 апр 2018, 21:21

Об пользе научного метода познания и «подводных камнях» в самой науке.
«Можно ли с помощью умственных моделей адекватно описывать мир?»
Когда современный человек читает древние тексты (даже и не очень древние), то обращает внимание на достаточно наивное и сказочное представление древних об окружающем их мире. Если брать слишком древние книги, расшифровку которых делают специалисты соответствующего профиля, то вполне может закрасться сомнение, что перевод выполнен очень приблизительно и не совсем объективно. То есть, сами переводчики внесли много субъективного, исходя из своих представлений. Тогда кто-то может подумать: переводчик исказил смысл того, что написано в древних книгах. Вполне может возникнуть подозрение, что на самом деле в древнем тексте заложен какой-то очень глубокий смысл, а переводчик его интерпретировал по своему, упростил и выхолостил суть. Если же читаешь сочинение относительно недавнего прошлого, где перевод более или менее адекватный, то тут уже наивность представлений вполне бросается в глаза.
Как представляли мир (в широком смысле) люди древности? Из того, что мы знаем сегодня о представлениях древнего человека, можно сделать вполне очевидный вывод: представления сильно зависели от особенностей тех местностей, где жили эти люди.
Вавилоняне представляли Землю в виде горы, на западном склоне которой находится Вавилония. Они заметили, что к югу от Вавилона — море, а на востоке расположены горы, через которые не решались переходить. Поэтому им и казалось. Гора эта круглая, и окружена она морем, а на море, как опрокинутая чаша, опирается твердое небо — небесный мир, как и на Земле, есть суша, вода и воздух. Небесная суша — это пояс 12 созвездий Зодиака. В каждом из созвездий Солнце ежегодно бывает приблизительно в течение месяца. По этому поясу суши движутся Солнце, Луна и пять планет. Под Землей находится бездна — ад, куда спускаются души умерших. Ночью Солнце проходит через это подземелье от западного края Земли к восточному, чтобы утром опять начать свой дневной путь по небу.
Древние греки представляли себе Землю плоским диском, окруженным недоступным человеку морем, из которого каждый вечер выходят и в которое каждое утро садятся звезды. Из восточного моря в золотой колеснице поднимался каждое утро бог Солнца Гелиос и совершал свой путь по небу.
Иначе представляли себе Землю древние евреи. Они жили на равнине, и Земля казалась им равниной, на которой кое-где возвышаются горы. Особое место в мироздании евреи отводили ветрам, которые приносят с собой то дождь, то засуху. Обиталище ветров, по их мнению, находилось в нижнем поясе неба и отделяло собой Землю от небесных вод: снега, дождя и града. Под Землей находятся воды, от которых кверху идут каналы, питающие моря и реки. Представления о форме всей Земли у древних евреев, по-видимому, не было.
Впрочем, нет смысла слишком погружаться в представления древних. Это обширная тема. Для меня важно другое. То, что доступно человеку в его простых наблюдениях на ограниченной территории мало что может дать относительно общих свойств большого мира, простирающегося далеко за границу возможных наблюдений. Но ведь некоторым очень хотелось знать то, что они не способны увидеть. И они строили предположения. Строили предположения и, как это можно сказать современным языком, создавали модели. Модели, как правило, чисто умозрительные. Не бывает «объективных» умственных моделей, все каким-то образом возникает в сознании человека. А уже затем он начинает как бы «примерять» эти модель к наблюдаемым фактам. То есть, выяснять, насколько модель хорошо объясняет факты или, хотя бы, не противоречит им.
Я даже осмелюсь заявить следующее: все наши представления, простирающиеся чуть дальше того, что можно непосредственно увидеть и прочувствовать, являются чисто умозрительными моделями. Эммануил Кант пошел дальше этого утверждения. Даже то, что мы видим и чувствуем непосредственно (как бы без интерпретации) – не является некой истиной, которая человеческим сознанием непосредственно воспринимается. Ведь что такое наши чувства – всего лишь потоки нервных сигналов. Они слишком мало похожи на те образы, которые возникают в сознании после того, как эти сигналы достигли мозга. То есть, наше сознание как бы автоматически обрабатывает эти сигналы и выдает на их основе некие формы, расположенные в пространстве и времени. Мы не видим дерево, дом, забор, телегу и т. д. Все это создается нашим мозгом на основе потока нервных сигналов, которые на все это очень мало похожи. Это то же модели. Но их можно назвать как бы первичными и они не возникают благодаря нашей рассудочной деятельности. Они возникают как бы автоматически. Кант называл это априорной функцией разума. Вернее, это одна из таковых функций.
И вновь-таки, не буду погружаться пока в подробности. Каждый может почитать Канта и других философов. Эти рассуждения давно вошли в арсенал научной и философской мысли. Тем не менее, мы обязательно вернемся к этой теме чуть позже.
Давайте присмотримся к тем моделям, которые вполне смело можно назвать чисто умозрительными «конструкциями», возникающими в сознании человека на основе более первичных представлений, понятий и образов. То есть, на основе неких понятных большинству людей «моделей» и понятий, сформированных сознанием как бы автоматически, заложенных буквально на генетическом уровне. Такими как: предмет, прямая, кривая, больше, меньше, высоко, низко, горячо, холодно, сухо, влажно и т. д. и т. п. То есть то, что не нужно разъяснять, что понятно если не всем (мало ли какие уникумы бывают), то большинству. Это те «первокирпичики» понятий и представлений, из которых мы строим наши умозрительные «конструкции» более высокого порядка. И на их основе пытаемся что-то объяснять.
Представьте себе ограниченный круг людей, живущих на очень ограниченной территории без гор и морей. Они видят равнинную местность, холмы, небольшие речки и озерца. Видят зеркало воды в озере и вполне осознают понятие плоскость. Это не нужно домысливать. Это так: смотришь и все сразу понятно. Поскольку сотня квадратных километров им доступна, то они могут распространить понятие «плоскость» на всю землю, что охватывает пространство от горизонта до горизонта. Холмы и впадины – незначительные отклонения от равнинной поверхности земли. Небо вполне можно отождествить с куполом кибитки, просто этот купол необычайно высок и замыкается где-то там на далеком горизонте.
Понятие силы тяжести то же доступно простому уму. У этой силы есть направление и простое наблюдение показывает, что оно строго перпендикулярно условной плоскости земли. Если человек научился варить стекло, то используя предположение о плоской земле и перпендикулярной к ней силе тяжести, может изготовить плоские стекла, считая их эталоном идеальной плоскости. Нужно лить расплавленное стекло на поверхность, к примеру, расплавленного олова. (На холодную поверхность лить нельзя, ибо будет неравномерное застывание и поверхность, далекая от идеальной плоскости). Если не спеша остудить всю эту массу, то с поверхности олова можно снять почти идеальную стеклянную пластину. Отличить такую пластину от идеальной плоскости, даже используя интерферометры, крайне трудно. А раньше и вообще невозможно было.
Если бы вы предположили, что сила тяжести перпендикулярна поверхности в любой точке (в том числе и на склонах холмов и впадин), то легко бы убедились в том, что предположение не верно. Для этого можно просто воспользоваться обыкновенным отвесом. Поэтому гипотеза о том, что земля в среднем строго плоская – очень продуктивная модель для людей, живущих в ограниченном пространстве. Небо для древних людей было абсолютно недоступно и гипотеза об огромном куполе то же была вполне законна и продуктивна.
То есть, модель плоскостной земли и куполообразного неба – вполне продуктивная модель мира для людей, живущих на ограниченной территории и занимающихся простым трудом.
По мере расширения хозяйственной и культурной жизни социума, расширения ареала перемещения по Земле, старая модель уже не всех удовлетворяла. В частности, не удовлетворила такая модель и греческого ученого Эратосфена. Эратосфен — греческий ученый, живший в египетском городе Александрии с 276 года по 196 год до нашей эры. Работал он в Александрийском мусейоне. От проезжих путешественников Эратосфен услышал о необычном явлении, которое они наблюдали в Сиене, городе, расположенном далеко к югу от Александрии. Путешественники рассказали, что в полдень первого дня лета — в самый длительный день в году — в Сиене исчезали тени. Солнце в это время стояло прямо над головой, лучи его падали на землю отвесно вниз. Внимательно вглядываясь в воду водоема, можно было рассмотреть отражение Солнца на дне. Эратосфен съездил в Сиену и убедился в этом сам. Вернувшись в Александрию, он обнаружил, что и в самый длинный день года в полдень стены мусейона продолжали отбрасывать тень на землю. Основываясь на этом простом наблюдении, он смог вычислить окружность Земли.
Подробно об этом можно почитать отдельно (благо – есть Интернет). Расскажу суть. Если выбрать в Александрии тот же день, что и Сиене (когда в последней солнечные лучи идеально перпендикулярны плоскости Земли), то есть 21 июня, и измерить угол падения солнечных лучей на плоскость Земли, то зная расстояние от Александрии до Сиены (примерно 500 миль) можно рассчитать длину окружности Земли. Угол падения солнечных лучей оказался равным примерно 7 градусам. У нас есть угол и есть сегмент. Можно вычислить и всю окружность. Получилось 25 тысяч миль. Современные ученые, измерившие с помощью высококлассной техники окружность Земли, нашли ее равной 24 894 мили.
А вот теперь давайте задумаемся. Что бы имели место такие соображения необходимо, для начала, предположить, что Земля не плоская, а круглая. А ведь в качестве предположения можно было считать ее если не квадратной или, к примеру, какой-нибудь октаэдр, то хотя бы овальной (как тыква). Но предположили, что именно круглая. Причем, близко к идеалу. К тому были определенные соображения и косвенные наблюдения. Но все равно это было очень и очень косвенно. Это сейчас можно посмотреть со спутника и все увидеть. А что можно было увидеть две тысячи лет назад? То есть, предположение о форме Земли для того времени – чисто умозрительная модель.
Но и это не все. Если бы Солнце двигалось по тому умозрительному «небесному куполу», что предполагали древние греки, то считать лучи его света строго параллельными в Александрии и Сиене было бы абсолютной нелепицей. То есть, нужно было предположить, что Солнце находится на расстоянии, в огромное количество раз превышающее радиус Земли. Тогда гипотеза о параллельности лучей имеет законное обоснование. А это уже совершенно иная космогония. И для того времени это была чисто умозрительная модель.
Так или иначе, но умозрительная модель была создана и исходя из нее были проведены эксперименты. Если разные эксперименты дают не противоречащий опыту материал, то модель можно считать вполне законной. Астрономия развивалась, появлялись разные умозрительные модели. И поскольку астрономия всегда дружила с математикой – все можно было проверять расчетами. Эратосфен не выходил за рамки геоцентрической системы (то есть, в ее центре – Земля) и эта система до поры, до времени вполне адекватно все описывала. То есть, это была законная модель Вселенной для своего времени.
И не надо акцентировать фразу «для своего времени». Если говорить о какой-то «абсолютной истине», то таковой может и вообще не существовать в природе. Понятие «абсолютная истина» - то же своего рода модель. Как всякая модель она может быть не вечной. Разные модели более или менее адекватно описывают наблюдаемые факты в определенном диапазоне и при определенных условиях наблюдения.
Приведу простой пример. Допустим, что в вашей квартире и квартире всех ваших знакомых вся мебель (столы, стулья, кровати, шкафы и т. д.) деревянные. Если вы ни куда более не заходите, то можете сделать такое предположение: вся мебель делается из дерева. И это предположение вполне может стать для вас непреложным законом. Когда же вы увидите стулья, кровати и другую мебель не из дерева, а к примеру, из железа, то ваш закон будет уже иметь исключения.
Возьмем другой пример. Вы ходите по большому лесу и видите, что все деревья и кусты имеют стволы и ветви округлой формы (в сечении). Вы вправе сформулировать для себя закон, что все деревянные предметы имеют всегда округлую форму. Причем, материал у вас огромный – сотни тысяч, миллионы стволов и ветвей. Но вот вы видите избу, заходите в нее. И там наблюдаете деревянные предметы квадратной и прямоугольной формы. То есть, ваш закон имеет исключения. Но, если бы ничего другого вы не смогли бы наблюдать, то закон работал бы отлично.
Это я привел чисто абстрактные примеры. А могу показать и случай, когда академическая физика принимала локальную истину за абсолютную. Речь идет о природе теплоты. Тему я заимствовал у А. Гришаева (работа «Догонялки с теплотой»).
Ещё античные философы в вопросе о природе теплоты делились на два лагеря. Одни полагали, что теплота – это самостоятельная субстанция; чем её больше в теле, тем оно теплее. Другие полагали, что теплота – это проявление некоторого свойства, присущего веществу: при том или ином состоянии вещества тело холоднее или теплее. В средние века доминировала первая из этих концепций. Доминировала не просто так. Если считать теплоту проявлением некоторого внутреннего свойства вещества, то это свойство нужно найти и корректно описать на математическом языке. Ведь наука как раз и сильна использованием математических методов. Но природы вещества никто не знал (в научном понимании). Зато введя понятие «теплотворная материя», можно было приступить к ее количественному описанию.
Теплотворная материя, как бы, передаётся от горячих тел к холодным при их контакте. Чем больше теплотворной материи в теле, тем выше температура тела. А что такое температура? А это как раз мера содержания теплотворной материи. При этом, правда, нужно учитывать и так называемую «теплоемкость» конкретного вещества. Для этого составили соответствующие таблицы. На основе этих представлений делались работающие тепловые машины! Был даже сформулирован принцип неуничтожимости теплотворной материи, т.е., фактически, закон сохранения теплоты. Была разработана математическая теория – «классическая термодинамика». Ее методами можно пользоваться и сейчас. К примеру, рассчитывать тепловые потери в жилых помещениях.
Словом, концепция теплотворной материи в науке уютно пригрелась. Зато были и сомневающиеся. К примеру Ломоносов. В «Размышлениях о причине теплоты и холода» (1744) Ломоносов достаточно ясно сформулировал причину теплоты – которая заключается «во внутреннем движении» частичек тела. Кстати, он сразу же сделал феноменальный вывод: «должна существовать наибольшая и последняя степень холода, состоящая в полном покое частичек». Сегодня используется более высоконаучный термин – «абсолютный нуль температуры», но имя Ломоносова при этом не упоминается. Он ведь имел неосторожность разгромить концепцию теплотворной материи! Так, он писал, что философы не показали – «чем именно теплотворная материя вдруг загоняется в нагреваемые тела». «Спрашиваю: каким образом в самую холодную зиму, когда всюду лютый мороз, …порох, зажжённый малейшей внезапно проскочившей искрою, вспыхивает вдруг огромным пламенем. Откуда и в силу какой удивительной способности материя эта собирается в один момент времени?».
Но были и другие ученые, весьма уважаемые. Взять хотя бы Эйлера, который считался другом Ломоносова. Когда Парижская Академия наук объявила конкурс на лучшую работу о природе теплоты, то выиграл конкурс и получил премию Эйлер, который в представленной работе писал: «То, что теплота заключается в некотором движении малых частиц тела, теперь уже достаточно ясно» (1752). Но этот случай с Эйлером был исключением. Остальные «честные и благородные» помалкивали и терпеливо ожидали кончины Ломоносова (1765).
Я не собираюсь здесь морализировать. Что бы кто ни говорил, а классическая термодинамика – вполне востребованная теория. В определенных пределах и практически значимых случаях она прекрасно работает. Следовательно, это вполне законная теория.
Характерной чертой научного метода является появление совершенно абстрактных понятий. При обыденных рассуждениях мы используем то, что понятно каждому нормальному человеку и что он может себе, так или иначе, представить. В дальнейших рассуждениях я постараюсь показать ту область, в которой эти представления вполне четко и адекватно работают. Но сейчас я акцентирую внимание просто на том обстоятельстве, что наука уже давно отказалась от идеи все интерпретировать на каких-то привычных, житейских, наглядных примерах и представлениях. Вводится какая-то абстракция (к примеру – «теплотворная материя»), выбирается ее условная мера, которую можно каким-то образом измерять или рассчитывать, а далее применяется математический аппарат, который позволяет продуктивно использовать введенную абстракцию. Это вам и «энергия», и «поле», и «заряд», и «спин», и др. Большинство из этих абстракций абсолютно невозможно представить. Просто дается формальное определение, основные свойства и мера.
То есть, применение каких-то абстракций, которые мы далеко не всегда можем себе ни представить, ни (по большому счету) объяснить – это не недостаток и недоразумение. Это просто метод. А вот реальным недостатком и недоразумением нужно считать другое. Когда принятая парадигма, модель, теория становится критерием истины. И под нее начинают подгонять экспериментальные факты. Подгонять можно по разному. К примеру, вводить какие-то умозрительные параметры, плодить какие-то новые сущности. А еще хуже - замалчивать те факты и результаты, которые не вписываются в принятую концепцию. Или банально перевирать результаты экспериментов. Этому я посвящу отдельную тему. А сейчас просто отмечу тот факт, что подобные вещи для науки совершенно недопустимы.
В пределах этой лекции я бы хотел остановиться на тех первичных моделях и понятиях, которые уважаемый Э. Кант отнес к так называемым априорным функциям разума. Что означает слово «априорная»? Это знание, независимое от опыта и предшествующее ему. Человек не может мыслить «с нуля». Некоторые основные вещи заложены в наш мозг уже генетически. Человек (как, впрочем, и высшие животные) так или иначе, видит какие-то предметы и различает их. Он отличает большие предметы от маленьких, длинные от коротких, высокие от низких, дальше и ближе и т. д. и т. п. Человек может не уметь сформулировать то, что он видит, но вполне осознает отдельные предметы, расположенные в пространстве. И во времени он четко ориентируется, то есть всегда знает разницу между «до», «сейчас» и «после». По крайней мере – в нормальном состоянии.
Как я уже говорил, наши рецепторы выдают просто совокупность каких-то нервных импульсов. А уже мозг (или скажем более обще – разум) совершенно автоматически и шаблонно синтезирует из них уже готовые модели предметов и располагает их друг относительно друга в трехмерном пространстве. Как бы ни гордились ученые тем, что создали удивительные и совершенные приборы, которые способны фиксировать такие тонкости материи, которые абсолютно не могут ощутить наши природные рецепторы, но мы ведь смотрим на показания этих приборов своими глазами, производим настройку и манипуляции руками, положение которых контролируется моторными рецепторами. То есть, все равно главный процесс обработки и первичной интерпретации происходит без нашего участия.
Можно ли доверять этой «автоматике»? Отвечу сразу – вполне можно. Да, существуют разного рода оптические и прочие иллюзии, когда кажется, что видишь одно, а при более детальном выяснении ситуации оказывается совсем другое. К примеру: линии на рисунке кажутся неровными и не параллельными, а прикладываешь линейку – идеально ровные и вполне параллельные. Но в основном нормальный человек вполне адекватно оценивает форму предметов и их взаимное положение друг относительно друга. Ведь для того, что бы более или менее нормально оценить какие-то предметы, мы используем не мгновенную картинку, а некий этап наблюдения в течение некоторого промежутка времени. Чем полнее информация, тем более детальная модель складывается у нас в сознании. У многих животных нет бинокулярного зрения, поскольку глаза расположены с разных сторон и поля зрения разных глаз не пересекаются. По идее они должны видеть плоские картинки. Но они ведь ориентируются в пространстве. Следовательно, двигаясь их глаза получают достаточно информации, что бы синтезировать необходимый пространственный образ того, что они видят. Да и как может быть иначе? Ведь от адекватной оценки обстановки окружающего мира зависит выживание.
Адекватность внутренних моделей, сформированных сознанием на основе чувственного восприятия без нашего участия (автоматически), реальному физическому окружению подтверждается еще и тем, что можно назвать комплексностью. Иллюзия возникает, как правило, во фрагментарном восприятии. Вы увидели отдельную картинку и неправильно ее интерпретировали, то есть «дорисовали» то, чего нет и никогда не было. Чем больше информации получает мозг (причем – от разных рецепторов), тем более достоверной складывается картина окружения. Если бы она складывалась неправильно, то на определенном этапе ситуация полностью вышла бы из под контроля сознания.
При создании адекватной картины окружения учитываются все рецепторные поля и плюс память. Надеюсь, многие обращали внимание, что когда идешь по не совсем ровному тротуару, то вовсе не обязательно смотреть все время себе под ноги. Достаточно периодически кидать взгляд вниз. Далее глаза смотрят по сторонам и вперед, а ноги правильно реагируют на те неровности, которые определил глаз при беглом взгляде за несколько секунд до этого. Это значит, что у вас в мозгу сложилась четкая трехмерная модель той дороги, по которой вы идете. И не просто модель дороги, но и модель вашего тела, модель вашего движения. И тут не только кинематика, но и динамика, учитывающая во что вы обуты и что на себе несете. И эта модель хорошо отображает физическую реальность. Мозг ее каждое мгновение корректирует. Как только произошел какой-то сбой – возникают достаточно ощутимые последствия. Не заметили небольшой ямки, нога «думает», что ступает на ровную поверхность, а в нужный момент касания ботинка не происходит. Или спускаетесь по лестнице с определенной высотой ступенек, а тут вдруг попадается ступенька большей высоты. И мелкий дефект приводит к весьма чувствительному сотрясению, а иногда и к падению.
Настройка рецепторов (включая все органы чувств) очень гибкая и адаптивная штука. Меняется острота зрения, состояние мышц, связок, состояние внешней среды. При этом сразу вносятся коррекции во внутренние модели, учитывающие все факторы. Если что-то не учтено – организму сразу становится очень дискомфортно. Плохая модель приводит к неадекватным реакциям. Вы начинаете плохо двигаться, плохо координировать свои движения. Можно сказать, что в нормальном состоянии наша «внутренняя автоматика» мозга работает достаточно надежно и адекватно. В норме, патологию мы не рассматриваем.
Дополню еще на счет адекватности и корректности наших пространственных представлений. Если вы не доверяете глазам, то можете использовать другие методы проверки. Сейчас, к примеру, вы можете определить взаимные расстояния предметов с помощью ультразвукового локатора. А можете взять рулетку, линейку и перемерять все. И если глаз ошибается, то логическое рассуждение это выявит. Но в основном можно убедиться в адекватности нашей пространственной визуальной оценке внешних событий.
Когда человек использует всякие приборы, инструменты он старается перепроверять и учитывать разные обстоятельства, которые могли бы спутать и извратить показания измеряемых величин. Иногда ложь выявляется на довольно позднем этапе, когда замечены явные нестыковки в интегральной оценке картины наблюдений. Но человек слишком мало бы смог сделать, если бы не было доверия к адекватности тех «первичных программ», что обеспечивают его непосредственное восприятие и непосредственную двигательную активность тела.
Когда же человек начинает плодить модели более высоких порядков, придумывать всякие схемы, толкования – тут уже ждать сто процентной адекватности его построений реальным вещам, относительно которых он что-то планирует, не стоит. Это уже как повезет.
[Замечу, что И. Кант не ограничивал априорную функцию разума только автоматической обработкой сигналов чувственного восприятия. Так называемый «чистый» разум обладает способностью в некой «ментальной сфере» конструировать всякие «идеальные» формы. Но даже в этой сфере Кант выделил и классифицировал определенный набор мыслительных «шаблонов», которые использует разум в своей деятельности. То есть, человек не может мыслить как Бог. Он ограничен определенным порядком мышления и определенными категориями, которые как бы «зашиты» в мозгу (как структура процессора в компьютере). И от этого порядка никуда уйти человек не в состоянии. Если внешний мир (феномен по Канту) обладает некоторыми характеристиками, которые данные категории разума охватить не могут, то разум полностью бессилен их осознать. Но это позиция Канта. Есть и иная точка зрения, но мы рассмотрим ее отдельно.]
Кто же «придумал» эту «внутреннюю автоматику» нашего мозга, обладающую такими большими возможностями? Как вообще появились эти «априорные» формы? Возможный ответ зависит от вашей мировоззренческой направленности. Верующий идеалист сразу укажет на всемогущего Бога. Он все придумал, все учел, все обеспечил. Разумеется, он сделал это хорошо и его работе можно доверять. Материалист вспомнит о том, что высшие животные, обладающие примерно таким же первичным восприятием, как и человек, существуют уже многие миллионы лет. Эволюция отточила все эти внутренние механизмы и довела их до определенного совершенства.
Как именно все это происходит? А это уже зависит от самой материалистической школы. Наиболее упрощенные взгляды предполагают просто метод проб и ошибок. Более продвинутые материалистические концепции предполагают наличие взаимозависимых адаптационных механизмов, где не только отдельные организмы, но и биологическая среда в целом представляют из себя систему, самостабилизирующуюся в зависимости от состояния внутренних и внешних параметров этой системы. Элементы этой стабилизационной работы в отдельном организме выглядят как полезные мутационные изменения.
Тут можно говорить до бесконечности и плодить массу всяких предположений. Но в любом случае имеем то, что имеем. Внутренние модели, существующие внутри нашего сознания, существуют в пространстве и времени и достаточно адекватно (как модели) отражают внешнюю физическую среду. Это, конечно, не уменьшенные физические копии, а так называемые «информационные» модели. Но основное свое качество – отображать существенные свойства материального мира, окружающего нас, они несут исправно. В норме, конечно.
Эта нормальная, адекватная внутренняя (для нашего сознания) «модельная среда» заточена под то земное окружение, в котором мы находимся каждый день. Она ограничена определенным диапазоном восприятия. В рамках этого диапазона она адекватно отображает действительность. В это нужно просто поверить. Но если человек хочет большего, то ему придется плодить модели более «высокого» порядка. Мы говорим, к примеру, «город». А кто-то может себе представить этот город целиком? Или говорим «планета Земля». Можно, конечно, представить себе глобус и сказать, что я представляю себе Землю. Но это не то представление. Многие слова представляют собой просто какое-то качество или свойство, которое не входит в набор привычных физиологических ощущений. Все понимают выражения: радость, боль, горячо, влажно и т. д. А что можно себе представить под словами: честь, гордость, самоотверженность и пр.?
Человек строит внутри своего сознания новый «модельный мир» и не просто абстрактно живет в нем, но и пытается распространить эти модели на окружающую его среду обитания. От того, насколько качественно он будет делать эти «модели высшего порядка», будет зависеть успех его существования в окружающей его физической среде и тех преобразований, которые он в нее вносит.
Если сказать, что «первичные модели» даны ему от рождения (хоть Богом, хоть природой) и в той области, для которой они предназначены, им можно вполне доверять, то модели «высшего порядка» зависят от самого человека. Впрочем, даже сама возможность создавать модели высшего порядка и логические возможности нашего рассудка – это то же дар. Это очень могучий «инструмент», имеющий колоссальные возможности. Это та «свобода выбора», которая ему дана. Человек вначале что-то «строит» внутри своего сознания, а потом уже распространяет это вовне, преобразуя либо внешнюю среду непосредственно, либо изменяя взаимоотношения между людьми и миром по какой-то новой схеме, которая не была дана ему непосредственно как биологическому существу с какими-то врожденными качествами.
То, что я сказал, можно назвать деятельным началом. Измыслил человек что-то и затем сделал. Но для по настоящему деятельного преобразования нужно хорошо изучить свое окружение. То, что мы непосредственно видим и воспринимаем (автоматическая интерпретация нашего сознания) – это достаточно узкий диапазон. Мы не можем заглянуть непосредственно за небеса, посмотреть за горизонт, увидеть что-то на больших глубинах. Мы не можем непосредственным восприятием увидеть, как устроена клетка и, тем более – молекула. Мы не можем увидеть космические объекты в свободном движении и многое другое. Но мы должны это как-то изучать. Для этого мы строим предположения и придумываем умственные модели.
Когда сэр Исаак Ньютон говорил своим оппонентам: «Я теории не измышляю» – он явно лукавил. Не мог не измыслить. Ведь нужно было ввести определенные понятия – масса, инерция, импульс, система координат и пр. Это ведь не дано нам «от природы». Это именно наши абстракции. Но для того, что бы отследить движение тела и зафиксировать траекторию и время движения (а иначе как ты можешь что-то проверить и что-то посчитать) – необходимо пользоваться нашим чувственным аппаратом, смотреть, слушать, что-то делать руками. И тут необходимо доверие к адекватности наших чувственных ощущений.
Современная наука, изучающая микро и макро мир, пользуется для их изучения исключительно косвенными методами. Иногда очень и очень косвенными. Параметры заряженной частицы можно изучать по их отклонению при движении в электрическом и магнитном поле (весьма, кстати, абстрактные понятия). Параметры незаряженной частицы (нейтрон) приходится изучать еще более косвенными методами, где непосредственно регистрируют частицы, которые должны были (по идее) вступить в реакцию с нейтронами.
Когда дело касается макромира (звезды, галактики), то и здесь нет никакой возможности непосредственно измерять их движения. Для этого потребовались бы тысячи и миллионы лет. Приходится использовать косвенные методы, косвенные оценки. Причем, весьма косвенные.
Для расширенного изучения окружающего мира человеку абсолютно необходимо придумывать новые абстракции, создавать новые умственные модели. Нужно смириться с этой искусственностью и с тем, что все эти абстракции и модели ни есть какая-то истина в последней инстанции. Хотя, их можно назвать относительной истиной, но при этом не забывать, что чаще всего эта истина является еще и локальной. То есть, наши умственные модели, наши понятия, могут хорошо работать в определенном диапазоне действительности. Как только вы за этот диапазон выходите и пытаетесь применить вашу «локальную истину» – сразу убеждаетесь в том, что она не работает. Но это вовсе не значит, что не оправдавшую себя научную или познавательную «модель» нужно отбросить за ненадобностью на том основании, что она не во всех случаях хорошо работает. Чем больше моделей в арсенале – тем лучше. Ведь это своего рода «инструмент», с помощью которого человек расширяет свое присутствие в этом мире. Это не просто удовлетворение абстрактного любопытства. Это – основа деятельного начала человека, возможность выработать план практических действий. Не зря существует выражение «Знание – это сила».
«Научный метод познания. Его сильные и слабые стороны. Суть кризиса в современной науке»
Люди строят предположения, создают какие-то умственные «модели», вырабатывают какие-то общие определения, общие представления и опираясь на авторитеты – узаконивают их для основной массы. Остальные люди, это те, которые в той или иной степени воспринимают новые представления, терминологию и методологию, основанную на данных представлениях.
Когда-то дело ограничивалось простыми наставлениями, образными сравнениями, словесными формулами, выражающими определенные мысли и определенные правила. Это касалось всего, что относилось к внутренней жизни социума и общим представлениям о мире и обществе. Но при более детальном прояснении закономерностей, выявленных в свойствах окружающего мира и физической материи, с которой человеку приходилось иметь дело в жизни и хозяйственной деятельности, словесно-образная методология довольно быстро исчерпала свои возможности. К примеру, до Исаака Ньютона многие схожие мысли касательно свойств физических тел и пространства выражал Галилей. Мы и сейчас говорим о «принципах Галилея», когда речь заходит о механике. Современным языком эти принципы можно сформулировать на одной печатной странице (если не меньше). А в то время Галилей написал целый трактат. Для выражения своих мыслей он прибегал к примерам, образным сравнениям. На этой основе он устанавливал свои общие принципы.
Параллельно с естествознанием, выражающим свои мысли в словах и образах, понятных большинству, набирала силу математика, которая оперировала числами, выражающими меру чего-либо. Она возникла как прикладная дисциплина для помощи строителям, землемерам, мастеровым. Но со временем выяснилось, что занятия с количественными символами похожи на игру. Можно вообще абстрагироваться от конкретных практических задач и решать задачки с цифрами и символами без привязки к чему-то материальному. При этом решения как бы внутренних проблем в этой искусственной среде из символов иногда были столь изящны и общи, что позволяли весьма облегчить решения задач практического плана. Простейший пример – вычисление объемов относительно сложных сосудов. Произведя несложные замеры можно было заранее сказать, сколько нужно использовать малых сосудов определенной формы для того, что бы наполнить большую емкость другой формы и размеров. Я не буду расписывать примеры. Их очень много и польза от математики в этом смысле была и остается очевидной.
Можно сказать, что математика – это очень высокая степень абстрагирования. Ее формы можно назвать «рафинированными сущностями». К примеру, когда начинают изучать арифметику, то говорят о сложении и вычитании каких-то камешков, яблочек и пр. А потом вообще не привязывают цифры ни к чему. Абстракция и все. Но эта абстракция позволяет экономно что-то просчитать и выразить количественно. Так и все другие математические методы. Они имеют дело не только с количественной стороной мира, но могут обозначать процессы – слияние, вычитание, умножение, движение, скачек и др. При этом все эти абстракции выражаются предельно лаконично и недвусмысленно.
Когда математические методы стали применять в естествознании, то стала очевидна выгода от такого применения. Во-первых: законы и принципы стали выражаться предельно лаконично и экономно. Во-вторых: математический метод позволяет моделировать физический процесс с помощью символов и формул. Возникла возможность промоделировать даже то, что физически вообще невозможно иначе сделать (к примеру: рассчитать движение Земли вокруг Солнца). В-третьих: методом математического моделирования можно рассчитать конечные или промежуточные итоги исследуемого процесса с целью возможности предсказать заранее то, чего еще не было или проверить правильность своих выводов по косвенным признакам. Правильность выводов или вообще – правильность своей теории или гипотезы. То есть, можно ничего не делать, а просто посчитать и проверить. Возможно, именно это и явилось началом того, что сейчас зовут «научным знанием».
У науки есть много определений. Можно, к примеру, сказать, что наука – симбиоз естествознания с математикой. Нужно не просто исследовать какое-то явление методом внимательного наблюдения и описания. Нужно создать математическую модель исследуемого явления. И чем лаконичней и проще эта модель, чем лучше она в своих выводах совпадает с наблюдениями – тем она лучше.
Как только научный метод получил распространение – это в течение относительно короткого времени подняло общество на качественно более высокий уровень. Дало ему большие преимущества. Найдутся и критики, но большинство людей считают, что научный метод познания природы – благо для человечества. И я ничуть не спорю с таким выводом.
Мне, вполне закономерно, могут задать вопрос: «А в чем же вы видите слабые стороны научного метода познания?». Как идеал, научный метод безупречен. Даже, если время от времени создаются неудачные модели и возникают временные заблуждения. Даже плохая научная теория дает результат. Ведь мы имеем дело не просто с красивой болтовней, а количественной моделью чего-то. Если методология данной теории хоть слабо, но работает – это уже благо. Исправили или заменили теорию – результат еще лучше.
Слабые стороны научного метода состоят в том, что создают теории люди, обладающие как правило очень сильными личными амбициями. Кроме того, математическая сторона многих теорий достаточно сложна. Увидеть ошибку бывает очень непросто. Когда-то наука была уделом немногих, как правило, обеспеченных людей и занимались ею без корыстных целей. Человека интересовала истина и результат. Просто так, для себя. Зачем себя обманывать?
А вот со временем наукой стали заниматься профессионально. Работает не просто какой-то одиночка, а целый коллектив. И от него не ждут какой-то быстрой коммерческой отдачи. Тратятся бюджетные деньги. Люди нарабатывают себе диссертации, получают зарплаты. На содержание института тратятся деньги. Требуются деньги на постановку каких-то экспериментов. Иногда довольно-таки дорогих. И представьте себе случай, когда солидный руководитель такого коллектива «заслуженных людей», руководитель которому все доверяли, вдруг скажет: «А вы знаете, что наша теоретическая база ничего не стоит, она ошибочна в своей основе? Мы тратили деньги на эксперименты, хотя уже с самого начала было ясно, что из этого ничего не получится». За редким исключением, такой коллектив просто разгонят. И люди лишаться работы, лишаться денег. Да еще и репутация их как ученых будет испорчена. Поэтому они будут доказывать свою непогрешимость и оправданность всеми возможными способами. Если нужно – и подтасовками в экспериментах. Особенно, когда израсходованы очень большие деньги.
Если бы наука делалась сравнительно небольшими коллективами с более или менее честной конкуренцией, то негативные перекосы можно было бы в значительной степени сгладить. Даже если бы монополия в родственных областях науки касалась лишь отдельных стран – это было бы не так опасно. Скажем, существует главный центр физических исследований в области механики твердого тела в Российской академии наук. И так по всем основным областям. Но они не обязаны соотносить свои основные теории с аналогичными центрами других стран. Могут собираться международные форумы, представлять свои основные наработки и теоретические воззрения. Если есть существенные расхождения – доказывайте свою правоту, находите нелогичности и неубедительности в теориях оппонентов, в неубедительности их экспериментов. Будет стимул лучше и тщательнее ставить подобные эксперименты и более обоснованно их интерпретировать. Так ведь нет, в каждой области науки появилась международная монополия. В каждой области существует целая плеяда своих «патриархов», «нобелевских лауреатов», академиков, ведущих специалистов. Попробуйте их в чем-то уличить! А ввиду сложности математического аппарата, развитой терминологии и методических схем, любого оппонента, пытающегося что-то оспорить, «забьют» терминологически и математически. Сошлются на сотни экспериментов, полноценно обработать и проверить которые этот человек просто физически не сможет.
Надеюсь, я высказался достаточно ясно. А теперь попытаюсь как можно более подробно доказать свой последний тезис на конкретных примерах из области современной науки. Поскольку делать это нужно в достаточно популярной схеме, воспользуюсь наработками мало кому известного физика – А. А. Гришаева. Я не спрашивал у него разрешения, но надеюсь, что он меня простит.
Прежде всего, приведем пример не из области теоретической науки, а из медицины. Здесь давно сложились международные школы в каждой основной области. И проблема этой самой монополии на данном примере выявляется очень рельефно.
«Примерно до середины 19 века в акушерских клиниках Европы свирепствовала родильная лихорадка. В отдельные годы она уносила до 30 и более процентов жизней матерей, рожавших в этих клиниках. Женщины предпочитали рожать в поездах и на улицах, лишь бы не попасть в больницу, а ложась туда, прощались с родными так, будто шли на плаху. Считалось, что эта болезнь носит эпидемический характер, существовало около 30 теорий ее происхождения. Ее связывали и с изменением состояния атмосферы, и с почвенными изменениями, и с местом расположения клиник, а лечить пытались всем, вплоть до применения слабительного. Вскрытия всегда показывали одну и ту же картину: смерть произошла от заражения крови.
Ф.Пахнер приводит такие цифры: "...за 60 лет в одной только Пруссии от родильной лихорадки умерло 363624 роженицы, т.е. больше, чем за то же время от оспы и холеры, вместе взятых... Смертность в 10% считалась вполне нормальной, иначе говоря из 100 рожениц 10 умирало от родильной лихорадки..." Из всех заболеваний подвергавшихся тогда статистическому анализу, родильная лихорадка сопровождалась наибольшей смертностью.
В 1847 г. 29-летний врач из Вены, Игнац Земмельвейс открыл тайну родильной лихорадки. Сравнивая данные в двух различных клиниках, он пришел к выводу, что виной этому заболеванию служит неаккуратность врачей, осматривавших беременных, принимавших роды и делавших гинекологические операции нестерильными руками и в нестерильных условиях. Игнац Земмельвейс предложил мыть руки не просто водой с мылом, но дезинфицировать их хлорной водой - в этом была суть новой методики предупреждения болезни.
Окончательно и повсеместно учение Земмельвейса не было принято при его жизни, он умер в 1865 г., т.е. через 18 лет после своего открытия, хотя было чрезвычайно просто проверить его правоту на практике. Более того, открытие Земмельвейса вызвало резкую волну осуждения не только против его методики, но и против него самого (восстали все светила врачебного мира Европы).
Земмельвейс был молодым специалистом (к моменту своего открытия он успел проработать врачом около полугода) и не пристал еще к спасительному берегу ни одной из имевшихся тогда теорий. Поэтому ему незачем было подгонять факты под какую-то заранее выбранную концепцию. Опытному специалисту сделать революционное открытие гораздо сложнее, чем молодому, неопытному. В этом нет никакого парадокса: крупные открытия требуют отказа от старых теорий. Это очень трудно для профессионала: давит психологическая инерция опыта. И человек проходит мимо открытия, отгородившись непроницаемым "так не бывает"...
Открытие Земмельвейса, по сути, было приговором акушерам всего мира, отвергавшим его и продолжавшим работать старыми методами. Оно превращало этих врачей в убийц, своими руками – в буквальном смысле – заносящими инфекцию. Это основная причина, по которой оно вначале было резко и безоговорочно отвергнуто. Директор клиники, доктор Клейн, запретил Земмельвейсу публиковать статистику уменьшения смертности при внедрении стерилизации рук. Клейн сказал, что посчитает такую публикацию за донос. Фактически лишь за открытие Земмельвейса изгнали с работы (не продлили формальный договор), несмотря на то, что смертность в клинике резко упала. Ему пришлось уехать из Вены в Будапешт, где он не сразу и с трудом устроился работать.
Естественность такого отношения легко понять, если представить, какое впечатление открытие Земмельвейса произвело на врачей. Когда один из них, Густав Михаэлис, известный врач из Киля, информированный о методике, в 1848 г. ввел у себя в клинике обязательную стерилизацию рук хлорной водой и убедился, что смертность действительно упала, то, не выдержав потрясения, он кончил жизнь самоубийством. Кроме того, Земмельвейс в глазах мировой профессуры был излишне молод и малоопытен, чтобы учить и, более того, чего-то еще и требовать. Наконец, его открытие резко противоречило большинству тогдашних теорий.
Поначалу Земмельвейс пытался информировать врачей наиболее деликатным путем – с помощью частных писем. Он писал ученым с мировым именем – Вирхову, Симпсону. По сравнению с ними Земмельвейс был провинциальным врачом, не обладавшим даже опытом работы. Его письма не произвели практически никакого действия на мировую общественность врачей, и все оставалось по-прежнему: врачи не дезинфицировали руки, пациентки умирали, и это считалось нормой.
К 1860 году Земмельвейс написал книгу. Но и ее игнорировали.
Только после этого он начал писать открытые письма наиболее видным своим противникам. В одном из них были такие слова: "...если мы можем как-то смириться с опустошениями, произведенными родильной лихорадкой до 1847 года, ибо никого нельзя винить в несознательно совершенных преступлениях, то совсем иначе обстоит дело со смертностью от нее после 1847 года. В 1864 году исполняется 200 лет с тех пор, как родильная лихорадка начала свирепствовать в акушерских клиниках - этому пора, наконец, положить предел. Кто виноват в том, что через 15 лет после появления теории предупреждения родильной лихорадки рожающие женщины продолжают умирать? Никто иной, как профессора акушерства..."
Профессоров акушерства, к которым обращался Земмельвейс, шокировал его тон. Земмельвейса объявляли человеком "с невозможным характером". Он взывал к совести ученых, но в ответ они выстреливали "научные" теории, окованные броней нежелания понимать ничего, что бы противоречило их концепциям. Была и фальсификация, и подтасовка фактов. Некоторые профессора, вводя у себя в клиниках "стерильность по Земмельвейсу", не признавали этого официально, а относили в своих отчетах уменьшение смертности за счет собственных теорий, например, улучшения проветривания палат... Были врачи, которые подделывали статистические данные. А когда теория Земмельвейса начала получать признание, естественно, нашлись ученые, оспаривавшие приоритет открытия.
Земмельвейс яростно боролся всю жизнь, прекрасно понимая, что каждый день промедления внедрения его теории приносит бессмысленные жертвы, которых могло бы не быть... Но его открытие полностью признало лишь следующее поколение врачей, на котором не было крови тысяч женщин, так и не ставших матерями. Непризнание Земмельвейса опытными врачами было самооправданием, методика дезинфекции рук принципиально не могла быть принята ими. Характерно, например, что дольше всех сопротивлялась пражская школа врачей, у которых смертность была наибольшей в Европе. Открытие Земмельвейса там было признано лишь через... 37 (!) лет после того, как оно было сделано.
Можно представить себе то состояние отчаяния, которое овладело Земмельвейсом, то чувство беспомощности, когда он, сознавая, что ухватил, наконец, в свои руки нити от страшной болезни, понимал, что не в его власти пробить стену чванства и традиций, которой окружали себя его современники. Он знал, как избавить мир от недуга, а мир оставался глух к его советам.»
Вот так! Даже самые очевидные вещи, противоречащие теориям «патриархов» и светил в своей области, полностью игнорируются только от того, что их провозглашает некто со стороны и без статуса. И хорошо бы дело касалось каких-то абстрактных вещей, которые в принципе никого не задевают. А если это задевает чей-то престиж, а тем более – даже косвенно обвиняет в чем-то? Ясное дело, что будут всеми силами противодействовать.
А теперь перейдем рассмотрению подобных парадоксов в фундаментальной науке. Сразу скажу: даже самое популярное изложение темы потребует от слушателей некоторого напряжения мыслей. Все-таки наука требует сосредоточенности и внимательности.
Поначалу представлю примеры в самом популярном, почти юмористическом, изложении, взятыми из работы А.А. Гришаева «Догонялки с теплотой».
…Палимая Солнцем казахстанская степь. Учёные из небольшой экспедиционной группы, вытирая пот, наблюдают за сайгаками. Эти учёные проводят ответственное научное исследование. Они хотят на опыте подтвердить слова академика Тимирязева: «Все проявления энергии в организме должны быть прослежены до какого-нибудь известного её физического или химического источника… Мышечная работа, животная теплота происходят за счёт потенциальной энергии, заключённой в органическом веществе, принятом в пищу». Методика у наших учёных – проще некуда. Они отслеживают, сколько травы поедают животные в естественных условиях. Калорийность этого корма – т.е. количество теплоты, которая выделяется при сжигании его в калориметре – учёным уже известна. Остаётся лишь сопоставить количество этой «потенциальной энергии», заключённой в пище сайгака, с работой, которую производят его мышцы по ходу жизни.
Но… чем дольше учёные наблюдали, тем тоскливее им становилось. Понимаете, эти сайгаки были какие-то неправильные. Маловато они жрали – количество калорий их пайка оказывалось в разы меньше, чем энергозатраты их мышц. Жировые запасы здесь были не при чём – какие вам жировые запасы летом? Самое обидное, что сайгаки опрокидывали все «научно обоснованные нормы»: калорийности их пищи явно не хватало на жизнь, а они выглядели вполне жизнерадостно… Вот очаровательная сайгачка, подмигнув учёным, изящно задрала хвостик и выдала очередную порцию какашек. «Видали, что вытворяет? – не выдержал один наблюдатель. – Издевается над нами, жвачная тварь!» - «Успокойтесь, коллега! – отозвался второй. – Наоборот, она нам подсказывает: мы не довели эксперимент до конца! Вот это… сено, пропущенное через корову – оно, высушенное, тоже горит! Местные жители используют его как топливо!» - «Вы хотите сказать, коллега, что у этого… этого самого… тоже есть калорийность?» - «Именно! И мы её измерим!»
Сказано – сделано. Невесело пришлось калориметру, когда в нём жгли какашки – но уж ради науки пришлось потерпеть. Впрочем, ещё невеселее пришлось исследователям, когда они убедились в том, что калорийность какашек такая же, как и калорийность исходного корма. Выходило, что на уровне тимирязевской «потенциальной энергии, заключённой в органическом веществе», животное не только потребляет гораздо меньше, чем требуется для работы его мышц, но и выделяет столько же, сколько потребляет. Т.е., на работу мышц не остаётся совсем ничего. Наши учёные отлично понимали, что такие любопытные выводы – не для их отчётов. Поэтому они посыпали себе волосы пеплом – тех самых сожжённых какашек – этим дело и закончилось.
То есть, что получается? Академик Тимирязев что-то постулирует и это уже воспринимается как непреложная истина. Впрочем, он ведь то же опирался на «непреложные истины» других столпов науки. Живая материя – всего лишь более сложно организованная «неживая» материя. Поэтому даже не смейте думать о том, что хоть что-то в живой материи будет не соответствовать «не живой» (за исключением общей сложности).
Однако и с «неживой» материей далеко не все так просто. Читаем еще один отрывок.
Поразительно: по ходу научно-технического прогресса, от механических секундомеров перешли сначала к кварцевым, а затем и к атомным часам, от землемерных лент перешли к лазерным дальномерам, а затем и к GPS-приёмникам – и только калориметры оказались совершенно незаменимыми в деле прямого определения тепловых эффектов. До сих пор калориметры служат своим пользователям верой и правдой: пользователи в них верят и думают, что с их помощью знают правду. А в средние века на них молились, берегли их от сглаза, и даже окуривали ладаном – что, впрочем, мало помогало. Вот, смотрите: исследуемый процесс протекал в стаканчике с теплопроводящими стенками, который находился внутри большого стакана, заполненного буферным веществом. Если при исследуемом процессе теплотворная материя выделялась или поглощалась, то температура буферного вещества, соответственно, повышалась или понижалась. Измеряемой величиной в обоих случаях являлась разность температур буферного вещества до и после исследуемого процесса – эта разность определялась с помощью термометра. …
… В те времена у естествоиспытателей была мода: смешивать такое-то количество холодной воды с таким-то количеством горячей – и определять результирующую температуру смеси. Опыт подтверждал формулу Рихмана: значение температуры было средним взвешенным – в частном случае, при равных количествах холодной и горячей воды, оно было средним арифметическим. И вот: химик Блэк, а затем ещё и химик Вильке, затеяли проверить формулу Рихмана для случая смешивания горячей воды не с холодной водой, а со льдом – решив, что, в точке плавления, «что лёд, что вода – одна лабуда». Результат вышел – сегодня это можно точно сказать – совершенно умопомрачительный. Конечная температура воды для случая исходных равных весов льда при 0оС и воды при 70оС оказалась равной далеко не среднему арифметическому – она оказалась равной 0оС. Умопомрачительно? А то! Умы помрачились настолько, что с восторгом отдались концепции о «скрытой теплоте плавления льда». По этой концепции, для расплавления льда мало нагреть его до температуры плавления, на что потребуется сообщение ему некоторого количества теплотворной материи, в соответствии с его теплоёмкостью – ещё потребуется впихнуть в лёд дополнительное огромное количество теплотворной материи, которая пойдёт на само плавление. Правда, при плавлении, температура льда не изменяется, и термометры не реагируют на эту дополнительную теплотворную материю – оттого теплота плавления и называется «скрытой». Всё продумано! А, главное, опытом подтверждается: куда, мол, уходит запас тепла воды при 70оС, если не на плавление льда?! Так и нашли численное значение его скрытой теплоты плавления. Академики плакали от радости – закрывая глаза на то, что логика Блэка и Вильке работает при непременном предварительном допущении: количество теплоты в природе сохраняется. При этом бредовом допущении, результаты Блэка и Вильке, действительно, подтверждали наличие теплотворной материи. Всё понеслось по новой. Впрочем, старания Ломоносова не пропали даром: теперь теплотворной материи приписали такое специфическое свойство, как отсутствие веса – иначе, в самом деле, смешно получалось. И вышел у них, вместо теплотворной материи, невесомый теплотворный флюид, для которого подобрали меткое название: теплород. И стало у них всё краше прежнего.
Мы почему об этом – так подробно? Потому что полезно знать, как в физике появилась эта дичь про скрытые теплоты агрегатных превращений – которая до сих пор считается научной истиной. Придётся сказать пару слов про «научность» этой «истины».
Представьте: во внутреннем стаканчике калориметра находятся вода и лёд – в тепловом равновесии друг с другом и с буферным веществом. Ничтожное повышение температуры, до т.н. точки ликвидуса – и фазовое равновесие между льдом и водой нарушится: лёд начнёт таять. Откуда будет заимствоваться тепло на это таяние? Из буферного вещества, что ли? Но тогда его температура понизится, и поток тепла «на таяние» прекратится. На самом же деле, лёд растает весь, а температура так и останется в точке ликвидуса. Скандал!
Может, сегодняшние академики считают этот результат каким-то досадным исключением, поскольку в остальных случаях, мол, концы с концами отлично сходятся – например, при расчётах теплового баланса звезды тау-Кита. Нет, любезные, «исключением» вы здесь не отделаетесь. По-вашему, образование льда на открытых водоёмах тоже должно сопровождаться тепловым эффектом – только теперь та самая «теплота плавления» должна выделяться. Вы, любезные, давали себе труд прикинуть – к каким результатам это должно приводить? Лёд нарастает снизу, а теплопроводность у льда на два порядка хуже, чем у воды. Поэтому, практически, вся «теплота плавления» должна выделяться в воду подо льдом. Если подставить справочные величины в простейшее уравнение теплового баланса для рассматриваемого случая, то получится, что образование слоя льда толщиной 1 мм вызывало бы нагрев прилегающего слоя воды толщиной 1 мм на 70 градусов (а слоя воды в 0.5 мм – аж на 140 градусов; правда, уже при 100ºС началось бы кипение). Как вам этот результат, любезные? Может, вы скажете, что мы напрасно не учли тепловое перемешивание воды? Ведь, в интервале от 0о до 4оС, более тёплая вода опускается, а более холодная – поднимается. Но, даже в условиях такого перемешивания, при наличии на поверхности воды источника тепла, вода наверху была бы теплее, чем внизу. На самом же деле, типичный арктический профиль температуры в воде подо льдом таков: контактирующая со льдом вода имеет температуру, близкую к точке замерзания, а, по мере увеличения глубины (в пределах некоторого слоя), температура увеличивается. Это с очевидностью свидетельствует: нет потока тепла в воду от льда, даже от растущего. Океанологи это давно сообразили, поэтому они изобрели такую дурилочку: «тепло кристаллизации… уходит через лёд в атмосферу». Что дальше вытворяет это тепло, которое исчисляется, в региональных масштабах, триллионами килокалорий – это океанологов уже не волнует; пусть дальше с этим теплом атмосферщики разбираются. Можно подумать, будто океанологи не знают, что теплопроводность у льда на два порядка хуже, чем у воды. Куда же, спрашивается, раз за разом прутся арктические экспедиции, и чем там занимаются гидрологи вместе с метеорологами – ледяные скульптуры выпиливают, что ли?
Да и не нужно тащиться в Арктику, чтобы убедиться в отсутствии выделения тепла при замерзании воды. В телепрограмме «Разрушители легенд» демонстрировали хорошо воспроизводимый опыт. Из холодильника аккуратненько берётся бутылка переохлаждённого жидкого пива. Тюкнешь по этой бутылке – и пиво в ней за несколько секунд замерзает в ледяные хлопья. А бутылка остаётся холодной… У этого опыта – потрясающая популяризаторская сила. Ключевые слова: «тепло, холод, бутылка, пиво» - всё очень доходчиво. Даже – для нынешних академиков.
Представляете, как этим академикам тяжело: раз никакой «скрытой теплоты плавления» нет, то придётся не только переписывать физику для седьмого класса, но и оправдываться – как это их обвели вокруг пальца какие-то средневековые химики Блэк и Вильке.
То есть, что получается? Есть четкие, академические, воззрения на природу «скрытой теплоты плавления», прописанные даже в школьных учебниках. Ну у кого поднимется рука все это легально и во всеуслышание оспаривать!? Разве что у группы академиков с международным авторитетом. Но если все так очевидно, то почему же вы раньше молчали?
Немножко из термохимии. Тут юмора в изложении мало и есть чуть формул.
«Каждая собака знает, что такое «тепло» и что такое «холодно» - так начинал цикл лекций по термодинамике профессор физфака МГУ В.Д.Кукин. Увы, при изобилии подобного практического опыта, в данной области физики до сих пор не разрешены проблемы даже в основных представлениях. Например, считается установленным, что, при экзотермических химических реакциях, тепло выделяется за счёт увеличения энергии химических связей у продуктов по сравнению с реагентами. Этот догмат положен в основу термохимии, и немалая часть справочных величин – теплоёмкостей, теплот образования, энергий диссоциации – получена не эмпирическим путём, а через термодинамические расчёты [1-3]. Энергии химических связей считаются характеристическими – в частности, не зависящими от температуры среды. Но температурная зависимость тепловых эффектов – для различных химических реакций – является, скорее, правилом, чем исключением [2,3].
Чтобы не делать сокрушительный для термохимии вывод о непостоянстве энергий химических связей, теоретики ухватились за тезис о том, что единственной причиной температурных зависимостей тепловых эффектов являются температурные зависимости теплоёмкостей у реагентов и продуктов реакции. Закон Кирхгофа [2] гласит: «температурный коэффициент теплового эффекта равен разности теплоёмкостей начальных и конечных веществ», т.е.
(dQ/dT)=C1-C2, (1)
где Q – тепловой эффект, T – абсолютная температура, C1 и C2 – соответствующие теплоёмкости. Интегрируя выражение (1) по температуре с учётом температурных зависимостей C1 и C2, и находя константу интегрирования с помощью известного значения Q для некоторой температуры, находят искомую зависимость Q(T) [2,3]. Можно убедиться в неплохом совпадении справочных зависимостей Q(T), полученных с помощью калориметрических измерений, и расчётных зависимостей Q(T), найденных на основе справочных температурных зависимостей теплоёмкостей для реагентов и продуктов. Подобные совпадения и вправду свидетельствовали бы о корректности основных положений термохимии – если бы не то обстоятельство, что сопоставляемые здесь величины не являются независимыми.
Ну, действительно: как измеряют количество теплоты? Его измеряют калориметрическим методом – через приращение температуры балластного вещества, когда считаются известными его масса и теплоёмкость. А как измеряют теплоёмкости? Их измеряют тоже калориметрическим методом – через приращение температуры балластного вещества, когда считаются известными его масса и сообщённое ему количество теплоты. Выходит, что тепловые эффекты и теплоёмкости, связанные законом Кирхгофа (1), образуют, с эмпирической точки зрения, тривиальный замкнутый круг. Хуже того: соответствия между справочными температурными зависимостями теплоёмкостей и тепловых эффектов зачастую обеспечивались прямыми пересчётами, при множественных согласованиях экспериментальных результатов для одних и тех же веществ, участвующих в различных реакциях. По результатам этой титанической работы, в которой задействованы целые институты, закон Кирхгофа подтверждается, в основном, благодаря калькуляциям – выполненным именно так, как требует этот самый закон!
Ссылки:
1. В.И.Веденеев и др. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Справочник. «Изд-во АН СССР», М.. 1962.
2. И.Ф.Федулов, В.А.Киреев. Учебник физической химии. «Госхимиздат», М., 1955.
3. А.И.Бродский. Физическая химия. Т.1. «Госхимиздат», М.-Л., 1948.
То есть, что получается? Закон Кирхгофа возвели в ранг основополагающей истины, сопоставимой с опытными данными. Им поверяют опытные данные и корректируют их.
О понятии «температура».
Едва ли можно составить ясное представление о том, что такое температура, на основе таких известных её определений, как «функция внешних параметров и энергии системы, которая для всех систем, находящихся в равновесии, при их соединении имеет одно и то же значение» [6], или, ещё лучше: «производная от энергии тела по его энтропии» [7]. Тут требуются ещё и толкования, которые, вкратце, таковы. Температура тела тем выше, чем больше интенсивность хаотического движения частиц, составляющих тело, и тем выше, чем больше средняя энергия квантовых возбуждений в теле. При приведении в тепловой контакт двух тел, имеющих различные температуры, т.е. «горячего» и «холодного», в процессе выравнивания их температур происходит преимущественная передача энергии от «горячего» тела к «холодному».
На основе подобных толкований может создаться впечатление, что температура – это мера энергосодержания. Такое впечатление ещё более укрепляется законом о равнораспределении тепловой энергии по степеням свободы: на каждую из них приходится, как полагают, энергия E=(1/2)kT, где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура. Однако, обманчива видимость прямой пропорциональности между энергией и температурой. Энергия является величиной аддитивной, а температура – неаддитивной [8]. При соединении двух тел, имеющих одинаковые энергии, мы получаем удвоенную энергию, но при соединении двух тел, имеющих одинаковые температуры, мы не получаем удвоенной температуры. Работает закон сохранения энергии, но не работает закон сохранения температуры. Каким же образом неаддитивная величина, температура, может быть мерой аддитивной величины, энергии?
Ссылки:
6. М.А.Леонтович. Введение в термодинамику. Статистическая физика. «Наука», М., 1983.
7. Физический энциклопедический словарь. А.М.Прохоров, гл. ред. «Сов. энциклопедия», М., 1983.
8. А.К.Кикоин, И.К.Кикоин. Молекулярная физика. «Наука», М., 1976.
А. А. Гришаев предлагает свое решение этих противоречий. Можно соглашаться с ними, можно не соглашаться. Но ведь в реальности получается несколько по другому. Тысячи людей работали, в течение поколений подтверждали (любой ценой) чьи-то догматы, а тут какой-то выскочка начинает всех критиковать. В таком положении никто даже не станет разбираться с его версиями.
Вновь сделаю некоторые пояснения. Я ни в коей мере на хочу сказать, что масса людей науки занимались (и занимаются) глупостями и напрасно едят свой хлеб. Есть определенные концепции, дающие вполне работоспособные практические методики. Правда, ради подгонки этих методик к достоверным результатам приходится проводить большую дополнительную работу, вводить различные коэффициенты, дополнительные параметры, составлять эмпирические таблицы и справочники. Если кто-то предложит другую концепцию и это позволит делать ту же работу, но уже без справочных таблиц (просто используя лаконичные аналитические формулы) – это одно. И то нужно время, что бы новая концепция прижилась. А если это будет просто новая объяснительная схема и новые ее формулы не будут столь же практичны для решения конкретных задач, то боюсь, что добиться признания будет сложно.
Особняком стоят научные концепции, работающие с такими явлениями, эффекты которых крайне сложно проверить прямыми измерениями. Тут уже авторитет ведущих теоретиков играет решающую роль. К примеру, авторитет А. Эйнштейна и его знаменитой «общей теории относительности». Из нее вытекает, к примеру, закон искривления лучей света в так называемом «гравитационном поле». Но этот эффект далеко не так просто обнаружить. Была, правда серия экспедиций по проверки данного эффекта, начатая Эддингтоном в 1919 г.
Давайте же спросим на счет прямых измерений такого отклонения у одного из специалистов. Есть интересная статья Геннадия Иванченкова http://new-idea.kulichki.net/?mode=art&pf=eddington.htm . Она посвящена оценке ошибок измерения в экспедиции Эддингтона 1919 г и всем последующим экспериментам подобного рода. Вот некоторые итоговые выдержки из статьи:
«…В данном эксперименте измеряемая величина находилась глубоко под ошибками измерения. Таким образом, вывод о правильности ОТО, основанный на результатах этой экспедиции является неправомерным и принципиально не корректным.
…данная статья, в основном посвящена экспедиции 1919 года. Но коротко по поводу остальных экспедиций: согласно имеющейся информации все они использовали одну и ту же методику и подобное оборудование. В связи с этим, я консультировался со специалистами, работающими в области астронавигации и прикладной астрометрии по поводу возможности использования данной аппаратуры и методики для измерения величин порядка 0.1" (˝ - угловая секунда). Ответ был однозначным - указанный прибор и методика не в состоянии не только обеспечить заявленную точность (0.17"), но просто обнаружить (даже, качественно) данный эффект, т.к. они принципиально не обеспечивают суб-секундных точностей. Вышесказанное, в большей или меньшей степени, относится ко всем фотографическим экспериментам, проведенных на стационарных телескопах или выездным с использованием данной методики. Суб-секундные точности, даже сейчас остаются сложной проблемой, например точность астрометрических данных, приведенных в "наземных" каталогах составляет чуть меньше одной секунды.
…Таким образом (мое мнение) эксперимент 1919 г. и другие, использовавшие аналогичную аппаратуру и методику - совершенно не корректны и их результаты не могут служить доказательством чего-либо. При этом становится бессмысленным говорить о необходимости учета физических явлений, таких как рефракции в атмосфере Солнца (которая, кстати, может играть решающую роль в так называемом "эффекте Шапиро" - отклонении радиоволн в атмосфере Солнца, если он вообще существует) и прочих, составляющих для видимого света на высотах два и более солнечных радиусов сотые доли секунды. Инструментальные и методические ошибки эксперимента забивают их полностью.
…На фотографиях был получен набор хаотически смещенных во всех направлениях светлых пятен микронного размера - "изображений звезд". Все это напоминало психиатрический тест - "пятна Роршиха", в которых, при желании, можно увидеть все что угодно. Из всех звезд, попавших в кадр, выделяли те, которые "показывали" смещение "в правильном направлении", а другие, которые не показывали "правильного" смещения или показывали смещение в другом направлении - просто отбраковывались (бывают же ошибки измерения), при этом также отбраковывалось и большая часть пластинок. Использованная методика обработки изображений упрощала эту задачу. Критерием отбора была, конечно же, теория Эйнштейна.
… Приведенный здесь анализ достаточно тривиален и мог быть сделан и в 1919 году еще до экспедиции. Но, по-видимому, надо было поддержать ОТО любой ценой, даже с помощью подобных методов. После Эддингтона туда потянулись и другие "экспериментаторы". Все это вместе и дает этот "эффект", который можно назвать "эффектом Эддингтона - Эйнштейна". Другими словами, основанием для триумфального шествия ОТО послужил экспериментальный результат, полученный вследствие грубейших ошибок (или прямого мошенничества, так как, думаю, они знали, что делали), введшей в заблуждение ученых (что, в общем-то, случается в науке время от времени).
… Сейчас на подходе еще один "эксперимент по подтверждению" - недавно была запущена серия спутников с полостями внутри, в которых в невесомости плавают шары. Так вот, в соответствии с теорией (Эйнштейна, конечно же) эти шары должны сместиться в некоем направлении. Тут можно, конечно, заметить, что измерять подобные эффекты на околоземной орбите, это то же, что устанавливать сейсмометр на грузовике, едущем по проселочной дороге - неоднородности гравитационного поля Земли должны полность забить ожидаемый эффект, тем более, что точной карты этих неоднородностей нет. Но, я уверен, будет получен положительный результат, "с точностью 90% совпадающий с предсказанным".
Теория А. Эйнштейна, безусловно, красива своей необычностью и определенной математической изящностью. К тому же она дает неплохие объяснения тем фактам (особенно в астрономических исследованиях), которые не могли быть объяснены классическими схемами. Но ведь, насколько я знаю, существуют и другие альтернативные теории, в которых так или иначе проблемы старой физики решаются. Однако авторитет «физика №1» отодвигает любую критику и любые альтернативы. А в данном случае авторитет научного светила затмевает даже опыт! То есть, не теория подгоняется под опыт, а опыт под теорию!
А вот еще один пример, который можно интерпретировать такой фразой: «Учение Эйншейна всесильно, потому, что … верно». Речь идет о знаменитом выводе из общей теории относительности, утверждающем, что с ростом скорости частицы должна расти ее масса. В теории все весьма лаконично и изящно. И, вроде бы, богатый опыт физиков ядерщиков вполне согласуется с теорией. Но давайте все же внимательно присмотримся к этому опыту.
Вопрос: как на ускорителях проявляется релятивистский рост массы? Да, отвечают, всё так же, одним-единственным способом: через уменьшение эффективности воздействия электромагнитных полей на быстро движущуюся заряженную частицу – как и в самых первых опытах такого рода с быстрыми электронами (опыты Бухерера, Кауфмана и др.). Чем больше скорость электрона, тем более сильное магнитное воздействие требуется приложить, чтобы искривить его траекторию. При большом желании, результаты этих опытов, действительно, можно истолковать так: по мере увеличения скорости частицы, у неё увеличивается масса, а вместе с ней и инертные свойства – так что магнитное воздействие на такую частицу вызывает всё меньший отклик.
Но ведь возможны варианты! Известен универсальный принцип: воздействие на объект стремится к нулю, если скорость объекта приближается к скорости передачи воздействия. Вот классический пример из механики: ветер разгоняет парусник. Когда скорость парусника становится равной скорости ветра, ветер перестаёт на него действовать. Аналогичные вещи происходят при раскрутке ротора асинхронной машины вращающимся магнитным полем, а также при взаимодействии электронов с замедленной электромагнитной волной в лампе бегущей волны – и здесь, как полагают, массы тоже остаются самими собой. Лишь для методики магнитного отклонения заряженной частицы делается исключение, что в определенной степени странно.
На основании чего делается такое исключение? Скорость заряженной частицы может быть измерена с помощью различных методик, напрямую реализующих понятие скорости, т.е. основанных на измерении промежутка времени, в течение которого преодолевается известное расстояние. Если на заряженную частицу, движущийся с измеренной скоростью v, подействовать поперечным магнитным полем с напряжённостью H, то частица станет двигаться по траектории с радиусом кривизны r:

где m и e - соответственно, масса покоя и заряд частицы, g - релятивистский фактор. Анализ искривлений треков сталкивающихся частиц показывает, что сохраняется сумма их релятивистских импульсов mvg. Раз сохраняется релятивистский импульс – значит, мол, он и реален! Но ведь те же самые трековые данные допускают и другую интерпретацию. Если считать, что релятивистский корень в (4.5.1) описывает уменьшение напряжённости магнитного поля, которое воспринимает движущийся электрон – в согласии с релятивистскими преобразованиями компонент поля [Л2] – то наблюдаемый радиус кривизны траектории будет соответствовать не истинному значению импульса, а в g раз завышенному. С учётом поправок на это завышение, все трековые данные будут говорить о сохранении именно классического импульса mv. Ибо релятивистский фактор g не будет присущ импульсу, как таковому, а будет являться следствием нелинейности шкалы в данной измерительной методике.
Впрочем, можно до хрипоты спорить – так или этак интерпретировать трековые данные. Но мы обращаем внимание на бесспорный факт: вывод о релятивистском увеличении энергии частицы делается по результатам её взаимодействия только с полями – когда от этой чудовищной энергии никому «ни жарко, ни холодно». Давайте же использовать и другие методики измерения энергии частицы – по результатам её взаимодействия с веществом! Это будет прямое и честное измерение – если измерить всю энергию, в те или иные формы которой превратится энергия частицы! Здесь-то и находится «момент истины»: прямые и честные измерения показывают, что никакого релятивистского роста энергии не существует.
Ну, действительно: кому удалось, из одного релятивистского электрона, извлечь, при его взаимодействии с веществом, энергию в несколько ГэВ? Или хотя бы в несколько МэВ? Давайте посмотрим!
Вот, например, заряженные частицы оставляют треки в камере Вильсона или в пузырьковой камере. При образовании этих треков, превращения энергии, по меркам микромира, огромны – но они происходят, в основном, не за счёт энергии инициирующей частицы. Здесь регистрирующая среда пребывает в неустойчивом состоянии – это переохлаждённый пар или перегретая жидкость. Частица тратит кинетическую энергию лишь на создание ионов в среде – и эти потери энергии невелики. А ионы становятся центрами бурной конденсации или парообразования. Успей сфотографировать очаги фазовых превращений в среде – вот и трек частицы. Но энергия этих фазовых превращений – несоизмеримо больше ионизационных потерь частицы.
А можно ли измерить сами ионизационные потери? Конечно, можно. В своё время в экспериментальной физике широко использовались так называемые пропорциональные счётчики. Влетев в этот прибор, частица растрачивает свою кинетическую энергию на ионизацию атомов вещества-наполнителя – принципиально до полной своей остановки. Чем больше энергия частицы, тем больше ионов она создаёт, и тем больше генерируемый прибором импульс тока. Обращаем внимание: средняя энергия, требуемая для создания одной пары ионов, совсем невелика – это два-три десятка эВ. По отношению к такой энергии, говорить о релятивистском завышении неуместно. Поэтому к показаниям пропорциональных счётчиков следовало бы относиться с большим доверием – поскольку имеются веские основания полагать, что они измеряют энергию частицы честно. И вот как выглядят результаты этих честных измерений. В «нерелятивистской области», пока энергия частиц малая, результаты её измерения пропорциональными счётчиками с результатами измерений по методике магнитного отклонения. Но в «релятивистской области» единство измерений нарушается: энергия, измеряемая по магнитной методике, лезет в релятивистскую бесконечность, а энергия, измеряемая пропорциональными счётчиками, выходит на насыщение и дальше не растёт. Причём, не похоже на то, что счётчики «шалят»: все они – при разных типах и конструкциях – показывают одно и то же. А именно: никакого релятивистского роста энергии нет.
Была ещё одна методика прямого измерения тормозных потерь быстрых заряженных частиц – в фотоэмульсиях. Здесь частица тоже теряет энергию на ионизацию атомов, причём каждый образовавшийся ион становится центром формирования фотографического зёрнышка. И эти зёрнышки различимы под микроскопом. Значит, число ионизаций, произведённых частицей, можно пересчитать, а затем умножить это число на энергию одной ионизации – вот и получится исходная энергия частицы! И что же? А то, что и здесь всё получалось, как и в пропорциональных счётчиках. В «нерелятивистской области», число зёрнышек, умноженное на энергию одной ионизации, вполне соответствовало результатам «магнитной» методики. А в «релятивисткой области» число зёрнышек выходило на постоянную величину и дальше, практически, не росло. И, опять же, использовались различные составы фотоэмульсий. И опять же, все они говорили одно и то же: если подходить к вопросу методом простого всматривания, то никакого релятивистского роста энергии не обнаруживается. И опять пришлось выдвигать гипотезы ad hoc. Насчёт того, что быстрая частица теряет энергию в фотоэмульсиях не только на ионизацию: есть, якобы, ещё и «недетектируемые» потери энергии – на возбуждение атомов или ядер, на выбивание нейтральных частиц, на излучение. Пикантность ситуации в том, что эффективности разных каналов этих «недетектируемых потерь» по-разному зависят от энергии частицы – но в сумме эти потери, якобы, так согласованно нарастают, что в точности маскируют ожидаемый релятивистский рост детектируемых потерь!
Были эксперименты, где «магнитная» и «немагнитная» методики встречались, так сказать, нос к носу. Это получалось там, где измеряли импульс отдачи у атома, из ядра которого выстреливался релятивистский электрон при бета-распаде. Здесь устраивалась «очная ставка» двум методикам: импульс отдачи атома измерялся по «немагнитной» методике, а импульс выстреливаемого электрона – по «магнитной». Первые же опыты такого рода поставили в крайне затруднительное положение учёных, стоявших на позициях закона сохранения релятивистского импульса. Ведь импульс электрона получался существенно больше, чем импульс отдачи атома. Логика здесь такова: импульс электрона измерялся по «магнитной» методике – значит, правильно измерялся именно он. Следовательно, импульс отдачи у атома оказывался чудовищно меньше, чем требовалось по закону сохранения релятивистского импульса. Т.е., подавляющая часть импульса отдачи куда-то исчезала.
Ради устранения этого противоречия предположили, что существует довольно экзотическая частица под условным названием «нейтрино». По свойству исключительно слабо взаимодействовать с веществом, нейтрино резко отличается от остальных частиц, испускаемых при радиоактивных превращениях: нейтрино «умирает» на много порядков реже, чем рождается. Налицо абсурдная асимметрия, которая до сих пор не имеет объяснения.
Немножко о гамма-квантах, регистрация которых очень важна в опытах с ядерными превращениями. Целый ряд методов регистрации основан на измерениях энергий конверсионных электронов и вторичных электронов, которые выстреливаются в результате комптон-эффекта, фотоэффекта, и образования электрон-позитронных пар – но «магнитный анализ спектров вторичных электронов… является наилучшим методом точного измерения энергии g-квантов». По результатам этого метода калибруются остальные методы – в которых определяются пороги ядерных реакций или энергии вторичных ядерных частиц, а также такой, казалось бы, обособленный метод, как измерение длины волны гамма-излучения с помощью дифракции на кристалле. Этот метод сохраняет свою обособленность, опять же, лишь при малых энергиях гамма-квантов. Но, уже при энергиях ~0.1 МэВ, соответствующая длина волны гамма-излучения на порядок меньше, чем расстояния между атомными плоскостями в кристаллах, что весьма затрудняет – особенно при скользящих углах падения – определение индекса брэгговской дифракции; так что калибровка здесь необходима. Выходит следующее: если, как мы полагаем, метод магнитного отклонения даёт не истинную, а релятивистски завышенную энергию, то с аналогичным завышением определяются и энергии гамма-квантов!
Можно было до некоторой степени избегать больших завышений, если при калибровке методом магнитного отклонения использовать частицы с достаточно большой массой – поскольку энергия, которая близка к предельной у электрона, далека от предела у протона. Отсюда, кстати, вытекает возможность получения ещё одного свидетельства о наличии ограничения у кинетической энергии частицы. Известно множество ядерных реакций с порогами всего в несколько МэВ. Эти реакции инициируются, например, протонами, для которых энергия в несколько МэВ является ничтожной, и есть гарантия, что пороги при этом измеряются без релятивистского завышения. Эти же реакции инициируются и нейтронами, и гамма-квантами – была бы их энергия выше пороговой. Электроны, которые имели бы энергию в несколько МэВ, инициировали бы эти реакции, казалось бы, ещё охотнее, чем протоны – ведь электроны притягиваются к ядру, а не отталкиваются от него. Но нет: что-то мешает электронам инициировать ядерные реакции. Считается, что релятивистские электроны, при взаимодействии с ядрами, испытывают почему-то лишь упругое рассеяние. Налицо странная асимметрия: вылететь из ядра, прихватив оттуда немалую энергию, электрон может (при бета-распаде) – а ударить по ядру, сообщив ему такую же энергию, электрон не может! Что по этому поводу говорит физика высоких энергий? К сожалению – ничего вразумительного. Высокие энергии оказалось гораздо практичнее измерять не по электронной, а по протонной шкале. Из опыта ясно, что, скажем, 3 МэВа у протона – это полноценные 3 МэВа, а 3 МэВа у электрона – это пустышка.
Вот вам и «приоритет опыта над теорией», постулируемый традиционной материалистической школой! При создании целой науки – ядерной физики, никто из теоретиков не имел права сомневаться в законности «великой теории» А. Эйнштейна и ее основных выводов. Создавайте любые теоретические модели (хоть самые экзотические), но не смейте в этих теориях нарушать основные соотношения, выведенные из общей теории относительности!
Тут нужно заметить, что современная математика превратилась в очень мощный и гибкий инструмент. Даже если ты не смеешь трогать определенные постулаты в физической теории – вполне можно найти схему, каким-то образом объясняющую новые факты, если они с этими постулатами не согласуются. Придумать новые частицы (к примеру – «нейтрино»), новые экзотические поля, виртуальные «спины» и пр. И так красиво математически ввести их в структуру своей теоретической схемы, что исходные догматы и менять не нужно. Все опытные данные можно подогнать под теорию, подобрав начальные условия и соответствующие коэффициенты.
И снова хочу подчеркнуть следующее. Я не хочу сказать, что экзотические теории и необычный взгляд на знакомые вещи недопустим и необоснован в естествознании. Ни одна теория не является какой-то мифической «истиной». Это все наши, человеческие, умственные модели, с помощью которых мы стараемся объяснить и спрогнозировать окружающий нас мир. Любая, самая необычная, модель имеет право на существование. Но мы не имеем право превращать ее в критерий истины. В любом опыте нужно всегда допускать возможность, что теория может быть ошибочной. Тот же А. Эйнштейн говорил: «Опыт не может доказать верность теории. Он может ее только опровергнуть».

Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
Код: выделить все
<div style="text-align:center;">Обсудить теорию <a href="http://www.newtheory.ru/philosophy/nauchnoe-poznanie-silnie-i-slabie-storoni-t4784.html">Научное познание - сильные и слабые стороны</a> Вы можете на форуме "Новая Теория".</div>
Ронвилс
 
Сообщений: 457
Зарегистрирован: 11 сен 2009, 09:18
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#2  Сообщение alexandrovod » 30 апр 2018, 07:47

с удовольствием ознакомился. Спасибо.
С уважением Овод
alexandrovod
 
Сообщений: 3748
Зарегистрирован: 06 май 2014, 17:34
Благодарил (а): 630 раз.
Поблагодарили: 274 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#3  Сообщение Андрей Р » 30 апр 2018, 10:30

Ронвилс писал(а):Об пользе научного метода познания и «подводных камнях» в самой науке.

Интересная статья, спасибо, есть с чем согласиться..
Андрей Р
 
Сообщений: 1387
Зарегистрирован: 08 апр 2014, 14:04
Благодарил (а): 128 раз.
Поблагодарили: 121 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#4  Сообщение Ронвилс » 02 май 2018, 11:32

Спасибо за проявленный интерес! Вообще-то это лишь первые две лекции (виртуальных, к сожалению) из цикла "Мир как высокоупорядоченная информация". Много лет я работал над темой о чисто "информационной" попытке описать физическую материю, как некую конструкцию из т. н. "информационной субстанции". Но потом оказалось, что мои изыскания никому не понятны. Не потому, что математика сложна, а потому, что слишком необычен подход. Пришлось искать новый подход. Накропал виртуальные лекции, в которых вообще без математики выразил свою концепцию. А начал с чисто философского обоснования. Пока приходится только мечтать о том, что бы заинтересованных лиц было побольше. Ведь новый подход открывает путь на "невспаханную целину". Так много интересного открывается!
Ронвилс
 
Сообщений: 457
Зарегистрирован: 11 сен 2009, 09:18
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#5  Сообщение alexandrovod » 02 май 2018, 13:12

Ронвилс писал(а):Ведь новый подход открывает путь на "невспаханную целину". Так много интересного открывается!

корректней нейтральное - "возможно сможет открыть", а не категорическое "открывает".
alexandrovod
 
Сообщений: 3748
Зарегистрирован: 06 май 2014, 17:34
Благодарил (а): 630 раз.
Поблагодарили: 274 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#6  Сообщение che » 02 май 2018, 17:24

Ронвилс писал(а):Так много интересного открывается!
Много интересного в женской бане -- этот интерес порождён подсознательным стремлением мужского пола к репродуктивному успеху.
Но всё это ничто по сравнению с тем, какое возбуждение испытывает производство от результатов науки! Где мои шестнадцать лет?!! С той потенцией, которая была лет 60 назад я бы с этими ИТ стал единорогом!
che
 
Сообщений: 11921
Зарегистрирован: 25 авг 2010, 18:50
Благодарил (а): 863 раз.
Поблагодарили: 874 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#7  Сообщение Ронвилс » 02 май 2018, 20:54

На счет "может открыть" вместо "открывает" - целиком и полностью согласен! Естественно, ведь я уже не молод, а опыт показывает, что на двадцать "могут открыться невиданные перспективы" лишь в одном может реально что-то "слегка приоткрыться". В остальных девятнадцати открываются "банальные заблуждения" и "смутные догадки". Но расслабляться не стоит! Даже если что-то начнется "приоткрываться", в действие незримо вступит личный консерватизм, в котором "прописано" - "уже ничего нового искать не стоит". А вдруг?

Добавлено спустя 5 минут 53 секунды:
Я, все же, начну продолжение своих лекций, но уже в другом разделе (там где высказывают новые идеи). Ведь это уже будет не совсем философия. Скорее - физика, но и это можно, в какой-то мере, оспорить. Ведь физики просто обязаны выражать все в рамках набора типовых парадигм, хотя и с вариациями. А тут какой-то симбиоз. Впрочем, дорогу осилит идущий.
Ронвилс
 
Сообщений: 457
Зарегистрирован: 11 сен 2009, 09:18
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#8  Сообщение che » 03 май 2018, 09:27

Ронвилс писал(а):Опытному специалисту сделать революционное открытие гораздо сложнее, чем молодому, неопытному. В этом нет никакого парадокса: крупные открытия требуют отказа от старых теорий
Верное наблюдение, но неправильный вывод!
Человек в течение жизни проходит несколько этапов овладения действительностью. Новорожденный ребёнок жадно, как губка впитывает культурный опыт, поступающий из окружения. Это усвоение происходит практически без проверки и критики и именно поэтому очень эффективно: за несколько месяцев у ребёнка складывается, пусть примитивное, но адекватное представление о действительности, формируются моторные навыки. К году ребёнок понимает речь, к двум -- уже активно пользуется речью. Приблизительно с этого рубежа начинается возраст почемучек -- человек не просто поглощает информацию, а активно ставит вопросы. Но ещё долго удовлетворяется любыми ответами, которые ему дали мама, учительница или хулиган Вовочка. Для многих развитие заканчивается на этом этапе. Нов возрасте полового созревания возможен переход к креативному познанию -- когда субъект не только сам ставит вопросы, но и сам ищет на них ответы. Увы, и этот этап не бесконечен -- креативность угасает довольно быстро, лишь у отдельных экземпляров она сохраняется после 30.. Истощение креативности часто трудно заметить т.к. она оставляет за собой задел идей, на реализацию которых, дай Бог, чтобы хватило оставшейся жизни. Именно в этом заделе секрет многолетней высокой продуктивности выдающихся учёных, особенно в качестве экспертов. Но надо чётко осознавать, особенно в себе, что вместе со способностью генерировать "безумные" идеи, в значительной мере утрачивается и способность воспринимать таковые, сгенерированные молодыми да ранними. Им кажется, что новые идеи требуют отказа от старых -- проверенных и доказавших свою истинность! Только кажется...

За это сообщение автора che поблагодарил:
alexandrovod (03 май 2018, 11:24)
che
 
Сообщений: 11921
Зарегистрирован: 25 авг 2010, 18:50
Благодарил (а): 863 раз.
Поблагодарили: 874 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#9  Сообщение Ронвилс » 03 май 2018, 21:25

Дело не только в том - специалист человек или профан (точнее - невежда) к какой-то области. Все же нужны и фундаментальные знания, и определенный профессиональный и жизненный опыт. Основное качество, которое необходимо для того, что бы находить что-то по настоящему новое и неочевидное - честность и бескомпромиссность. Причем - абсолютно не показные. Ведь сомнения у человека ищущего возникают постоянно. Почему решили так-то и так-то? А как быть с мнением таким-то? А как расценивать опыт такой-то и такой-то? Нужно не лениться возвращаться к истокам, к основным парадигмам и не лениться искать возможность посмотреть под иным углом зрения. Если двадцать человек сказали чушь, а двадцать первый сказал нечто рациональное - нужно не полениться вникнуть в его мысли. Не просто сказать: "Ай да молодец! Наконец-то кто-то что-то умное сказал". Похвалить, сказать пару умных фраз и выкинуть из головы все, что сказано. Нужно уметь забывать о себе, как о специалисте, о своей значимости и хотя бы временно превращаться в ребенка, которому просто хочется во что-то заново вникнуть.
Ронвилс
 
Сообщений: 457
Зарегистрирован: 11 сен 2009, 09:18
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Научное познание - сильные и слабые стороны

Комментарий теории:#10  Сообщение che » 03 май 2018, 22:31

Ну, конечно! Надо делать хорошо, и не надо плохо!
Но если не единственным, то важнейшим источником креатива является дерзость, отвязаность от того "как надо"
che
 
Сообщений: 11921
Зарегистрирован: 25 авг 2010, 18:50
Благодарил (а): 863 раз.
Поблагодарили: 874 раз.

След.

Вернуться в Философия

 


  • Похожие темы
    Ответов
    Просмотров
    Последнее сообщение

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2