Uusi ajatus maailmankaikkeuden muodosta

Kosmogonistit eivät vieläkään tiedä tarkkaa vastausta kysymykseen maailmankaikkeuden muodosta. Kuten kuitenkin kysymyksiin sen äärellisyydestä-äärettömästä tai sulkeutuneisuudesta-avoimuudesta. Monia kosmogonisteja yhdistää alkuräjähdyksen hypoteesi, joka yksinkertaistetussa esityksessä näyttää tältä.

Big Bang: Kuinka kaikki alkoi...

Ennen alkuräjähdystä ei ollut käsitteitä "täällä" ja "siellä", "ennen" ja "jälkeen". Koko maailman aine oli keskittynyt yhteen pisteeseen, jonka koko oli lähes nolla ja vastaavasti lähes ääretön tiheys. Aikaa ei myöskään ollut olemassa, koska mitään ei tapahtunut itse pisteessä, eikä mitään tapahtunut sen ulkopuolella, eikä siksi voinut tapahtua.

Sitten jostain syystä piste (se tunnetaan myös nimellä "kosminen muna") räjähti. Vastasyntynyt aine valui nopeasti, valon nopeudella ympäröivään "ei mihinkään". Ilmestyi energia ja voimat - ydin, sähkömagneettinen, gravitaatio. Aika on tullut ja mennyt.

Aine kierretty sumuspiraaleiksi. Tähdet ilmestyivät ja sitten planeetat. Miljardeja vuosia myöhemmin ensimmäiset protobakteerit ryömivät ensimmäisestä valtamerestä maalle, kolmannella planeetalla, tavallisella keltaisella kääpiöllä, joka sijaitsee merkillisen, tavallisen spiraaligalaksin reunalla.

Ja miljardi vuotta myöhemmin tämän protobakteerin jälkeläiset alkoivat kiusata aivojaan erilaisista kosmogonisista kysymyksistä.

Universumi on suuri, mutta rajallinen

Big Bang -hypoteesi määrittää maailmankaikkeuden iän 15 (noin!) miljardiin vuoteen. Jos hypoteesi on väärä, ikäarvio on väärä. Ehkä räjähdystä ei tapahtunut, ja universumi on aina ollut olemassa?

Mutta jos hypoteesi on oikea, vastaus kysymykseen maailmankaikkeuden koosta tulee selväksi. Jos se on oikein, jokainen opiskelija voi helposti laskea universumin koon.

Itse asiassa sinun tarvitsee vain kertoa aika (15 miljardia vuotta) aineen laajenemisnopeudella. Eli valon nopeudella - 300 000 kilometriä sekunnissa. Todennäköisesti tämä korko pienenee jonkin verran vuosien mittaan, mutta laskennan yksinkertaisuuden vuoksi pidämme sitä vakiona.

Kerrottu? Kyllä, se osoittautui valtavaksi luvuksi, jossa oli monia nollia ... mutta ei silti ääretön. Johtopäätös: Universumi on suuri, mutta rajallinen. Ja siksi sillä ei pitäisi olla vain kokoa, vaan myös muoto.

Ja tästä alkaa mielenkiintoisin.

Universumi voi olla eniten erilaisia ​​muotoja: tasainen, avoin tai suljettu

On loogisinta ja yksinkertaisinta ajatella, että universumi on pallon muotoinen. Todellakin, jos aine hajoaa yhdestä keskustasta vakionopeudella, niin mikä se sitten voi olla, jos ei pallo? Mutta jos nopeus ei ole vakio ja universumi ei ole suljettu eikä homogeeninen, se voi olla missä tahansa muodossa. Esimerkiksi suora tai kaareva neliulotteinen taso. Tässä tapauksessa universumi ei ole suljettu, ikuinen ja ääretön.

Tiedemiehet yrittävät saada tietoa maailmankaikkeuden muodosta tutkimalla niin kutsuttua jäännössäteilyä. Kaikkien alkujen alkua eli alkuräjähdystä seurasi paitsi aineen, myös säteilyn vapautuminen. Tämä elektromagneettinen säteily, jota kutsutaan jäännökseksi, on omat, muuttumattomat fyysiset ominaisuutensa, joiden avulla astrofyysikot voivat erottaa sen monista muista "kosmisista säteistä". Uskotaan, että jäännössäteily täyttää edelleen tasaisesti maailmankaikkeuden. Sen olemassaolo vahvistettiin kokeellisesti vuonna 1965.

Onko universumi pullon muotoinen?

Tältä Klein-pullo näyttää (suljettu yksipuolinen pinta)

Jäännössäteilyä tutkiessaan Neuvostoliiton tiedemies D.D. Ivanenko viime vuosisadan puolivälissä ehdotti, että maailmankaikkeus on ensinnäkin suljettu, ja toiseksi, se ei kaikkialla noudata euklidisen geometrian lakeja. Euklidisen geometrian noudattamatta jättäminen tarkoittaa, että jossain on paikkoja, joissa yhdensuuntaiset suorat leikkaavat ja jopa virtaavat toisiinsa. Universumin sulkeutuneisuus tarkoittaa, että se on mahdollisesti "suljettu itseensä": lähtenyt matkalle yhdestä pisteestään (esimerkiksi maaplaneetalta) ja liikkunut, kuten meistä näyttää, tiukasti suoraa linjaa, me lopulta päädymme samaan paikkaan, maan päälle - vaikkakin hyvin suuri määrä vuotta.

Epäsuora vahvistus teorialle D.D. Ivanenko ja hänen seuraajansa vastaanotettiin vuonna 2001. Amerikkalainen avaruusluotain WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) välitti Maahan tietoa kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn lämpötilan vaihteluista (muutoksista, vaihteluista). Astrofyysikot olivat kiinnostuneita näiden vaihteluiden jakautumisen koosta ja luonteesta. Suoritettiin tietokonesimulaatioita, jotka osoittivat, että tällainen vaihtelujen luonne voidaan havaita vain, jos universumi on rajoitettu ja suljettu itsestään.

Jopa avaruudessa etenevän valonsäteen on palattava lähtöpisteeseensä tietyn (suuren) ajan kuluttua. Tämä tarkoittaa, että Maan tähtitieteilijät voivat esimerkiksi tarkkailla samaa galaksia taivaan eri osissa ja jopa eri puolilta!

Jos WMAP-tiedot vahvistetaan, näkemyksemme maailmankaikkeudesta muuttuu dramaattisesti. Ensinnäkin se on suhteellisen pieni - halkaisijaltaan enintään 10 miljardia valovuotta. Toiseksi sen muoto voi osoittautua torukseksi (donitsiksi) tai jopa joksikin varsin eksoottiseksi, esimerkiksi itseensä suljetuksi Klein-pulloksi.

Lisäksi tämä tarkoittaa, että voimme tarkkailla koko maailmankaikkeutta kokonaisuutena ja varmistaa, että samat fyysiset lait pätevät kaikkialla.

UUSI universumin MALLI

Kysymys maailmankaikkeuden muodosta. - Asian historia. – Geometrinen ja fyysinen tila. – Niiden tunnistamisen epäilys. – Fyysisen avaruuden neljäs koordinaatti. - Fysikaalisten tieteiden suhde matematiikkaan. – Vanhaa ja uutta fysiikkaa. – Vanhan fysiikan perusperiaatteet. – Ajasta erotettu tila. - Lakien yhtenäisyyden periaate. - Aristoteleen periaate. – Epävarmat suuret vanhaa fysiikkaa. – Määritelmän sijaan käytetty erottelumenetelmä. – Orgaaniset ja epäorgaaniset aineet. – Elementit. - Molekyyliliike. - Brownin liike. - Aineen säilymisen periaate. - Liikkeen suhteellisuus. – Summien mittaukset. – Absoluuttiset mittayksiköt. - Universaalin painovoiman laki. - Toimintaa etänä. - Eetteri. - Hypoteesit valon luonteesta. - Michelson-Morley-kokeilu. – Valon nopeus rajoittavaksi nopeudeksi. – Lorentzin muunnokset. - Kvanttiteoria. - Maailman paino. – Matemaattinen fysiikka. - Einsteinin teoria. – Liikkuvien kappaleiden puristus. – Erikois- ja yleiset periaatteet suhteellisuusteoria. – Neliulotteinen jatkumo. – Geometria korjattu ja täydennetty Einsteinin mukaan. – Suhteellisuusteorian suhde kokemukseen. - Einsteinin "simpukka". - Lopputila. – Kaksiulotteinen pallomainen avaruus. – Eddington avaruudessa. – Säteilyenergian rakenteen tutkimuksesta. – Vanha fysiikka ja uusi fysiikka.

Kaikilla yrityksillä tutkia maailmaa ja luontoa, ihminen joutuu väistämättä kasvotusten joukon kysymyksiä, joihin hän ei pysty antamaan suoria vastauksia. Kuitenkin siitä, tunnistaako hän nämä kysymykset vai ei, miten hän muotoilee ne, miten hän suhtautuu niihin, riippuu hänen koko maailmaa ja siten itseään koskeva ajattelunsa jatkoprosessi.

Tässä ovat tärkeimmät näistä kysymyksistä:

Millainen muoto maailmalla on?

Mikä maailma on: kaaos vai järjestelmä?

Syntyikö maailma sattumalta vai luotiinko se jonkin suunnitelman mukaan?

Ja vaikka tämä saattaa ensi silmäyksellä tuntua oudolta, tämä tai tuo ratkaisu ensimmäiseen kysymykseen, ts. kysymys maailman muodosta, todellinen määrittelee mahdolliset vastaukset muihin kysymyksiin - toiseen ja kolmanteen.

Jos kysymykset siitä, onko maailma kaaos vai järjestelmä, syntyikö se sattumalta vai luotiinko se suunnitelman mukaan, ratkaistaan ​​ilman maailman muodon alustavaa määritelmää eivätkä johdu sellaisesta määritelmästä, niin tällaiset päätökset ovat eivät ole vakuuttavia, vaativat "uskoa" eivätkä pysty tyydyttämään ihmismieliä. Vasta kun vastaukset näihin kysymyksiin johtuvat maailman muodon määritelmästä, ne osoittautuvat riittävän täsmällisiksi ja määrätyiksi.

Ei ole vaikea todistaa, että tällä hetkellä hallitseva yleinen filosofia elämä perustuu näiden kolmen peruskysymyksen ratkaisuihin, joita voitiin pitää tieteellisinä 1800-luvulla; ja 1900-luvun ja jopa 1800-luvun lopun löydöt eivät ole vielä vaikuttaneet tavalliseen ajatteluun tai niillä on ollut siihen hyvin vähän vaikutusta. On myös helppo todistaa, että kaikki muut maailmaa koskevat kysymykset, joiden muotoilu ja kehittäminen on tieteellisen, filosofisen ja uskonnollisen ajattelun aiheena, nousevat näistä kolmesta peruskysymyksestä.

Mutta huolimatta sen äärimmäisestä merkityksestä, kysymys maailman muodosta nousi suhteellisen harvoin esiin itsenäisesti; yleensä se sisältyi muihin ongelmiin - kosmologisiin, kosmogonisiin, tähtitieteellisiin, geometrisiin, fyysisiin jne. Keskivertoihminen olisi melko yllättynyt, jos hänelle kerrottaisiin, että maailmalla voi olla mikä tahansa muoto. Hänelle maailman- ei ole muotoa.

Maailman ymmärtämiseksi on kuitenkin kyettävä rakentamaan jokin maailmankaikkeuden malli, olipa se kuinka epätäydellinen tahansa. Sellaista maailmanmallia, sellaista maailmankaikkeuden mallia ei voida rakentaa ilman tarkkaa käsitystä maailmankaikkeuden muodosta. Talomallin tekemiseksi on tiedettävä talon muoto; omenamallin tekemiseksi sinun on tiedettävä omenan muoto. Siksi ennen kuin siirrytään niihin periaatteisiin, joille uusi maailmankaikkeuden malli voidaan rakentaa, on tarpeen tarkastella ainakin lyhyen yhteenvedon muodossa maailmankaikkeuden muotokysymyksen historiaa, nykytilaa. tästä aiheesta tieteessä, samoin kuin "malleja", joita on rakennettu aivan viimeiseen kertaan.

Muinaiset ja keskiaikaiset kosmogoniset ja kosmologiset käsitykset eksoteerisista järjestelmistä (jotka yksin ovat tieteen tiedossa) eivät koskaan olleet erityisen selkeitä tai mielenkiintoisia. Lisäksi heidän kuvaamansa maailmankaikkeus oli hyvin pieni universumi, paljon pienempi kuin nykyinen. tähtitieteelliseen maailmaan. Joten en puhu niistä.

Tutkimuksemme erilaisista näkemyksistä maailman muodosta alkaa siitä hetkestä, kun tähtitieteelliset ja fysikaalis-mekaaniset järjestelmät hylkäsivät ajatuksen Maasta maailman keskuksena. Tutkittava ajanjakso kattaa useita vuosisatoja. Mutta itse asiassa käsittelemme vain viime vuosisadaa, pääasiassa ajanjaksoa 1800-luvun ensimmäisen neljänneksen lopusta.

Luonnonmaailmaa tutkivat tieteet olivat tuolloin jakautuneet pitkään: heidän suhteensa eron jälkeen oli sama kuin nyt, ainakin niin kuin viime aikoihin asti.

Fysiikka tutki ympärillämme olevan aineen ilmiöitä.

Tähtitiede on "taivaankappaleiden" liikettä.

Kemia yritti tunkeutua aineen rakenteen ja koostumuksen salaisuuksiin.

Nämä kolme fysiikan tiedettä perustivat käsityksensä maailman muodosta yksinomaan Eukleideen geometriaan. Geometrinen tila otettiin fyysiseksi tilaksi, eikä niiden välillä tehty eroa; avaruutta pidettiin erillään aineesta, aivan kuten laatikkoa ja sen sijaintia voidaan tarkastella sen sisällöstä riippumatta.

Avaruus ymmärrettiin "äärettömäksi palloksi". Äärettömän pallon määritti geometrisesti vain keskusta, ts. mikä tahansa piste ja kolme sädettä, jotka lähtevät tästä pisteestä ja ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden. Ja ääretöntä sfääriä pidettiin täysin analogisena kaikilta osin ja fyysiset ominaisuudet rajallinen, rajallinen pallo.

Kysymys geometrisen, euklidisen kolmiulotteisen avaruuden, toisaalta äärettömän tai äärellisen, ja toisaalta fyysisen avaruuden välisestä ristiriidasta nousi esiin hyvin harvoin eikä estänyt fysiikan kehitystä siihen mahdollisiin suuntiin. .

Vasta 1700-luvun lopulla ja 1800-luvun alussa ajatus niiden mahdollisesta ristiriidasta, epäilykset fyysisen tilan ja geometrisen tunnistamisen oikeellisuudesta tulivat kiireellisiksi; sitäkin enemmän oli mahdotonta ohittaa niitä hiljaisuudessa 1800-luvun lopulla.

Nämä epäilykset syntyivät ensinnäkin yrityksistä tarkistaa geometrisia perustuksia, ts. tai todistaa Eukleideen aksioomit tai osoittavat niiden epäjohdonmukaisuuden; toiseksi, kiitos fysiikan tai pikemminkin mekaniikan kehityksen, sen osan fysiikasta, joka on liikkeellä; sillä sen kehitys on johtanut siihen vakaumukseen, että fyysinen tila ei voi sijaita geometrisessa avaruudessa, että fyysinen tila menee jatkuvasti geometrisen ulkopuolelle. Geometrinen tila oli mahdollista ottaa fyysiseen tilaan vain sulkemalla silmänsä sille, että geometrinen tila on liikkumaton, ettei se sisällä aika liikkeelle välttämätön, että minkä tahansa liikkeen tuloksena olevan kuvion, kuten esimerkiksi ruuvin, laskeminen vaatii jo neljä koordinaattia.

Myöhemmin valoilmiöiden, sähkön, magnetismin tutkiminen sekä atomin rakenteen tutkiminen vaativat kiireellisesti avaruuden käsitteen laajentamista.

Jopa puhtaasti geometristen spekulaatioiden tulos Eukleideen aksioomien totuudesta tai epätotuudesta oli kaksijakoinen, toisaalta syntyi vakaumus, että geometria on puhtaasti teoreettinen tiede, joka käsittelee yksinomaan aksioomia ja on täysin täydellinen; että siihen ei voida lisätä mitään eikä siinä voida muuttaa mitään; että geometria on tiede, jota ei voida soveltaa kaikkiin havaittuihin tosiasioihin ja joka osoittautuu todeksi vain tietyissä olosuhteissa, mutta näissä olosuhteissa se on luotettava ja välttämätön. Toisaalta oli pettymys Eukleideen geometriaan, minkä seurauksena haluttiin rakentaa se uudelleen uudelle pohjalle, luoda uusi malli, laajentaa geometriaa ja muuttaa se fyysiseksi tieteeksi, jota voitaisiin soveltaa. kaikkiin havaittuihin tosiasioihin ilman tarvetta järjestää näitä tosiasioita keinotekoiseen järjestykseen. Ensimmäinen näkymä Eukleideen geometriasta oli oikea, toinen väärä; mutta voidaan sanoa, että se oli toinen näkökulma, joka voitti tieteessä, ja tämä suurelta osin hidasti sen kehitystä. Mutta palaan tähän asiaan.

Kantin ajatukset tilan ja ajan luokista havainto- ja ajattelukategorioina eivät ole koskaan olleet mukana tieteellisessä, ts. fyysistä ajattelua huolimatta myöhemmistä yrityksistä tuoda ne fysiikkaan. Tieteellinen fyysinen ajattelu kehittyi filosofiasta ja psykologiasta riippumatta; Tämä ajatus on aina olettanut, että tila ja aika ovat objektiivisesti olemassa ulkopuolellamme, ja siksi niiden suhteen piti olla mahdollista ilmaista matemaattisesti.

Mekaniikan ja muiden fyysisten tieteenalojen kehitys johti kuitenkin tarpeeseen tunnistaa avaruuden neljäs koordinaatti kolmen peruskoordinaatin lisäksi; pituus, leveys ja korkeus. Ajatus neljännestä koordinaatista tai avaruuden neljännestä ulottuvuudesta tuli kuitenkin vähitellen yhä väistämättömämmäksi pitkään aikaan se jäi eräänlaiseksi "tabuksi".

Aineisto uusien hypoteesien luomiseksi avaruudesta piiloutui matemaatikoiden - Gaussin, Lobatševskin, Zakcherin, Boylen ja erityisesti Riemannin - töihin, jotka jo viime vuosisadan 50-luvulla harkitsivat mahdollisuutta täysin uuteen ymmärrykseen avaruudesta. Tilan ja ajan ongelman psykologiseen tutkimiseen ei ole tehty yrityksiä. Ajatus neljännestä ulottuvuudesta jäi pitkään kuin kankaan alle. Asiantuntijat pitivät sitä puhtaasti matemaattisena ongelmana, ja ei-asiantuntijat - mystisenä ja okkultistisena ongelmana.

Mutta jos teemme lyhyt arvostelu tieteellisen ajattelun kehitys hetkestä, jolloin tämä ajatus ilmestyi 1800-luvun alussa nykypäivään, tämä auttaa meitä ymmärtämään, mihin suuntaan tämä käsite voi kehittyä; Samalla näemme, mitä se kertoo meille (tai voi kertoa) maailman muodon perusongelmasta.

Ensimmäinen ja tärkein kysymys, joka tässä herää, on kysymys fysiikan ja matematiikan suhteesta. Yleisesti hyväksytystä näkökulmasta katsottuna katsotaan tunnustetuksi, että matematiikka tutkii kvantitatiivisia suhteita samassa asioiden ja ilmiöiden maailmassa, jota fysiikan tieteet tutkivat. Tästä seuraa vielä kaksi säännöstä: ensimmäinen on, että jokaisella matemaattisella lausekkeella on oltava fyysinen vastine, vaikka se onkin Tämä hetki sitä ei ehkä ole vielä avattu; ja toiseksi, että mikä tahansa fyysinen ilmiö voidaan ilmaista matemaattisesti.

Itse asiassa millään näistä ehdotuksista ei ole pienintäkään perustetta; Niiden hyväksyminen aksioomeiksi hidastaa tieteen ja ajattelun edistymistä juuri niillä linjoilla, joilla tällaista edistystä eniten tarvitaan. Mutta puhumme tästä myöhemmin.

Seuraavassa fysikaalisten tieteiden katsauksessa keskitymme vain fysiikkaan. Ja fysiikassa meidän on kiinnitettävä erityistä huomiota mekaniikkaan: noin 1700-luvun puolivälistä lähtien mekaniikka on ollut hallitsevassa asemassa fysiikassa, minkä vuoksi viime aikoihin asti pidettiin mahdollisena ja jopa todennäköisenä löytää tapa selittää kaikki fyysisiä ilmiöitä mekaanisina ilmiöinä, ts. liike-ilmiöitä. Jotkut tutkijat menivät vielä pidemmälle tähän suuntaan: tyytymättä olettamukseen, että fyysiset ilmiöt on mahdollista selittää liikeilmiöiksi, he vakuuttivat, että tällainen selitys oli jo löydetty ja että se selitti fysikaalisten ilmiöiden lisäksi myös biologisia ja henkisiä prosesseja.

Nykyään fysiikka on usein jaettu vanha ja uusi; Tämä jako voidaan yleensä hyväksyä, mutta sitä ei pidä ottaa liian kirjaimellisesti.

Nyt yritän tehdä lyhyen yleiskatsauksen vanhan fysiikan perusajatuksista, jotka johtivat tarpeeseen rakentaa "uusi fysiikka", joka yllättäen tuhosi vanhan; ja sitten siirryn uuden fysiikan ideoihin, jotka johtavat mahdollisuuteen rakentaa "uusi maailmankaikkeuden malli", joka tuhoaa uuden fysiikan samalla tavalla kuin uusi fysiikka tuhosi vanhan.

Vanha fysiikka oli olemassa ennen elektronin löytämistä. Mutta jopa elektronin hän ymmärsi olevan olemassa samassa keinotekoisessa maailmassa, jota hallitsevat Aristotelian ja Newtonin lait, jossa hän tutki näkyviä ilmiöitä; toisin sanoen elektroni havaittiin jonakin, joka on olemassa samassa maailmassa, jossa ruumiimme ja muut niihin sopivat esineet ovat. Fyysikot eivät ymmärtäneet, että elektroni kuuluu toinen maailma.

Vanha fysiikka perustui joihinkin horjumattomiin perusteisiin. Vanhan fysiikan ajalla ja avaruudella oli melko selvät ominaisuudet. Ensinnäkin niitä voitaisiin harkita ja laskea erikseen, eli ikään kuin minkään esineen sijainti avaruudessa ei millään tavalla vaikuttaisi sen asemaan ajassa eikä koskettaisi sitä. Lisäksi kaikelle olemassa olevalle oli yksi tila, jossa kaikki ilmiöt tapahtuivat. Aika oli myös sama kaikelle, mitä maailmassa oli; se mitattiin aina ja kaikelle samalla asteikolla. Toisin sanoen pidettiin hyväksyttävänä, että kaikki maailmankaikkeuden mahdolliset liikkeet mitataan yhdellä mitalla.

Koko maailmankaikkeuden lakien ymmärtämisen kulmakivi oli Aristoteleen periaate, joka vahvisti universumin lakien yhtenäisyyden.

Tämä periaate nykyisessä merkityksessään voidaan muotoilla seuraavasti: kaikkialla maailmankaikkeudessa ja kaikille mahdolliset olosuhteet luonnon lakien on oltava samat; toisin sanoen yhteen paikkaan universumissa vahvistetun lain täytyy olla voimassa missä tahansa muussa paikassa sitä. Tältä pohjalta tiede tutkii ilmiöitä maan päällä ja sisällä aurinkokunta viittaa samanlaisten ilmiöiden olemassaoloon muilla planeetoilla ja muissa tähtijärjestelmissä.

Tätä Aristoteleen periaatetta hän ei itse asiassa koskaan ymmärtänyt siinä mielessä, kuin hän on hankkinut meidän aikanamme. Aristoteleen maailmankaikkeus oli hyvin erilainen kuin kuvittelemme sen nyt. Ihmisen ajattelu Aristoteleen aikana ei vastannut aikamme ihmisajattelua. Aristoteleen oli vielä todistettava ja vahvistettava monet perusperiaatteet ja ajattelun lähtökohdat, joita pidämme vakaasti vakiintuneina.

Aristoteles pyrki vahvistamaan lakien yhtenäisyyden periaatteen, vastustaen taikauskoa, naiivia magiaa, uskoa ihmeisiin ja niin edelleen. "Aristoteleen periaatteen" ymmärtämiseksi on välttämätöntä ymmärtää, että hänen täytyi vielä todistaa, että jos kaikki koirat eivät yleensä pysty puhumaan ihmisten kieltä, niin yksi yksittäinen koira esimerkiksi jossain Kreetan saarella, Myös ei voi puhua; tai jos puut eivät pysty liikkumaan itsenäisesti ollenkaan, niin yksi yksittäinen puu Myös ei voi liikkua jne.

Kaikki tämä on tietysti unohdettu pitkään; nyt ajatus kaikkien fyysisten käsitteiden, kuten liikkeen, nopeuden, voiman, energian jne., pysyvyydestä on pelkistetty Aristoteleen periaatteeseen. Tämä tarkoittaa, että se, mitä ennen pidettiin liikkeenä, pysyy aina liikkeenä; Se, mitä aiemmin luultiin nopeudeksi, on aina nopeutta – ja siitä voi tulla "ääretön nopeus".

Alkuperäisessä merkityksessään järkevä ja tarpeellinen Aristoteleen periaate ei ole muuta kuin ilmiöiden yleisen johdonmukaisuuden laki, joka liittyy logiikkaan. Mutta hänen nykyaikaisen käsityksensä mukaan Aristoteleen periaate on täysin virheellinen.

Jopa uudelle fysiikalle äärettömän nopeuden käsite, joka johtuu yksinomaan "aristoteelisesta periaatteesta", on tullut mahdottomaksi; Tämä periaate on hylättävä ennen uuden maailmankaikkeuden mallin rakentamista. Palaan tähän aiheeseen myöhemmin.

Jos puhumme fysiikasta, meidän on ensin analysoitava tämän aiheen määritelmä. Koulun määritelmien mukaan fysiikan opinnot "ovat ainetta avaruudessa ja siinä tapahtuvia ilmiöitä". Tässä kohtaamme heti sen tosiasian, että fysiikka toimii epävarmilla ja tuntemattomilla suureilla, jotka mukavuussyistä (tai määrittelyn vaikeudesta johtuen) pidetään tunnetuina, myös käsitteinä, jotka eivät vaadi määrittelyä.

Fysiikassa on muodollisia eroja: ensinnäkin "ensisijaiset" suuret, joiden ajatuksen katsotaan olevan luontainen kaikille ihmisille. Näin Khvolson luettelee nämä "ensisijaiset suureet" "fysiikkakurssissaan":

Pituus- lineaarinen, spatiaalinen ja tilavuus, ts. segmentin pituus, pinnan osan pinta-ala ja pintojen rajoittaman tilan osan tilavuus; pituus on siis suuruuden ja etäisyyden mitta.

Aika.

Nopeus tasainen suoraviivainen liike.

Luonnollisesti nämä ovat vain esimerkkejä, eikä Khwolson vaadi luettelon täydellisyyttä. Itse asiassa tällainen luettelo on hyvin pitkä: se sisältää käsitteet avaruudesta, äärettömyydestä, aineesta, liikkeestä, massasta ja niin edelleen. Sanalla sanoen, melkein kaikki käsitteet, joilla fysiikka toimii, ovat epämääräisiä eivätkä ole määriteltäviä. Tietenkin usein ei voida välttää tuntemattomilla määrillä toimimista. Mutta perinteinen "tieteellinen" menetelmä on hyväksyä mitään tuntematonta ja ottaa huomioon myös "määrät", joita ei voida määritellä "ensisijaisiksi", jonka idea on jokaiselle ihmiselle luontainen. Tämän lähestymistavan luonnollinen seuraus on, että koko valtava tieteen rakennus, joka on pystytetty valtavien vaikeuksien kanssa, on tullut keinotekoiseksi ja epätodelliseksi.

Yllä annetussa fysiikan määritelmässä kohtaamme kaksi epämääräistä käsitettä: tilaa Ja asia.

Olen jo maininnut avaruuden edellisillä sivuilla. Mitä tulee asiaan, Khvolson kirjoittaa:

"Termin "aine" käyttö on rajoittunut yksinomaan aineeseen, joka pystyy enemmän tai vähemmän suoraan vaikuttamaan kosketuselimiimme."

Tätä erottelumenetelmää määrittelyn sijaan käytetään fysiikassa aina, kun määrittely on mahdotonta tai vaikeaa, ts. suhteessa kaikkiin peruskäsitteisiin. Näemme tämän usein myöhemmin.

Ero orgaanisen ja epäorgaanisen aineen välillä johtuu vain ulkoisia merkkejä. Orgaanisen aineen alkuperää pidetään tuntemattomana. Siirtyminen epäorgaanisesta orgaaniseen aineeseen voidaan havaita ravinnon ja kasvun prosesseissa; uskotaan, että tällainen siirtymä tapahtuu vain jo olemassa olevan orgaanisen aineen läsnä ollessa ja se tapahtuu sen vaikutuksen ansiosta. Ensimmäisen siirtymän salaisuus pysyy piilossa (Khvolson).

Toisaalta näemme, että orgaaninen aine muuttuu helposti epäorgaaniseksi aineeksi menettäen ne määrittelemättömät ominaisuudet, joita kutsumme elämää.

Orgaanista ainetta on yritetty pitää monina erikoistapaus epäorgaaninen ja selittää kaikki orgaanisessa aineessa esiintyvät ilmiöt (eli elämän ilmiöt) fysikaalisten ilmiöiden yhdistelmänä. Mutta kaikki nämä yritykset, samoin kuin yritykset luoda keinotekoisesti orgaanista ainetta epäorgaanisesta aineesta, eivät johtaneet mihinkään. Siitä huolimatta he jättivät huomattavan jäljen yleiseen filosofiseen "tieteelliseen" elämänymmärrykseen, jonka näkökulmasta "elämän keinotekoinen luominen" tunnustetaan paitsi mahdolliseksi, myös osittain saavutetuksi. Tämän filosofian seuraajat uskovat, että nimi "orgaaninen kemia", eli orgaanista ainetta tutkivalla kemialla on vain historiallinen merkitys; he määrittelevät sen "hiiliyhdisteiden kemiaksi", vaikka he eivät voi olla tunnustamatta hiiliyhdisteiden kemian erityisasemaa ja sen eroa epäorgaaniseen kemiaan.

Epäorgaaninen aine puolestaan ​​​​jaetaan yksinkertaiseen ja monimutkaiseen (ja kuuluu kemian alaan). Monimutkainen aine koostuu niin sanotuista kemiallisista yhdisteistä. yksinkertaisia ​​lajeja asia. Jokainen materiaali voidaan jakaa hyvin pieniin osiin, joita kutsutaan "hiukkasiksi". Hiukkanen- tämä on pienin määrä tietyn tyyppistä ainetta, joka pystyy ilmentämään ainakin tämän tyypin pääominaisuudet. Aineen lisäalajaot - molekyyli, atomi, elektroni - ovat niin pieniä, että erikseen tarkasteltuna niillä ei ole enää aineellisia ominaisuuksia, vaikka jälkimmäiseen ei ole koskaan kiinnitetty riittävästi huomiota.

Nykyaikaisten tieteellisten käsitysten mukaan epäorgaaninen aine koostuu 92 alkuaineesta tai yksinkertaisen aineen yksiköstä, vaikka kaikkia ei ole vielä löydetty. On olemassa hypoteesi, että eri alkuaineiden atomit eivät ole muuta kuin yhdistelmiä tietystä vetyatomien määrästä, jota tässä tapauksessa pidetään perusaineksena. On olemassa useita teorioita siirtymisen mahdollisuudesta tai mahdottomuudesta elementistä toiseen; joissakin tapauksissa tällainen siirtymä on saatu aikaan - mikä taas on ristiriidassa "Aristoteleen periaatteen" kanssa.

Orgaaninen aine tai "hiiliyhdisteet" koostuu itse asiassa neljästä alkuaineesta: vedystä, hapesta, hiilestä ja typestä sekä muiden alkuaineiden vähäisistä epäpuhtauksista.

Aineella on monia ominaisuuksia, kuten massa, tilavuus, tiheys jne., jotka useimmissa tapauksissa voidaan määrittää vain niiden suhteen.

Kehon lämpötilan katsotaan olevan riippuvainen molekyylien liikkeestä. Molekyylien uskotaan olevan jatkuvassa liikkeessä; fysiikan määritelmän mukaisesti ne törmäävät jatkuvasti toisiinsa ja hajoavat kaikkiin suuntiin ja palaavat sitten takaisin. Mitä voimakkaammin ne liikkuvat, sitä voimakkaammat iskut törmäyksien aikana ja sitä korkeampi kehon lämpötila; Tällaista liikettä kutsutaan Browniksi.

Jos tällainen ilmiö todella tapahtuisi, se tarkoittaisi jotain tämän kaltaista: useita satoja autoja, jotka liikkuvat eri suuntiin suurella kaupungin aukiolla, törmäävät toisiinsa joka minuutti ja lentävät eri suuntiin pysyen ehjinä.

Se on utelias nopeasti liikkuva elokuva herättää samanlaisen illuusion. Liikkuvat esineet menettävät yksilöllisyytensä; ne näyttävät törmäävän toisiinsa ja leviävän eri suuntiin tai kulkevan toistensa läpi. Kirjoittaja näki kerran elokuvan, jossa kuvattiin Place de la Concordea Pariisissa autojen lentäessä kaikkialta ja kaikkiin mahdollisiin suuntiin. Vaikutelma on, että autot törmäävät joka hetki voimalla toisiinsa ja hajoavat sivuille pysyen koko ajan aukiolla eivätkä poistu siitä.

Miten voi olla, että aineelliset kappaleet, joilla on massa, paino ja hyvin monimutkainen rakenne, törmäävät suurella nopeudella ja lentävät erilleen rikkoutumatta tai romahtamatta, fysiikka ei selitä.

Yksi fysiikan tärkeimmistä saavutuksista oli aineen säilymisen periaatteen vahvistaminen. Tämä periaate koostuu sen tunnustamisesta, että ainetta ei koskaan, missään fysikaalisissa tai kemiallisissa olosuhteissa luoda uudelleen eikä se katoa: sen kokonaismäärä pysyy muuttumattomana. Myöhemmin vahvistetut energiansäästön ja massasäästön periaatteet liittyvät aineen säilymisen periaatteeseen.

Mekaniikka on liikkeen tiedettä fyysiset kehot ja syistä, joista tämän liikkeen luonne voi tietyissä erityistapauksissa riippua (Khvol'son).

Kuitenkin, aivan kuten muidenkin fyysisten käsitteiden tapauksessa, hyvin liikettä ei ole määritelmää fysiikassa. Fysiikka vahvistaa vain liikkeen ominaisuudet: keston, nopeuden, suunnan, joita ilman mitään ilmiötä ei voida kutsua liikkuvaksi.

Yllä olevien ominaisuuksien jako (ja joskus määritelmä) korvaa liikkeen määritelmät, ja vakiintuneet merkit liitetään itse liikkeeseen. Siten liike on jaettu suoraviivaiseen ja kaarevaan, jatkuvaan ja katkonaiseen, kiihdytettyyn ja hidastettuun, tasaiseen ja epätasaiseen.

Liikkeen suhteellisuusperiaatteen vahvistaminen johti useisiin johtopäätöksiin; heräsi kysymys, jos aineellisen pisteen liike voidaan määrittää vain sen sijainnin perusteella suhteessa muihin kappaleisiin ja pisteisiin, kuinka määrittää tämä liike siinä tapauksessa, että myös muut kappaleet ja pisteet liikkuvat? Tästä kysymyksestä tuli erityisen vaikea, kun todettiin (ei vain filosofisesti, herakleitelaisen panta ret'n merkityksessä, vaan varsin tieteellisesti, laskelmilla ja kaavioilla), ettei maailmankaikkeudessa ole mitään kiinteää, että kaikki poikkeuksetta liikkuu jollain tavalla tai toinen, että yksi liike voidaan määrittää vain suhteessa toiseen. Samaan aikaan havaittiin myös ilmeisen liikkumattomuuden tapauksia. Siten kävi ilmi, että tasaisesti liikkuvan kappalejärjestelmän yksittäiset komponentit säilyttävät saman asennon toisiinsa nähden, ikään kuin koko järjestelmä olisi liikkumaton. Siten nopeasti liikkuvan auton sisällä olevat esineet käyttäytyvät täsmälleen samalla tavalla kuin jos tämä auto seisoisi paikallaan. Kahden tai useamman liikkuvan järjestelmän tapauksessa, esimerkiksi kahdessa junassa, jotka kulkevat eri raiteilla samaan tai vastakkaiseen suuntaan, käy ilmi, että niiden suhteellinen nopeus on yhtä suuri kuin nopeuksien välinen ero tai niiden summa riippuen liikkeen suunnasta. Joten kaksi toisiaan kohti liikkuvaa junaa lähestyy toisiaan suurella nopeudella yhtä suuri kuin summa niiden nopeuksia. Kun juna ohittaa toisen, toinen juna kulkee omaansa vastakkaiseen suuntaan nopeudella, joka on yhtä suuri kuin junien nopeuksien välinen ero. Mitä yleisesti kutsutaan junan nopeudeksi, on junalle annettu nopeus, kun se havaitaan liikkuessaan kahden sille paikallaan olevan kohteen välillä, kuten kahden aseman välillä ja niin edelleen.

Yleisesti liikkeen ja erityisesti värähtely- ja aaltoliikkeen tutkimuksella oli valtava vaikutus fysiikan kehitykseen. Aaltoliikettä pidettiin universaalina periaatteena; Kaikki fysikaaliset ilmiöt on yritetty pelkistää värähteleväksi liikkeeksi.

Yksi fysiikan perusmenetelmistä on suureiden mittausmenetelmä.

Suureiden mittaus perustuu tiettyihin periaatteisiin; tärkein niistä on homogeenisuusperiaate, nimittäin: homogeenisiksi suureiksi kutsutaan samaan järjestykseen kuuluvia ja toisistaan ​​vain kvantitatiivisesti erilaisia ​​suureita; katsotaan mahdolliseksi verrata niitä ja mitata toisiaan suhteessa toiseen. Mitä tulee määriin, jotka ovat eri järjestyksessä, on tunnustettu mahdottomaksi mitata yhtä niistä suhteessa toiseen.

Valitettavasti, kuten edellä mainittiin, fysiikassa vain muutama määrä päättänyt; yleensä määritelmät korvataan nimillä.

Mutta koska nimissä voi aina tapahtua virheitä ja laadullisesti eri suuret saavat samat nimet ja päinvastoin, laadullisesti identtiset suureet nimetään eri tavalla, fyysisiä määriä osoittautua epäluotettavaksi. Tämä on sitäkin enemmän, koska Aristoteleen periaatteen vaikutus tuntuu tässä, ts. määrä, joka kerran tunnistettiin tietyn tilauksen määräksi, on aina pysynyt kyseisen tilauksen määränä. Erilaiset energiamuodot virtasivat toisiinsa, aine siirtyi tilasta toiseen; mutta avaruus (tai avaruuden osa) on aina pysynyt avaruudessa, aika on aina pysynyt ajassa, liike on aina ollut liikettä, nopeus on aina pysynyt nopeudena ja niin edelleen.

Jatkettaessa suureiden mittaamista, on huomautettava, että fysiikassa käytetyt mittayksiköt ovat melko satunnaisia ​​eivätkä liity mitattaviin suureisiin. Mittayksiköitä on vain yksi yhteistä omaisuutta- Ne kaikki jostain lainattu. Koskaan aikaisemmin ei ole otettu tietyn suuren tunnusomaisinta ominaisuutta sen mittana.

Fysiikan mittojen keinotekoisuus ei tietenkään ole salaisuus kenellekään, ja tämän keinotekoisuuden ymmärtäminen liittyy esimerkiksi yrityksiin määrittää pituusyksikkö osa meridiaania. Luonnollisesti nämä yritykset eivät muuta mitään; otetaanko mittayksiköksi jokin ihmiskehon osa, "jalka" vai meridiaanin osa, "metri", molemmat ovat yhtä satunnaisia. Mutta todellisuudessa asioilla on omat mittansa; ja niiden löytäminen tarkoittaa maailman ymmärtämistä. Fysiikka on vain hämärästi tietoinen tästä, mutta toistaiseksi se ei ole edes lähelläkään tällaisia ​​mittauksia.

Vuonna 1900 prof. Planck loi "absoluuttisten yksiköiden" järjestelmän, joka perustuu "universaalisiin vakioihin", nimittäin: ensimmäinen on valon nopeus tyhjiössä; toinen on gravitaatiovakio; kolmas on vakio, jolla on tärkeä rooli termodynamiikassa (energia jaettuna lämpötilalla); neljäs on vakio nimeltä "toiminta" (energia kertaa aika), joka on pienin mahdollinen työmäärä, sen "atomi".

Näitä suureita käyttämällä Planck sai yksikköjärjestelmän, jota hän pitää absoluuttisena ja täysin riippumattomana ihmisen mielivaltaisista päätöksistä; hän pitää järjestelmäänsä luonnollinen. Planck väittää, että nämä suureet säilyttävät luonnollisen arvonsa niin kauan kuin yleisen painovoiman laki, valon nopeus tyhjiössä ja kaksi termodynamiikan perusperiaatetta pysyvät muuttumattomina; ne ovat samat kaikille tuntevia olentoja millä tahansa määritysmenetelmällä.

Universaalin gravitaatiolaki ja valon etenemislaki tyhjiössä ovat kuitenkin kaksi fysiikan heikointa kohtaa, koska itse asiassa ne eivät ole ollenkaan sitä, mitä ne pidetään. Siksi koko Planckin ehdottama toimenpidejärjestelmä on erittäin epäluotettava. Mielenkiintoista tässä ei ole niinkään tulos kuin itse periaate, ts. tunnistaa tarve löytää asioiden luonnolliset mittasuhteet.

Universaalin gravitaatiolain muotoili Newton kirjassaan Mathematical Principles of Natural Philosophy, joka julkaistiin Lontoossa vuonna 1687. Alusta lähtien tämä laki on tunnettu kahdessa muodossa: tieteellinen ja suosittu.

Tieteellinen sanamuoto on:

Ilmiöitä havaitaan kahden kappaleen välillä avaruudessa, jota voidaan kuvata Olettaen, että kaksi kappaletta vetävät toisiaan puoleensa voimalla, joka on suoraan verrannollinen niiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.

Tässä on suosittu ilmaisu:

kaksi ruumista vetää puoleensa toisiaan voimalla, joka on suoraan verrannollinen niiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.

Toisessa muotoilussa unohdetaan kokonaan, että vetovoima on fiktiivinen arvo, joka hyväksytään vain ilmiöiden kuvauksen mukavuuden vuoksi. JA painovoima Sitä pidetään todellisena sekä Auringon ja Maan välillä että Maan ja heitetyn kiven välillä.

(Kestää sähkömagneettinen teoria gravitaatiokentät dogmatisoivat toinen näkökulma.)

Prof. Khvolson kirjoittaa fysiikan kurssillaan:

Tosiasiaksi tunnustettu taivaanmekaniikan valtava kehitys, joka perustui kokonaan universaalin gravitaatiolakiin, sai tutkijat unohtamaan tämän lain puhtaasti kuvailevan luonteen ja näkemään siinä lopullisen muotoilun todella olemassa olevasta fysikaalisesta ilmiöstä.

Erityisen tärkeää Newtonin laissa on se, että se antaa hyvin yksinkertaisen matemaattisen kaavan, jota voidaan soveltaa kaikkialla universumissa ja jonka perusteella mikä tahansa liike, mukaan lukien planeettojen ja taivaankappaleiden liikkeet, voidaan laskea hämmästyttävän tarkasti. Newton ei tietenkään koskaan väittänyt ilmaisevansa tosiasiaa kehojen todellisesta vetovoimasta toisiinsa; hän ei määritellyt Miksi ne houkuttelevat toisiaan ja jonka mukaan.

Kuinka aurinko voi vaikuttaa Maan liikkeeseen tyhjän avaruuden läpi? Kuinka voidaan ymmärtää toiminnan mahdollisuus tyhjän tilan kautta? Gravitaatiolaki ei vastaa tähän kysymykseen, ja Newton itse ymmärsi tämän täysin. Sekä hän itse että hänen aikalaisensa Huygens ja Leibniz varoittivat yrityksistä nähdä Newtonin laki ratkaisuna tyhjän tilan kautta tapahtuvan toiminnan ongelmaan; heille tämä laki oli oikeudenmukainen laskelmien kaava. Newtonin lain käytön mahdollistamat valtavat edistysaskeleet fysiikan ja tähtitieteen alalla ovat kuitenkin saaneet tutkijat unohtamaan nämä varoitukset; ja vähitellen vahvistui käsitys siitä, että Newton oli löytänyt vetovoiman.

Khvolson kirjoittaa fysiikan kurssillaan:

Termi "toiminta etänä" tarkoittaa yhtä haitallisimmista opeista, joka on koskaan syntynyt fysiikassa ja estänyt sen edistymistä; tämä oppi myöntää mahdollisuuden, että yksi esine voi välittömästi vaikuttaa toiseen, joka sijaitsee sellaisella etäisyydellä siitä, että niiden suora kosketus on mahdotonta.

1800-luvun ensimmäisellä puoliskolla ajatus etätoiminnasta hallitsi tiedettä jakamattomasti. Faraday oli ensimmäinen, joka huomautti, ettei kehon vaikutusta tiettyyn kohtaan, jossa tämä ruumis sijaitse, ei voida hyväksyä ilman väliympäristö. Jättäen syrjään kysymyksen universaalista gravitaatiosta, hän kiinnitti erityistä huomiota sähkön ja magnetismin ilmiöihin ja huomautti näissä ilmiöissä erittäin tärkeän roolin "väliväliaineella", joka täyttää kappaleiden välisen tilan ikään kuin vaikuttaessaan suoraan toisiinsa. .

Tällä hetkellä vakaumus siitä, että etätoiminta on kiellettyä millään fyysisten ilmiöiden alalla, on saanut yleismaailmallisen tunnustuksen.

Vanha fysiikka kykeni kuitenkin hylkäämään toiminnan kaukaa vasta hyväksytyään hypoteesin universaali ympäristö tai eetteriä. Tämä hypoteesi osoittautui välttämättömäksi valo- ja sähköilmiöiden teorialle, sellaisena kuin vanha fysiikka ne ymmärsi.

1700-luvulla valoilmiöitä selitettiin Newtonin vuonna 1704 esittämällä säteilyhypoteesilla. Tässä hypoteesissa oletettiin, että valokappaleet säteilevät kaikkiin suuntiin erityisen valoaineen pienimmät hiukkaset, jotka etenevät avaruudessa suurella nopeudella ja putoavat silmään aiheuttavat siinä valon tunteen. Tässä hypoteesissa Newton kehitti muinaisten ideoita; esimerkiksi Platonissa ilmaus löytyy usein: "valo täytti silmäni".

Myöhemmin, lähinnä 1800-luvulla, kun tutkijoiden huomio kääntyi valoilmiöiden niihin seurauksiin, joita ei voida selittää säteilyhypoteesilla, levisi laajalle toinenkin hypoteesi, nimittäin hypoteesi eetterin aaltovärähtelyistä. Sen esitti ensimmäisen kerran hollantilainen fyysikko Huygens vuonna 1690, mutta tiede ei hyväksynyt sitä pitkään aikaan. Myöhemmin diffraktiotutkimus kuitenkin käänsi asteikot valon voiton hypoteesin puolesta ja säteilyhypoteesia vastaan; ja myöhemmät fyysikkojen työt valon polarisaation alalla saivat yleismaailmallisen tunnustuksen tälle hypoteesille.

Aaltohypoteesissa valoilmiöt selitetään analogisesti ääniilmiöiden kanssa. Aivan kuten ääni on tulosta kuultavan kappaleen hiukkasten värähtelyistä ja etenee ilman tai muun elastisen väliaineen hiukkasten värähtelyjen seurauksena, niin tämän hypoteesin mukaan valo on seurausta valokappaleen molekyylien värähtelyistä, ja sen eteneminen johtuu erittäin elastisen eetterin värähtelyistä, joka täyttää sekä tähtienväliset että molekyylien väliset tilat.

1800-luvulla värähtelyteoriasta tuli vähitellen kaiken fysiikan perusta. Sähköä, magnetismia, lämpöä, valoa, jopa ajattelu Ja elämää(tosin puhtaasti dialektisesti) selitettiin värähtelyteorian näkökulmasta. Ei voida kiistää, että valon ja sähkömagnetismin ilmiöille värähtelyteoria antoi erittäin käteviä ja yksinkertaisia ​​laskukaavoja. Värähtelyteorian perusteella tehtiin useita loistavia löytöjä ja keksintöjä.

Mutta eetteriä vaadittiin värähtelyteoriassa. Eetterihypoteesi syntyi selittämään mitä monimuotoisimpia ilmiöitä, ja siksi eetteri sai melko outoja ja ristiriitaisia ​​ominaisuuksia. Hän on kaikkialla läsnä; se täyttää koko maailmankaikkeuden, läpäisee kaikki sen pisteet, kaikki atomit ja atomien väliset tilat. Se on jatkuva ja sillä on absoluuttinen elastisuus; Se on kuitenkin niin harvinainen, ohut ja läpäisevä, että kaikki maan ja taivaankappaleet kulkevat sen läpi ilman havaittavaa vastustusta niiden liikkeelle. Sen harvinaisuus on niin suuri, että jos eetteri tiivistyisi nesteeksi, sen koko massa Linnunradassa mahtuisi yhteen kuutiosenttimetriin.

Sir Oliver Lodge kuitenkin uskoo, että eetterin tiheys on miljardia kertaa veden tiheys. Tästä näkökulmasta katsottuna maailma osoittautuu koostuvan kiinteästä aineesta - "eetteristä" - joka on miljoonia kertoja tiheämpi kuin timantti; ja meidän tuntemamme aine, tiheinkin, on vain tyhjä tila, kuplia eetterin massassa.

Eetterin olemassaolon todistamiseksi tai sen olemassaolon vahvistavien tosiasioiden löytämiseksi on tehty monia yrityksiä.

Näin ollen oletettiin, että eetterin olemassaolo voitaisiin todeta, jos voitaisiin osoittaa, että jokin valonsäde, joka liikkuu nopeammin kuin toinen valonsäde, muuttaa ominaisuuksiaan tietyllä tavalla.

Tunnetaan seuraava tosiasia: äänen korkeus nousee tai laskee riippuen siitä, lähestyykö kuuntelija sen lähdettä vai poistuuko siitä. Tämä on niin kutsuttu Doppler-periaate; teoriassa sen katsottiin soveltuvan myös valoon. Se tarkoittaa, että nopeasti lähestyvän tai väistyvän esineen tulee muuttaa väriään - aivan kuten lähestyvän tai vetäytyvän höyryveturin vihellys muuttaa korkeuttaan. Mutta silmän erityisestä rakenteesta ja sen havaitsemisnopeudesta johtuen on mahdotonta odottaa silmän huomaavan värin muutoksen, vaikka se todella tapahtuisi.

Värinmuutoksen tosiasian toteamiseksi oli tarpeen käyttää spektroskooppia, ts. laajentaa valonsädettä ja tarkkaile jokaista väriä erikseen. Mutta nämä kokeet eivät antaneet positiivisia tuloksia, joten heidän avullaan ei ollut mahdollista todistaa eetterin olemassaoloa.

Ja niinpä päättääkseen lopullisesti, onko eetteriä olemassa vai ei, amerikkalaiset tiedemiehet Michelson ja Morley tekivät viime vuosisadan 80-luvun puolivälissä sarjan kokeita omalla keksinnöllään.

Laite asetettiin puiseen kellukkeeseen kiinnitetylle kivilaatalle, joka pyöri elohopean kanssa ja teki yhden kierroksen kuudessa minuutissa. Erityisen lampun valonsäde putosi pyörivään kellukkeeseen kiinnitettyihin peileihin; tämä valo osittain kulki niiden läpi ja osittain heijastui niistä, ja toinen puoli säteistä meni Maan liikkeen suuntaan ja toinen suorassa kulmassa siihen nähden. Tämä tarkoittaa, että koesuunnitelman mukaisesti puolet säteestä liikkui mukana normaali nopeus valoa ja toinen puoli valon nopeudella plus maan pyörimisnopeus. Jälleen, kokeen suunnitelman mukaan, kun jaettu säde yhdistettiin, olisi pitänyt havaita tiettyjä valoilmiöitä, jotka johtuvat nopeuseroista ja jotka osoittavat Maan ja eetterin välistä suhteellista liikettä. Siten epäsuorasti olisi mahdollista todistaa eetterin olemassaolo.

Havaintoja tehtiin pitkän ajan kuluessa, sekä päivällä että yöllä; mutta ei ollut mahdollista havaita mitään ilmiöitä, jotka vahvistaisivat eetterin olemassaolon.

Alkuperäisen tehtävän näkökulmasta oli pakko myöntää, että kokeilu päättyi epäonnistumiseen. Hän paljasti kuitenkin toisen ilmiön (paljon tärkeämmän kuin se, jota hän yritti vahvistaa), nimittäin sen, että valon nopeutta ei voida lisätä. Maan mukana liikkuva valonsäde ei eronnut valonsäteestä, joka liikkui suorassa kulmassa Maan kiertoradalle.

Minun oli pakko myöntää kuten laki että valon nopeus on vakio ja maksimiarvo, jota ei voi lisätä. Tämä puolestaan ​​selitti, miksi Doppler-periaate ei päde valoilmiöihin. Lisäksi havaittiin, että yleinen nopeuksien yhteenlaskulaki, joka on mekaniikan perusta, ei sovellu valon nopeuteen.

Suhteellisuusteoriaa käsittelevässä kirjassaan prof. Einstein selittää, että jos kuvittelemme junan liikkuvan nopeudella 30 km sekunnissa, ts. Maan nopeudella ja valonsäde ohittaa tai kohtaa sen, niin nopeuksien lisäystä ei tässä tapauksessa tapahdu. Valon nopeus ei kasva lisäämällä siihen junan nopeutta, eikä se vähene vähentämällä siitä junan nopeus.

Samalla todettiin, ettei olemassa olevilla havainnointivälineillä tai -välineillä voitaisi siepata liikkuvaa sädettä. Toisin sanoen on mahdotonta saada kiinni säteen päähän, joka ei ole vielä saavuttanut määränpäätään. Teoreettisesti voimme puhua säteistä, jotka eivät ole vielä saavuttaneet tiettyä pistettä; mutta käytännössä emme voi havaita niitä. Siksi meille havainnointivälineillämme valon eteneminen on hetkellistä.

Samanaikaisesti Michelson-Morley-kokeen tuloksia analysoineet fyysikot katsoivat, että sen epäonnistuminen johtuu uusien ja tuntemattomien suurten nopeuksien aiheuttamista ilmiöistä.

Ensimmäiset yritykset ratkaista tämä ongelma tekivät Lorenz ja Fitzgerald. Kokemus ei voinut mennä hyvin, - näin Lorentz muotoili kantansa - jokaiselle eetterissä liikkuvalle keholle, itse joutuu muodonmuutokseen, nimittäin: se supistuu liikkeen suunnassa (levossa olevalle tarkkailijalle). Perustaen päättelynsä mekaniikan ja fysiikan peruslakeihin, Lorentz käyttää sarjaa matemaattiset rakenteet osoitti, että Michelsonin ja Morleyn asetelma joutui supistukseen ja tämän supistumisen koko on juuri sellainen, että se tasapainottaa valoaaltojen siirtymää, joka vastasi niiden suuntaa avaruudessa, ja että tämä kumosi kahden säteen nopeuden erot.

Lorentzin johtopäätökset liikkuvan kappaleen oletetusta siirtymisestä ja supistumisesta puolestaan ​​antoivat sysäyksen monille selityksille; yksi niistä esitettiin Einsteinin erityisellä suhteellisuusperiaatteella. Mutta tämä on uuden fysiikan valtakunta.

Vanha fysiikka oli erottamattomasti sidoksissa värähtelyteoriaan.

Uusi teoria, joka näytti korvaavan vanhan värähtelyteorian, oli teoria valon ja sähkön korpuskulaarisesta rakenteesta, jota pidettiin itsenäisesti olemassa olevana aineena ja joka koostuu kvantit.

Tämä uusi oppi, Khvolson sanoo, merkitsee paluuta Newtonin säteilyteoriaan, vaikkakin merkittävästi muunnetussa muodossa. Se on vielä kaukana valmiista, ja sen tärkein osa on konsepti kvantti, on vielä määrittelemätön. Mikä on kvantti - tämä uusi fysiikka ei voi määrittää.

Valon ja sähkön korpuskulaarirakenteen teoria muutti täysin käsitykset sähköstä ja valoilmiöistä. Tiede on lakannut näkemästä pääsyy sähköilmiöitä eetterin erityistiloissa ja palasi vanhaan teoriaan, jonka mukaan sähkö on erityinen aine, jolla on todellinen olemassaolo.

Sama tapahtui valon kanssa. Nykyaikaisten teorioiden mukaan valo on pienten hiukkasten virta, joka ryntää avaruuden läpi nopeudella 300 000 km sekunnissa. Nämä eivät ole Newtonin verisoluja, vaan erityislaatuisia aine-energia sähkömagneettisten pyörteiden synnyttämä.

Valovirran olennaisuus selvitettiin Moskovan professori Lebedevin kokeissa. Lebedev osoitti, että valolla on painoa, ts. putoaa kehon päälle, se kohdistaa niihin mekaanista painetta. On ominaista, että aloittaessaan kokeensa valon paineen määrittämiseksi Lebedev lähti eetterin värähtelyteoriasta. Tämä tapaus osoittaa, kuinka vanha fysiikka on kumonnut itsensä.

Lebedevin löytö osoittautui erittäin tärkeäksi tähtitiedelle; se selitti esimerkiksi tiettyjä ilmiöitä, jotka havaittiin komeetan hännän kulkiessa lähellä aurinkoa. Mutta se sai erityisen tärkeän fysiikan kannalta, koska se tarjosi uusia argumentteja säteilyenergian rakenteen yhtenäisyyden puolesta.

Eetterin olemassaolon todistamisen mahdottomuus, absoluuttisen ja vakion valonnopeuden määrittäminen, uudet valon ja sähkön teoriat ja ennen kaikkea atomin rakenteen tutkiminen - kaikki tämä osoitti mielenkiintoisimpia linjoja uuden fysiikan kehittämisestä.

Tästä fysiikan haarasta kehittyi toinen uuden fysiikan tieteenala, nimeltään matemaattinen fysiikka. Hänen määritelmänsä mukaan matemaattinen fysiikka alkaa jostain tosiasiasta, jonka kokemus vahvistaa ja ilmaisee jonkin ilmiöiden välisen järjestetyn yhteyden. Hän laittaa tämän yhteyden matemaattiseen muotoon, jonka jälkeen hän ikään kuin siirtyy puhtaaseen matematiikkaan ja alkaa tutkia matemaattisen analyysin avulla niitä seurauksia, jotka johtuvat pääsäännöistä (Khvolson).

Näin ollen näyttää siltä, ​​että matemaattisen fysiikan päätelmien onnistuminen tai epäonnistuminen riippuu kolmesta tekijästä: ensinnäkin alkuperäisen tosiasian määritelmän oikeellisuudesta tai virheellisyydestä; toiseksi sen matemaattisen lausekkeen oikeellisuudesta; ja kolmanneksi myöhemmän matemaattisen analyysin tarkkuudesta.

Oli aika, jolloin matemaattisen fysiikan merkitystä liioiteltiin suuresti, kirjoittaa Khvolson. - Matemaattisen fysiikan odotettiin määrittävän fysiikan kehityksen peruskurssin, mutta näin ei käynyt. Matemaattisen fysiikan päätelmissä on monia merkittäviä virheitä. Ensinnäkin ne osuvat yhteen suoran havainnoinnin tulosten kanssa yleensä vain ensimmäisessä, karkeassa approksimaatiossa. Syynä tähän on se, että matemaattisen fysiikan oletuksia voidaan pitää riittävän tarkkoina vain kapeimmissa rajoissa; Lisäksi näissä lähtökohdissa ei oteta huomioon useita samanaikaisia ​​olosuhteita, joiden vaikutusta näiden kapeiden tilojen ulkopuolella ei voida jättää huomiotta. Siksi matemaattisen fysiikan päätelmät pätevät vain ideaalisiin tapauksiin, joita ei voida toteuttaa käytännössä ja jotka ovat usein hyvin kaukana todellisuudesta.

Tähän on lisättävä, että matemaattisen fysiikan menetelmät mahdollistavat erikoisongelmien ratkaisemisen vain yksinkertaisimmissa tapauksissa. Mutta käytännön fysiikka ei voi rajoittua sellaisiin tapauksiin; sen on silloin tällöin kohdattava ongelmia, joita matemaattinen fysiikka ei pysty ratkaisemaan. Lisäksi matemaattisen fysiikan johtopäätösten tulokset ovat niin monimutkaisia, että niiden käytännön soveltaminen on mahdotonta.

VINKKEJÄ universumista kirjasta Stress Inokulation [Kuinka ottaa elämäsi hallintaan] kirjoittaja Sinelnikov Valeri