Давид Гильберт в своих второй и шестой проблемах высказал очень заманчивую и красивую идею аксиоматизации науки. С позиций сегодняшнего дня этот прием он предлагал осуществить как в естественных науках, так и в искусственно созданной человечеством математике. Он верил, по крайней мере, в первой половине 20 века, что эту прекрасную идею удастся осуществить, и лично приложил к разрешению этих двух проблем немало сил в течение многих десятилетий, пока австриец Курт Гедель не охладил его своим отрицательным решением второй проблемы. Что касается шестой проблемы, то она вот уже более 110 лет находится «на полке» неразрешенных. Д. Гильберт в ней предположил, что можно «математически изложить аксиомы физики». На языке естественных наук это звучит так – следует «изложить» систему постулатов, удовлетворяющую самодостаточности, которая позволила бы познать любое свойство материи, а в земных условиях – все возможные ее проявления в форме вещества. Однако в работе [1] приведено решение этой проблемы, в котором доказывается, что Д. Гильберт, формулируя ее, ошибался. Такой системы аксиом (постулатов) «математически изложить» невозможно.
На современном этапе развития физики, создаваемые новые теории, модели существования материи используют систему постулатов, отражающую свойства вещества. В то же время предметом исследований в этих моделях, теориях, по-прежнему остаются те же свойства вещества, которыми представлены постулаты. Другими словами, изначально, исследовательский процесс в таком случае находится в тупике – ведь нельзя же познать постулаты (свойства вещества) на основе ортонормированной их системы, т.е. независимых друг от друга постулатов.
В естествознании никто не отменял непрерывный процесс познания. И остановку его за счет неверного формулирования системы постулатов, на которую опирались исследования в двадцатом столетии, следует преодолеть. В рассматриваемом случае система постулатов, предназначенная для создания теорий, моделей, позволяющих познать вещество, должна отражать более широкий спектр свойств материи, нежели те из них, которые заложены в вещественное ее представление. Кроме того, в новой системе постулатов известные постулаты, используемые в современной физике, должны по своему качеству являться леммами, теоремами и задачами в терминах математики. В этом месте следует обратить внимание на то, что, если при выборе системы аксиом в математике достаточно, чтобы они были ортонормированны, т.е. независимы, то в системе постулатов, аналог системы аксиом в физике, необходимо, чтобы постулаты, кроме всего, еще и были поддержаны статистикой эксперимента. Лучший вариант обеспечения такой поддержки состоит в том, чтобы выбранные постулаты отображали законы. Попытаемся отыскать их среди всеобщих законов природы.
История человечества выработала две основные модели познания. Одна из них Демокрита, включающая в себя понимание мира на основе совершенно пустого пространства, и вещества, состоящего из мельчайших частиц (атомов), а вторая – модель Аристотеля, в которой место пустого пространства отведено эфиру, наполненного материей – первичным субстратом вещи. (Аристотель полностью отрицал пустое пространство.) Каждая из приведенных выше моделей не удовлетворяет современным представлениям о природе. Дело в том, что у Демокрита пустое пространство «ходит» вместе с веществом. А где же первооснова вещества – материя? Что касается Аристотеля, то у него мир представлен моно субстратом материей, а это противоречит всеобщему закону единства и борьбы противоположностей – должна быть еще одна составляющая противоположная субстрату материи. Кроме того, существование Аристотелевского эфира ни чем не обосновано. По-видимому, в представлении природы следует использовать Аристотелевский субстрат материи, который находится в контакте с пустым нематериальным пространством Демокрита. Тогда можно сформулировать первое начало природы – ее следующий закон.
Закон 1. Природа представлена только субстратом материи и пустым нематериальным пространством.
Упреждая дальнейшие исследования, отметим, что этот закон независим от других всеобщих законов и в тоже время органически связан с ними, включаясь в единую их систему. Он отражает статическое распределение материи в трехмерном пространстве без учета координаты времени. Его содержание возьмем в качестве первого постулата в формируемой системе постулат.
Практика научного познания в 20 веке характеризуется шараханьем ученых в сторону ложного понимания природы. Это, когда в квантовой механике, так захватившей все стороны физических исследований, материя на нано уровне представляется как случайное событие. То есть существование любой частицы, представляющей вещество, определяется вероятностной функцией Шредингера. В то же время веками было проверено совершенно другое свойство материи, что такая ее форма как вещество однозначно находится в фиксированном объеме трехмерного пространства, либо его там нет, и никакая вероятностная характеристика ему не присуща, как случайному событию. Любые изменения в природе, которые могут быть описаны вероятностной функцией, безусловно, могут быть заданы детерминированной функцией. Другое дело, что такая функция, в силу трудностей современного этапа исследований, не всегда может быть определена. Например, представление функции движения материи, которое имеет место при подбрасывании монеты. Таким образом, уместна формулировка следующего закона.
Закон 2. Материя и пустое пространство в природе существует в детерминированном виде.
Из него следует, что существование материи и пустого пространства вполне определенно, однозначно, и оно не случайно. Этот закон, как и предыдущий, отражает статическое распределение материи. Содержание его тоже включим следующим (вторым по порядку) номером в новую систему постулатов.
Рассмотренный ранее Закон 1, по существу, «поддерживает» известный в философии закон, характеризующий поведение материи в трехмерном пространстве и во времени, т.е. динамический закон, формулировка которого следующая.
Закон 3. В природе имеет место единство и борьба противоположностей.
Свойство природы подчиняться этому всеобщему закону возьмем в качестве третьего по счету постулата. Следуя ему, можно прийти к выводу, что две рассматриваемые субстанции – материя и пустое нематериальное пространство обладают, как минимум, двумя противоположными свойствами. Если материальная субстанция в природе представлена множеством дискретных порций, то субстанция пустого пространства являет собой непрерывное однородное образование. Отмеченные выше две субстанции, взаимодействуя между собой, «растягивают» материальную субстанцию вдоль одного направления (в одну сторону). Тем самым, придают ей форму в «урезанном» одномерном пространстве, без противоположного в нем направления. Второе, перпендикулярное к нему, направление, формирующее для материальной субстанции двумерное, и тоже «урезанное» пространство (квадранта декартовой двумерной системы координат), возникает в ней за счет силы притяжения других таких же материальных субстанций в рассматриваемом месте пространства. (В настоящей работе рассматривается прямоугольная декартовая система координат.) Направления растяжения материальной субстанции и силы притяжения зависят друг от друга и имеют однонаправленное действие. Если растяжение происходит в положительную сторону оси абсцисс декартовой системы координат, то возникающая, при этом сила притяжения других материальных субстанций действует в перпендикулярном направлении, и тоже в одну сторону, совпадая с направлением одной из осей этой же системы координат. (Начало координат, при этом, совпадает с условным центром материальной субстанции). В природе имеют место материальные субстанции, порождающие растяжение их в двух направлениях. В одних субстанция растяжение происходит в положительную сторону оси абсцисс, а в других субстанциях в отрицательную. Естественно, что, при этом, силы притяжения друг с другом действуют тоже в противоположных направлениях. Две такие материальные субстанции, с противоположными направлениями воздействия на себе подобные в пространстве, притягиваются друг к другу. При этом, они «стараются» объединится в одной точке пространства, тем самым, препятствуя их растяжению субстанцией пустого пространства. Но силы растяжения препятствуют указанному их совмещению, что в свою очередь ослабляет силы притяжения материальных субстанций. Такое состояние двух субстанций «порождает» материальный диполь, который по своей сути, обозначает существование материи уже в не «урезанном», а «полноценном» двумерном пространстве. Полноценность его указывает на то, что в нем работает двух координатная декартовая система.
Рассмотренные растягивание материальной субстанции в субстанции пустого пространства, а также их притяжения, которые, при этом, имеют место, возьмем в качестве следующего четвертого постулата.
В природе третья координата представления материи возникает при взаимодействии диполей между собой, расположенных в различных двумерных измерениях пустого пространства. Переход от одной совокупности диполей такого их трехмерного существования к другому трехмерному существованию, в котором направление осей декартовой системы отлично от исходной системы, вызывает вращательное движение. Это последнее порождает координату времени. Особенности возникновения существования материи в отмеченных выше четырех координатах, включая координату времени, требуют отдельного рассмотрения. Заметим также, при этом, будет дан ответ на извечный вопрос в физике: «Что понимать под материальной точкой?»
Следует также обратить внимание на то, что, поскольку, диполи материальной субстанции, в рассматриваемом случае, имеют конечные размеры, то это позволяет нам предположить, что материя в природе представлена в дискретном виде.
Закон 4. Материальная субстанция в природе представлена только дискретными порциями, а субстанция пустого пространства в виде непрерывного однородного образования.
Именно это свойство в природе нами используется в качестве пятого постулата. Для формирования шестого постулата, обратимся к следующему всеобщему закону.
Закон 5. Материя в трехмерном пространстве существует в повторяющихся формах (по спирали).
Этот закон в философии представлен явлением развития материи по спирали. Однако мы воспользовались несколько другой его формулировкой, что вызвано некоторой корректировкой понятия «развитие», выполненной последними исследованиями в кибернетике. Речь идет о том, что развитие может быть отнесено только к тем материальным системам, которые в соприкосновении с агрессивной внешней средой, могут ограждать себя от ассимиляции с ней (уничтожению), а также они же, при определенных условиях, способствуют самоуничтожению (деградации). В то же время в философии понятие развития распространяется на любые системы, в том числе и на «чисто физические». Философы утверждают, что в материальных системах имеет место развитие при переходе «от низшего к высшему», «от простого к сложному» и каждый виток спирали, в философском понимании развития, «глубже и богаче, разностороннее предыдущего». Однако статистика эксперимента показала, что посредством таких изменений в материальных системах в равной степени может происходить и деградация, и тогда в системе развитием и не «пахнет», а, наоборот, в природе наблюдается обратный процесс, который уместно отнести уже, в общем случае к явлению энтропии. Кроме того, слова: «высшее», «низшее», «простое», «сложное», «глубже», «богаче», используемые в философии для определения понятия развития носят сугубо субъективный характер. С их помощью невозможно правильно и корректно отобразить объективный (реальный) материальный мир.
Сформулированный Закон 5, напоминающий принцип «развития по спирали», характеризует статическое неоднородное распределение материи в трехмерном пространстве. А когда существование материи во времени (движение материи) накладывается на отмеченное выше статическое распределение материи в пространстве, то тогда его не следует путать с рассматриваемым статическим законом существования материи в повторяющихся формах. Однако свойство материи распределяться в повторяющихся формах принадлежит и явлению, т.е. нахождению материи в движении. В результате Закон 5, совмещенный с явлением, т.е. с действием в рамках координаты времени характеризует седьмой постулат и соответствующий ему закон.
Закон 6. Материя существует в координате времени в повторяющихся формах (по спирали).
Закон 7. В природе существует переход количественных накоплений в новое качество в материальных системах, подверженных явлению развития и деградации.
Этот известный динамический закон в философии отнесен к любым материальным системам, однако, по нашим представлениям он отражает только те системы, для которых наблюдаются как развитие, так и ему обратный процесс – деградация. Напомним, что в природе имеют место также материальные системы, которые не обладают, отмеченными выше свойствами, и они требуют отдельных исследований. Содержание приведенного Закона 7 в настоящей работе используется в качестве постулата за номером восемь.
Закон 8. В существовании материальных систем имеет место во временной координате отрицание отрицания.
Приведенный выше динамический закон характеризует явления, т.е. нахождение материи в пространстве и во времени, которые происходят в системе на «длительном» интервале ее существования, когда, например, она меняет свои приоритеты в «общении» с окружающей средой. И, естественно, этот закон относится к тем материальным системам, в которых возможно и развитие, и деградация. Его содержание возьмем в качестве следующего девятого постулата, формируемой системы постулат.
Закон 9. Существование материи, характеризуется бесконечным количеством объемов ее распределения, каждый из которых является составной частью большего объема и одновременно состоит из аналогичных объемов меньших размеров.
Указанные объемы существования материи выстраиваются в бесконечную последовательность в оба направления – в сторону больших и в сторону меньших их размеров. В сторону больших размеров рассматриваемая последовательность в своем бесконечном приближении «находится на пути» к одному объему бесконечных размеров. В обратном направлении, т.е. в сторону меньших их размеров, распределение материи «стремится» к бесконечному количеству последовательностей, каждая из которых в своем приближении направлена на объем нулевого размера. Данный всеобщий закон характеризует статическое распределение материи по принципу «объем в объеме» и не учитывает временной координаты ее существования.
Из приведенного выше закона следует очень важное свойство материи, согласно которому любой материальный объект путем измельчения не может быть сведен к неделимому ее элементу, т.е. каким бы ни был минимальный объем существования материи, все равно он – составной. Именно эту сторону настоящего закона используем в качестве следующего десятого по счету постулата системы постулатов. На основе Закона под номером 9, можно изложить гипотезу, согласно которой в указанных объемах могут оказаться свои вакуумы, отличающиеся размером материального содержания в их сгустках. Такие вакуумы в трехмерном пространстве не пересекаемые, и каждый из них способен на формирование своего вещества, и, в конечном итоге, своего «мира». Из этого следует, что последовательность рассматриваемых вакуумов может совпадать с осью, с новым измерением существования материи. В узлах этой оси могут располагаться свои «миры», каждый из которых подобен нашему – земному.
Этот закон и, соответствующий ему постулат поддерживают квантовый подход в исследовании материи, в том числе и свойства следующего закона.
Закон 10. Материя непознаваема в конкретном участке пространства в фиксированное время, а в пределе последовательности различных моделей ее представления – познаваема (Закон познания).
Этот закон, как динамический, характеризует процесс познания природы, который не внесен философией в разряд явлений с таким значимым рангом. Однако, поскольку познание относится к самому общему явлению существования высшей формы движения материи (цивилизации), то именно есть смысл его квалифицировать как самый общий закон природы. Он «органически» следует из Закона 9 при наложении на его действие явления познания природы человеком. Сущность Закона 10 отражает содержание гносеологического принципа познания. Поскольку он адекватно природе отражает сущность этой деятельности человека, то его использование в познании вещества, имеет большое значение. Вот почему этот принцип внесен в качестве постулата (одиннадцатого) в создаваемую новую систему постулатов.
Существование материи на уровне вещества связано с большой разновидностью ее движения. Анализ, в рамках настоящих исследований, показал, что любое из них может быть сведено к двум формам – поступательному и колебательному движению. Это всеобщее свойство, объединяющее различные формы движения вещества, позволяет рассматривать его постулатом, формируемой системы постулатов.
Итак, в качестве двенадцатого постулата используем следующее утверждение. Любое движение вещества может быть сведено с помощью суперпозиции к двум его формам – поступательному и колебательному движению.
Безусловно, что количество постулатов, которые представлены в формируемой системе, и направленные на познание вещества, можно неограниченно увеличивать, и, частично, эту особенность природы будем использовать в дальнейших наших исследованиях.
Приведенные выше законы природы характеризуют не только вещественную форму существования материи, но и другую ее форму, которая в разные времена, то признавалась, то полностью отбрасывалась. Доходило даже до того, что один и тот же ученый, причем знаменитый ученый – А. Эйнштейн, в одном и том же году, только в разных журналах выразил два противоположных суждения в отношении, отмеченной выше формы существования материи. В данном случае речь идет о такой ее форме как эфир. В статье «Относительность и проблема пространства» 1952г. А. Эйнштейн писал: «Специальная теория относительности показала физическую эквивалентность всех инерциальных систем, тем самым она доказала несостоятельность гипотезы покоящегося эфира. Поэтому необходимо было отказаться от идеи, что электромагнитное поле должно рассматриваться как состояние некоторого материального носителя. Таким образом, поле становится несводимым элементом физического описания, не сводимым в том смысле, что и понятие материи в теории Ньютона». А вот, что А. Эйнштейн пишет в статье «Об эфире» (1952г.): «… мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, т.е. континуума, наделенного физическим свойством, ибо Общая теория относительности, основных идей физики, вероятно, будет придерживаться всегда, исключает непосредственное дальнодействие; каждая теория близкодействия предполагает наличие непрерывных полей, а следовательно существование эфира».
Несмотря на такое неоднозначное понимание эфира среди ученых 20 века стали появляться работы, в которых это необычное состояние природы отражалось в виде все новых и новых моделей. Кроме того, наравне с традиционным термином эфир в научной литературе стало появляться и его новое обозначение – вакуум. В наших исследованиях мы будем придерживаться именно этого нового обозначения. Аргументация этому станет ясной из отражения в настоящей работе результатов исследований проведенных нами. Анализ созданных на сегодняшний день моделей вакуума позволяет условно разделить их на две группы. В одну входят те модели, которые используют не естественные, мистические, не материальные формы представления о природе, а во вторую – модели, построенные с материалистических позиций. К первой группе моделей можно смело отнести вакуум, основанный на так называемых торсионных полях. Как не «обидно», но и официальная физика тоже использует не материалистические формы представления материи в своих работах о вакууме. Квантовая теория поля утверждает, что в согласии с принципом неопределенности, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания. Сегодня в физике под виртуальными понимаются не существующие частицы, т.е. мистические. Но если, даже, они и существуют, то их появление из ничего и исчезновение в никуда грубо нарушают материалистические законы сохранения материи и ее движения.
В физике известны модельные представления физического вакуума, которые нам оставили известные ученые: П. Дирак, Дж. Уиллер, Ситтер, и др. Вакуум П. Дирака это так называемый «океан» электронно-позитронных пар, каждая из которых находится в одной точке пространства. Эксперименты показывают, что совмещение противоположных электрических зарядов в точке пространства вызывает незамедлительную реакцию, на выходе которой появляются два фотона, а у П. Дирака целый «океан» таких спаренных зарядов расположенных по своим точкам пространства и ни каких реакций в них мы не наблюдаем. Другими словами «мирное» сосуществование противоположных электрических зарядов в одной точке пространства, мягко говоря, сомнительно. Можно допустить соседство этих зарядов на небольшом расстоянии друг от друга (в виде диполя), но тогда в пространстве, где они находятся должны действовать силы, не позволяющие дальнейшему их сближению в одну точку. Создавая свою модель вакуума, П. Дирак не предусмотрел этих сил.
Если П. Дирак связывает вакуум, хоть как-то, с материальной субстанцией, то у Дж. Уиллера ячейкой вакуума является дискретная часть пространственного образования планковских размеров и тогда все свойства реального мира, и сам реальный мир есть проявление геометрии пространства. Де Ситтер свой вакуум представляет в виде совокупности частичек с целочисленным спином, которые находятся на нижнем энергетическом уровне. Здесь ученый, разрабатывая модель вакуума, используя понятие спина, которое уже давно стало «занозой» у физиков. Дело в том, что такое спин, в чем его природа, является далеко не сегодняшней загадкой.
Мы остановились на нескольких характерных моделях вакуума, которые следуют из идей неклассической физики, т.е. физики, которая в 20 веке пришла на смену механике Ньютона и электродинамики Фарадея и Максвелла. Они, если можно, так сказать, легитимны в современной науке, являются путеводной звездой в физических исследованиях. В тоже время, наряду с этими – признанными представлениями о вакууме существуют модели, которые отбрасываются официальной наукой. Среди них есть такие, которые уж больно противоречат устоявшейся философии современной физики, они построены с материалистических позиций. Имеются, также, модели, использующие идеологию субъективного идеализма, религиозную основу. И эти последние трудно рассматривать с профессиональных позиций, поскольку они в себе содержат мистику, элементы веры. Место публикаций непризнанных моделей вакуума, как материалистических, так и мистических находится в самиздате и Интернете. Можно более детально их рассматривать, однако в этом нет необходимости. Дело в том, что в современных наработках этих моделей, конечно, нас интересуют модели, созданные на материалистической основе, есть общий и существенный недостаток, – в них вакуум наделен свойствами вещества. С нашей точки зрения такой подход является ошибочным. Чтобы показать это – следует уяснить, а в какой связи находятся вакуум, эфир и вещество.
История появления понятия эфира ведет нас к незапамятным временам, когда человек совершал первые шаги в познании окружающего мира. Об этом весьма подробно и увлекательно описано во многих эссе, и повторять их содержание нет смысла. Вакуум, судя из истории его возникновения, вначале никак не сопоставлялся с эфиром. Вакуум, как необычное состояние природы, был обнаружен в замкнутом пространстве, из которого постарались удалить вещество. Первые попытки такого удаления оказались далеки от совершенства, и полученное пустое пространство было не что иное, как разреженный газ. Уже в 20 веке его стали называть техническим вакуумом. По мере совершенствования технологических возможностей чистота вакуума улучшалась, приближаясь к своим идеальным свойствам. Долгое время в науке считалось, что материя представлена только веществом. Отсюда следовало, что вакуум это не просто пространство без вещества, но и без материи. Но вот с появлением знаний об электромагнетизме было замечено, что материя ответственна не только за существование вещества, что есть, хотя и непонятные, но материальные электрические и магнитные явления, что пространство, которое мы называем вакуумом, реагирует на них. Стало ясно, откачивая из замкнутого пространства вещество (создавая вакуум идеальным), это не означает, что из него мы удаляем все материальное содержимое – в нем остается нечто, проявляющее действия материальных полей. Для многих исследователей 20-о века такое искусственное состояние природы оказалось большой загадкой, и они, к обычному его названию вакуум, стали приписывать еще слово физический, т.е. – материальный. Как бы мы не представляли себе вакуум, но основным его свойством есть невещественность, и это не означает, что из него удалена материя, ведь она в вакууме может иметь иную не вещественную форму, и тогда уточнение его словом физический не к месту.
Еще раз отметим, что пути формирования научных понятий эфира и вакуума разные. Если вакуум появился как результат научно-технической деятельности – его обнаружили, добиваются с помощью технических средств получить идеальный (чистый) вакуум, то поиски в природе эфира не велись. Да и два этих понятия по сути своей могут отражать несколько разные состояния природы. Дело в том, что согласно предлагаемой нами модели, вакуумов существует бесконечное множество, а эфир, пока, один, вследствие чего, понятия эфира и вакуума не следует подменять друг другом.
Итак, при создании модели вакуума, необходимо учитывать, что в ней не должно быть места веществу, т.е. ни одно свойство модели, не должно отображать и даже напоминать вещественное образование. Иначе, такие вещественные включения могут быть обнаружены приборами, созданными из того же вещества, и по технологии получения вакуума – удалены из него. Ведь напомним, что вакуум создавался нами искусственно, как пространство, из которого изъято вещество. По этому если в качестве модели мы будем предлагать совокупность элементарных частиц вещества, то эта модель не будет соответствовать вакууму. Это будет технический вакуум, т.е. не чистый, а загрязненный вещественными крапинами. Такими мелкими частицами, загрязняющими вакуум, являются, например, электроны и позитроны. Вот почему «океан» пар электронов и позитронов П. Дирака, и с этой точки зрения, не может быть вакуумом. В равной степени рассмотрение вакуума в виде разреженного газа тоже бесперспективно, т.е. вакуумы Менделеева, Ацюковского и др. авторов, в моделях которых используются свойства газообразной среды, газодинамические и гидродинамические эффекты, которые, например, аналогично газу создают давление в вакууме, лишены логики.
К подобным моделям следует отнести и те, в которых, казалось бы, не идет речь о газообразной среде, но используются ее свойства для присвоения их вакууму. Например, такое свойство крапин газа как масса не должно фигурировать в модели сгустка материальной субстанции вакуума – ведь масса является только мерой вещества. Кроме того, при описании модели весьма часто оперируют понятием энергия вакуума, которое даже для вещества среди современных физиков является спорным. В моделях также при описании взаимодействия элементов вакуума используется понятие силового воздействия полей, как само собой разумеющееся и давно известное явление. А ведь поле это – свойство вещества, которое сегодня является одной из величайших загадок современной физики. Именно, на этапе создания адекватной природе модели, следовало бы показать, каким образом возникает физическое (материальное) поле, какая природа силовых линий, с помощью которых происходит в нем силовое взаимодействие, так гениально предвиденных М. Фарадеем. Что собой представляет это взаимодействие, если, конечно, не учитывать, «что, по Р.Фейнману, за эту процедуру в природе отвечают виртуальные (мистические) частицы». В некоторых моделях авторы прибегают к таким понятиям как температура вакуума, распространение в нем звука, что естественно характерно для вещества, но только не материальному образованию, из которого состоит вакуум. Таким образом, из анализа известных моделей вакуума, авторы которых исходили из материалистических позиций, следует, что они, по сути, являются различными вариантами технического вакуума, т.е. разреженного газа.
Попытаемся несколько по-иному показать существование материи в виде вакуума. Основываясь на системе постулатов, предложенной в настоящей работе, рассмотрим следующую гипотезу. Допустим, что в природе, детерминировано представленной в двух ипостасях – материальной субстанцией и субстанцией пустого пространства, под действием закона (постулата) единства и борьбы противоположностей происходит их взаимное соприкосновение. При этом материальная субстанция, проникая в субстанцию пустого пространства, обретает в ней свои метрические размеры. Этот процесс происходит с задержкой, которую мы идентифицируем с координатой времени и в конечном итоге с движением материи. Особенности свойств такого взаимодействия двух субстанций требуют дополнительных исследований в бесконечной цепи гипотез и моделей, приближающих наши знания к истине, как это и предусмотрено постулатом познания природы, т.е. принципом гносеологии. То есть, отмеченные выше особенности и свойства взаимодействия субстанций, отнесем к постулатам, чем ограничим себя в бесконечной последовательности исследований.
Взаимное проникновение субстанций имеет различные уровни, которые естественным образом градуируются природой. Каждый такой уровень характеризуется своей глубиной рассматриваемого взаимного проникновения – концентрацией материи в пустой субстанции. Среди состояний природы, относящихся к различным таким уровням, можно, в частности, отнести (выделить) пустое пространство – низкий уровень содержания материальной субстанции в нем, и второе состояние, представляющее собой сгустки материи, в которых материальная субстанция имеет несравненно большую концентрацию. Примером материи с такой ее концентрацией есть вещество.
Материальные сгустки и пустое пространство, согласно закону единства и борьбы противоположностей, постоянно находятся во взаимодействии, проникая, все глубже друг в друга. Однако этот процесс, при определенных условиях, может быть остановлен таким образом, что появляется уравновешенное состояние природы, представляющее собой смесь материи (сгустков материи) и пустого пространства, которое мы идентифицируем с понятием вакуума. По нашим предположениям существует множество таких вакуумов с различной концентрацией материальной субстанции. В настоящих исследованиях представляет интерес, прежде всего, тот вакуум, который «порождает» окружающее нас вещества.
Известно, что инструментами гносеологического познания выступают гипотезы и, соответствующие им модели. Соблюдая принципы этого способа познания, для проверки принятой нами гипотезы о существовании природы в форме вакуума можно рассмотреть модель, которая качественно отличается от модели, называемой в современной науке физическим вакуумом. Эта широко известная модель в теоретической физике основана на идеях квантовой механики и так называемом океане электронно-позитронных пар Дирака. В ней предполагается, что существование этих пар носит не детерминированный, а случайный характер, и, более того не учитывается проявление в нем закона сохранения различных состояний материи (сохранение энергии, массы, импульса и т.д.). То есть, например, электронная пара в океане Дирака возникает из ничего, и в никуда исчезает. Следует заметить, что отмеченный закон сохранения является одним из важнейших, и на нарушении его, как на индикаторе, определяется лженаучное направление в исследованиях. Используем эту особенность закона сохранения в качестве постулата.
Предлагаемая нами модель отражает гипотезу, согласно которой вакуум являет собой пустое пространство (тоже вакуум, но с более низким уровнем концентрации материальной субстанции, нежели исследуемый нами вакуум, порождающий вещество), наполненное сгустками материи (материальной субстанции). То есть вакуум, согласно этой гипотезе, является материальной средой, и это утверждение следовало бы «заземлить», попытаться доказать его адекватность природе на примерах общеизвестных явлений. При этом не будем ориентироваться на те доказательства, которые традиционны в физике и, которые требуют тонких экспериментов, уникальных приборов для их проведения. В данном случае речь идет об эффектах Казимира и Лемба-Резерфорда, или опыте Майкельсона–Морли. Тем более эффект Лемба-Резерфорда современные физики объясняют неверно, ориентируясь на мистику квантовой механики, а результат опыта Майкельсона–Морли просто извращенно представляют.
Жизненность гипотезы о том, что вакуум есть материальная среда, можно подтвердить лишь в том случае, если в предусматриваемой ей модели поместить материальный раздражитель, с помощью которого в природе от предполагаемого вакуума можно получить отклик (реакцию). Поиски такого раздражителя, с одной стороны, отягощаются тем, что в многовековой практике, человеку всегда было не понятно, на какое воздействие проявляется вакуум. Он, условно говоря, являлся и является не регистрируемым. В те времена, когда под материей понималось только вещество, «молчание» вакуума на вещественный раздражитель невольно приводило нас к выводу, что мы имеем дело не с материальной средой, а с пустым (не материальным) пространством. С другой стороны, если удастся найти такой раздражитель, то необходимо идентифицировать возникшее явление в природе с реакцией именно вакуума на него.
Высказывая гипотезу о том, что вакуум материальная среда, тем самым мы наделяем его свойствами, которым удовлетворяет любая известная нам вещественная среда. В этом случае, удобно опираться на всеобщий закон природы (пятый постулат), согласно которому материя на различных пространственных и временных уровнях ведет себя в повторяющихся формах. Таким образом, форма существования материи на вещественном уровне (ее особенности) должна повторяться и на измельченном уровне вакуума. Учитывая эту особенность закона, предположим, что самые общие свойства вещественных однородных, сплошных сред (газообразных, жидких и твердых), с которыми приходится сталкиваться человеку на Земле, присущи и вакууму, как материальной среде. В этом случае весьма удобно воспользоваться десятым постулатом, согласно которому в любых материальных средах всевозможные формы движения могут быть сведены путем суперпозиции к двум видам движения – колебательному и поступательному. Покажем, что, кроме вещественных сред, такие формы движения имеют место и в вакууме, но только уже не над вещественными формами материи (газообразным, жидким и твердым веществом), а в материальных сгустках, из которых он состоит.
Колебательное движение в вещественных средах всегда представлено процессом, называемым волной. Что касается вакуума, то в нем в качестве такого движения можно рассматривать электромагнитную волну – фотон, физику которого в отличие от традиционного представления его в виде некоего импульса, корпускулы, частицы, будем рассматривать как состояние среды. Таким же образом в наших исследованиях выглядит и поступательное движение. Итак, введем следующие определения.
Определение 1. Волновое состояние материальной среды это параллельно-последовательный процесс распространения гармонического колебания физического состояния отдельного участка среды, на другие ее участки.
Определение 2. Поступательное движение есть состояние материальной среды, при котором содержимое отдельного ее участка, либо участка иной среды, помещенной в нее, поступательно перемещается.
В отмеченные выше состояния нетрудно привести вещественную среду. Действительно, брошенный предмет в воду вызывает на ее поверхности волновое состояние. В аналогичное состояние приходит и воздушная среда, возмущенная колебаниями камертона. Также можно привести вещественную среду и в поступательное движение (состояние), смещая ее часть в пространстве расположения среды.
Покажем, что вакуум как материальная среда имеет те же состояния, что и вещественные среды. В начале остановимся на волновом его состоянии. Для этого поместим работающий генератор электромагнитных волн в вакуум. Если его частота находится в диапазоне видимого излучения, то вакуум от полученных волн «засветится». Такое понимание волнового состояния вакуума используем в качестве гипотезы. Попытаемся доказать ее правдоподобность, а именно, что электромагнитная волна в вакууме это не материальная частица, а его состояние, и заодно заметим, что именно распространение электромагнитной волны в вакууме и есть его реакция на наше воздействие. Доказательство будем обосновывать на том, что гипотетическое электромагнитное состояние вакуума характеризуется свойствами, которые также присущи для всех материальных, в нашем случае вещественных сред, находящихся в волновом состоянии.
Рассмотрим вещественные однородные и сплошные газообразные, жидкие и твердые среды. Известно, что для них, находящихся в волновом состоянии, имеет место постоянство скорости распространения волнового фронта, т.е. для каждой такой среды скорость распространения конкретной волны всегда постоянна. Для воздуха скорость звука постоянна и колеблется в пределах 330 м/с, в зависимости от его влажности, давления, процентного соотношения составляющих газов и т.п. Ультразвук в воде распространяется со скоростью порядка 1430 м/с, в меди – 3910 м/c, в алюминии – 4880 м/c. Если вакуум – материальная среда, а прохождение в нем электромагнитной волны – его состояние, то и для него скорость распространения электромагнитной волны тоже должна быть постоянной. Действительно эта скорость равна известной константе 299 792 458 ± 1,2 м/c. Кстати, опережая наши исследования, отметим, что вода, стекло, как и любое вещество, содержат в себе вакуум, плотность которого существенно превышает плотность вакуума вне вещества. Такое уплотнение вакуума в веществе замедляет скорость распространения света. Так в воде скорость света существенно уменьшена и имеет постоянную величину ≈ 224844750 м/c., а в стекле она равна всего лишь 200 000 000 м/с.
Рассмотрим еще одно свойство, которое тоже присуще материальной среде, находящейся, и в волновом состоянии, и состоянии поступательного движения. Обратим внимание на то, что любое перемещение вещества в среде со скоростью, превышающей скорость распространения волны в ней, вызывает возмущение среды, приводя ее в волновое состояние, т.е. в среде появляется волна. Например, если на водной поверхности лодка движется со скоростью, превышающей фазовую скорость «поверхностной» волны, то она оставляет после себя след в виде волны. В противном случае, когда фазовая скорость не превышается, то за лодкой на водной глади волны не будет. Второй пример относится к газообразной среде. Так, движение самолета в воздухе со скоростью меньшей звуковой не сопровождается генерацией звука, исключая шум работы двигателя. Как только его движение превышает звуковой барьер, то вслед за этим возникает звуковая волна, генерируемая фюзеляжем, крыльями – всеми частями самолета. Кстати, первые покорители сверхзвуковой скорости в авиации не понимали почему, испытуемый ими самолет при достижении околозвуковой скорости входит в колебательное состояние, которое очень часто граничит с его разрушением. Они не догадывались, что в этом случае корпус начинает излучать звуковую волну, и чтобы она его не разрушила – авиаконструктор должен поработать не столько над «геометрией» обтекаемости корпуса (уравнения Навье Стокса) сколько над конструкцией самолета с учетом характера возникающих звуковых колебаний.
Не менее интересным является пример поступательного движения заряженной частицы в вакууме. В тридцатые годы прошлого столетия в одном из институтов АН СССР был обнаружен эффект, согласно которому частица электрического заряда излучает свет, если ее скорость движения превышает фазовую скорость света в веществе. Например, если в воде она движется со скоростью большей чем 224844750 м/c. (скорость распространения света в воде), то за ней появляется световое излучение. Это явление получило название эффекта Черенкова-Вавилова. Другими словами, и в вакууме движение тела (заряженной частицы) со скоростью, превышающей скорость распространения волны (электромагнитной), вызывает появление волны. Таким образом, эффект Черенкова-Вавилова проявляет вакуум как материальную среду.
Вместе с тем, анализ, рассмотренных выше примеров генерирования волн в различных, по своей природе средах, позволяет сделать вывод, что эффект Черенкова-Вавилова присущ не только вакууму и электромагнитным явлениям, что он имеет место также и для механических колебаний в вещественной среде. То есть, если в любой среде имеет место поступательное движение, превышающее скорость волны, колебаниями в которой есть частицы подобные тем, что участвуют в поступательном движении, то вслед за движущимся предметом возникает волна. Здесь уместно заметить, что такое обоснование эффекта Черенкова-Вавилова принципиально отличается от известного теоретического обоснования, которое дали советские академики И. Франк и И.Тамм, получив за это вместе с П.Черенковым Нобелевскую премию. Доказательство ошибочности, предложенного ими обоснования, не входит в содержание настоящей работы, и требует отдельного рассмотрения.
Еще одним доказательством того, что распространение электромагнитных волн в вакууме есть такое же его состояние, как и волновое состояние вещественных сред, является еще и то, что при реакции вакуума на возмущение приведенным выше способом возникают волны такой же формы, как и в воде и воздухе. Например, в случае с превышения телом скорости звука в воздухе возникает конусной формы ударная волна (конус Маха). В таком же конусном виде происходит излучение Черенкова-Вавилова вслед за движением заряженной частицы. Рассмотренное выше движение лодки на водной поверхности оставляет волновой след, который является сечением этой поверхности с тем же конусом, т.е. его часть.
Приведем еще один пример преобразования поступательного в волновое движение, которое присуще всем материальным средам, в том числе и вакууму. Известно, что, при ускорении заряженной частицы, в вакууме происходит генерирование электромагнитных волн. Аналогичное явление имеет место и для механических волн в вещественных средах. Во время ускоренного движения самолета (при так называемом форсаже самолета) его корпус, как и в случае с ускорением частицы, излучает волны, но, при этом, естественно, звуковые.
Итак, из рассмотренных выше примеров следует, что в вакууме, как и в других средах, скорость распространения фронта его волнового состояния является постоянной величиной. В вакууме, как и в любой среде, действует эффект Черенкова-Вавилова. Кроме того, общим свойством вакуума и известных сред является, еще и то, что в них, «рожденные» волны при этом эффекте имеют одинаковую форму. В вакууме, как и в других средах, возникает волна, если частица (вещество) движется с ускорением. И это, по-видимому, не единственные общие свойства вакуума с другими вещественными средами. Таким образом, можно с определенной уверенностью утверждать, что гипотеза о вакууме как о материальной среде весьма правдоподобна, т.е. и как газ, и жидкость, и твердое вещество, вакуум тоже представляет собой материальную среду, а электромагнитная волна в нем есть не что иное, как его состояние.
Следует также еще раз подчеркнуть, что любая гипотеза, на которой строится модель, отображающая исследуемую нами материальную среду, остается всегда гипотезой. Правдоподобность ее, согласно гносеологическому методу исследований, может быть доказана в пределе бесконечной последовательности доказательств. Одним из таких доказательств есть проверка адекватности природе, построенной на этой гипотезе модели существования материи в виде вещества.
Подводя итоги приведенных выше исследований, заметим, что эффект Черенкова-Вавилова является не просто эффектом, а законом природы превращения поступательного в волновое движение (законом генерирования электромагнитной волны в вакууме). Кроме того, согласимся также и с тем, что постоянство скорости распространения фронта волны в любой материальной среде, является тоже законом природы. Отсюда известное постулирование постоянства скорости света А. Эйнштейном теряет свой смысл, поскольку природа это постоянство скорости «ввела» в ранг закона.
Итак, в настоящей статье, из-за невозможности «математически изложить аксиомы физики» (по Д. Гильберту), т.е. создать их систему, удовлетворяющую свойствам самодостаточности в исследованиях естествознания, предложена такая система постулатов, в которой свойства вещества, являющиеся предметом исследований физики, имеют качество лемм, теорем и задач. Эта особенность новой системы позволяет раскрыть природу многих явлений, которые, по крайней мере, вот уже более ста лет являются «белыми пятнами» в физике. Создать такую систему удалось благодаря использованию, в качестве ее постулатов, законов природы, которые характерны и для вещества, и для вакуума, но не присущих только веществу. При этом принципиально по-новому показана материальность вакуума, как среды, в которой «рождается» вещество. Обращено внимание на новые законы: закон постоянства скорости распространения волны в любой материальной среде и закон генерирования электромагнитной волны в вакууме.