Базовые математические отношения 5 страница
Несмотря на то, что физические наблюдения не дали определенного ответа на вопрос о структуре базовой единицы физической материи, физического атома, а эксперимент раскрывает новые факты, и происходит почти непрерывный пересмотр господствующих идей по этой теме, мы точно знаем структуру теоретического атома. Потому что существование и свойства этого атома являются следствиями, выведенными из базовых постулатов посредством логических процессов.
Ввиду того, что теоретические допущения ясно определены, а следствия разработаны посредством здравых логических и математических конструкций, выводы, сделанные в связи с материей, её структурой, свойствами и всеми другими характеристиками теоретической модели вселенной, недвусмысленны. Конечно, всегда существует вероятность, что в цепь рассуждений вкралась ошибка, особенно если цепь вопросов очень длинная. Но помимо этой вероятности, минимальной на ранних этапах развития, нет сомнения в истинной природе и характеристиках любой сущности или явления, возникающих в результате развития.
Такая определенность невозможна в случае любой теории, содержащей эмпирические элементы. Теории такого вида, категории, включающие все существующие физические теории, никогда не бывают постоянными; они всегда подвергаются изменению в результате открытий экспериментов. Например, с того времени, когда её впервые сформулировали Резерфорд и Бор, популярная ныне теория структуры атома подверглась длинному ряду изменений, и нет уверенности в том, что модификации подошли к концу. Напротив, общее признание слабости теории в её нынешнем виде стимулировало интенсивный поиск способов и средств для приведения её в точное соответствие с реальностью; и современная литература полна предложений по пересмотру.
|
|
|
Когда теория включает эмпирический компонент, как все современные физические теории, любое увеличение наблюдаемого и экспериментального знания об этом компоненте меняет смысл теории, даже если слова остаются одними и теми же. Например, как указывалось раньше, некоторые недавно открытые явления в субатомной области, когда материя превращается в энергию и наоборот, радикально изменили статус традиционной теории атомного ядра. Базовая концепция вселенной материальных “вещей”, под которой тысячелетиями подписывалась физическая наука, требует, чтобы атом состоял из элементарных единиц материи. Современная теория атома, состоящего из протонов, нейтронов и электронов, основана на допущении, что они являются “элементарными частицами”, то есть, неделимыми и неменяющимися базовыми единицами материи. Экспериментальные открытия, что эти частицы являются не только взаимозаменяемыми, но и подвергаются сотворению из не-материи и преобразованию в не-материю, превратили то, что прежде было достоверной (даже если в чем-то странной) теорией, в теорию внутренне противоречивую. В свете нынешнего знания атом просто не может состоять из “элементарных частиц” материи.
|
|
|
Некоторые ведущие теоретики уже осознали тот факт, что ищут нечто, чем можно заменить элементарную частицу как базовую единицу. Гейзенберг предлагает энергию:
“Энергия… является фундаментальной субстанцией, из которой состоит мир. Материя возникает тогда, когда энергия субстанции превращается в форму элементарной частицы”.26
Но он признается в отсутствии идеи о том, как энергия может превращаться в материю. Он говорит, что “это должно определяться фундаментальным законом”. Гипотеза Гейзенберга – шаг в правильном направлении, потому что он отказывается от бесплодного поиска “неделимой частицы” и осознает, что должно существовать нечто, болеё базовое, чем материя. Он довольно критичен к непрекращающейся попытке внесения в отображение реальности чисто гипотетического “кварка”:
“Боюсь, сегодня гипотеза кварка не принимается всерьез даже её сторонниками. Вопросы, связанные со статистикой кварка, силами, удерживающими их вместе, причиной, почему кварки никогда не наблюдаются в виде свободных частиц, сотворением пар кварков внутри элементарных частиц, остаются более или менее неопределенными”.27
|
|
|
Гипотеза, выдвигающая энергию в качестве фундаментальной сущности, не может устоять под напором критического анализа. Её пагубный недостаток в том, что энергия – это скалярное качество, она просто не обладает гибкостью, требующейся для объяснения бесконечного разнообразия физических явлений. Неадекватность преодолевается совершением шага вперед и определением движения как базовой сущности, поскольку движение может быть направленным (векторным). Прибавление характеристики направленности к положительным и отрицательным величинам, являющимся единственными свойствами скалярных качеств, открывает дверь к бесконечному разнообразию явлений, характеризующих физическую вселенную.
Также следует осознать, что теория композитного типа, то есть, обладающая и теоретическим, и эмпирическим компонентом, всегда подвергается пересмотру или модификации. По существу, при желании, её можно изменить. Например, теория атомной структуры – это просто теория атома и нечего больше. И если она меняется, как это произошло, когда гипотетические составляющие ядра были заменены с протонов и электронов на протоны и нейтроны, это не повлияло на другую область физической теории. Даже когда обнаружилась целесообразность постулирования, что атом или одна из его гипотетических составляющих не согласуется с установленными законами физической науки, обычно не считается, что законы неверны, просто они не применимы к конкретному случаю. Тот факт, что пересмотр влияет лишь на очень ограниченную область, практически развязывает руки в совершении изменений, и теоретики вовсю пользуются предоставленной свободой.
|
|
|
Уязвимость произвольных и вынужденных изменений неизбежна до тех пор, пока состояние теории пребывает на той стадии, когда такие сложные концепции, как “материя”, считаются неподдающимися анализу, и, поэтому к ним следует относиться как характеризующими все теории. Отсюда, первое положение, которое следует подчеркнуть в начале описания новой теории, основывающейся на концепции движения мироздания, СТОВ (как она называется) не является композитной теорией обычного типа. Это чисто теоретическая конструкция, не включающая в себя ничего из эмпирической природы.
Поскольку все выводы, сделанные в результате теоретического рассмотрения, целиком и полностью выводятся из базовых постулатов посредством логических и математических построений, система теории абсолютно жесткая. Это положение следует ясно осознать перед тем, как последует любая попытка развития деталей теории далее. Она не подвергается никакому изменению или корректировке (кроме исправления сделанных ошибок и распространения теории на ранее не рассмотренные области). Как только были сформулированы постулаты, полностью определился характер получающейся теоретической модели мироздания, вплоть до мельчайших деталей. Согласно постулатам, это происходит просто потому, что движение, на котором строится мироздание, обладает конкретными вытекающими свойствами, должны существовать материя, излучение, гравитация, электрические и магнитные явления и так далеё, а их физическое поведение должно следовать определенным конкретным паттернам.
Помимо имманентной негибкости (чисто теоретический результат, который обосновывается конкретными выводами, полностью согласующимися с наблюдением, или, по крайней мере, не противоречащими любым определенно установленным фактам), СТОВ обладает универсальной применимостью. Это первая теория такого рода, которая когда-либо была сформулирована; первая теория, которая выводит явления и связи всех подразделений физической активности из одних и тех же базовых допущений. Впервые в истории науки имеётся доступная теоретическая система, удовлетворяющая критерию, выраженному Ричардом Шлегелем в следующем утверждении:
“В значимом смысле, идеал науки – это единый набор принципов или ряд математических уравнений, из которых может быть выведен весь громадный процесс и структура природы”.28
Ни одна из предыдущих теорий не охватывала больше, чем небольшую часть всей области. Современная структура физической мысли состоит из массы отдельных теорий, небрежно подогнанных друг к другу, а во многих случаях реально конфликтующих друг с другом. Каждая из отдельных теорий обладает своим набором базовых допущений, из которых стремится вывести связи, относящиеся к определенным видам явлений. Теория относительности обладает одним набором допущений и применяется к одному виду явлений. Кинетическая теория обладает другим набором допущений и применима к другому виду явлений. Теория атомного ядра обладает своим набором допущений и своей областью применения, и так далеё. И вновь, цитирую Ричарда Фейнмана:
“Вместо того чтобы сказать, что такое физический закон, я вынужден говорить о вещах, общих для разных законов; мы не понимаем связи между ними”.15
Болеё того, каждая из множества теорий требует не только формулирования определенного набора базовых допущений, созданных для подгонки к конкретной ситуации, но и считает необходимым введение в теоретическую структуру ряда наблюдаемых сущностей и явлений, принимая на веру их существование и принимая их как “данные” настолько, насколько этого требует теория.
СТОВ заменяет множество отдельных теорий и вспомогательных допущений на полностью интегрированную структуру, целиком и полностью выведенную из одного набора базовых допущений. Статус этой системы как общей физической теории – не вопрос мнения; это объективный факт, который легко проверяется теоретическим анализом. Такой анализ получит детальные выводы во всех основных областях физики, дедуктивно из постулатов системы, без привлечения каких-либо дополнительных или вспомогательных допущений, и без всякого эмпиризма. Новая теоретическая структура не только охватывает область, в которой применимы традиционные физические теории, но и предлагает ответы на основные физические вопросы, с которыми не способны справиться теории, основанные на концепции “материи”. Она расширяет рамки физической теории настолько, что способна иметь дело с теми последними открытиями в экспериментах и наблюдениях в отдельных областях науки, которые так сбивают с толку тех, кто пытается понять их в контексте ранее существующих идей.
Конечно, развитие теории еще не достигло той стадии, когда учтена каждая деталь физической Вселенной. Такое положение не будет достигнуто еще долго, если вообще будет достигнуто когда-либо. Однако теория продвинулась достаточно далеко для того, чтобы пренебречь вероятностью ее неспособности иметь дело с оставшимися деталями, и что, по своей сути, СТОВ является общей физической теорией.
Ключевая важность статуса общей физической теории состоит в том, что построить неверную общую физическую теорию невозможно. На первый взгляд, такое утверждение может показаться абсурдным. Представляется почти самоочевидным: если от теории не требуется адекватности, не должно быть никакого серьезного препятствия для конструирования произвольной теории в произвольной предметной области. Но даже без детального рассмотрения содержания общей физической теории, изучение имеющегося опыта покажет, что произвольные теоретические импровизации в общем случае некорректны. Создание общей физической теории было первичной целью науки три тысячи лет; на выполнение этой задачи ушло огромное количество времени и усилий, без какого-либо успеха. Неудача не связана с получением неверных ответов; теоретикам просто не удалось создать никакой единой теории, которая давала бы ответы вообще, верные или неверные, на горсть более чем из миллиона вопросов, на которые должна отвечать общая физическая теория. Долгий период неудач в поисках корректной теории понятен. Область, которую должна охватывать общая теория, настолько огромна и крайне сложна, что тысячелетия неудач в построении общей теории как таковой объяснимы лишь на основе того, что имеется причина, почему неверная теория не могла быть построена.
Эту причину легко понять, если тщательно рассмотреть суть задачи. Построение общей физической теории аналогично задаче расшифровки очень длинного закодированного послания. Если закодированное послание невелико – несколько слов или предложение – возможны альтернативные интерпретации, любая или все они могут быть неверными. Но если послание очень длинное, уместной аналогией с предметом обсуждения общей физической теории была бы целая закодированная книга. Существует лишь один способ извлечь смысл из каждого параграфа – найти ключ к шифру. Тогда, когда послание, наконец, расшифровано, каждый параграф понятен, очевидно, что открыт единый ключ к шифру. Вероятность существования альтернативного ключа – другого набора значений для разных используемых символов, придававшего каждому из тысячи предложений послания другое значение, понятное, но ошибочное, нелепа. Поэтому, можно определенно констатировать, что неверный ключ к шифру невозможен. Корректная общая теория мироздания – ключ к шифру природы. Как и в случае с шифром, неверная теория может предоставить внушающие доверие ответы лишь в очень ограниченной области. И общей теорией может быть лишь верная теория, теория, способная давать объяснения существованию и характеристикам всего громадного разнообразия физических явлений. Следовательно, как и неверный ключ к шифру, неверная общая теория невозможна.
Процедура проверки надежности теории в целом, демонстрирующая то, что это и есть общая физическая теория, не устраняет необходимости проверки составляющих теории в отдельности. Непохоже, что люди, принимающие участие в процессе детализации теории, совершат какие-то ошибки. Сам факт, что отдельные заключения получены общим корректным расширением структуры теории, подводит прочный фундамент под надежность, фундамент, который не может быть ослаблен ничем другим, кроме определенного и убедительного свидетельства противоположного. Отсюда, поскольку выводы получены в ходе развития теории, не обязательно предъявлять доказательство, что они верны, или спорить с тем, что они вернее выводов любой конкурирующей теории. Все, что требуется, - показать, что эти выводы не противоречат любым определенно установленным фактам.
Признание этого положения существенно для полного понимания материала, представленного на последующих страницах. Несомненно, многие люди заявят о том, что они считают аргументы в пользу некоторых ныне принятых идей более убедительными, чем в пользу выводов, следующих из СТОВ. Бесспорно, такие реакции неизбежны, поскольку будет сильна тенденция, рассматривать эти выводы в контексте современной мысли, базирующейся на неразумной концепции вселенной-материи. Но такие мнения не существенны. Там, где можно показать, что заключения правомерно получены из постулатов системы, они участвуют в доказательстве соответствия структуры теории в целом, доказательстве, установленном двумя независимыми способами: (1) демонстрацией, что это общая физическая теория, и что неверная общая физическая теория невозможна; и (2) демонстрацией, что ни один из надежных выводов из постулатов теории не противоречит любой достоверной информации, полученной в результате наблюдения или эксперимента.
Второй способ проверки аналогичен способу, которым мы пользуемся для подтверждения точности карты, созданной на основе аэросъемки. Традиционный способ создания карты включает сначала, ряд исследований, затем критическую оценку сообщений, представленных исследователями, и, наконец, составление карты на основе тех сообщений, которые географы считают самыми надежными. Аналогично, в области науки исследования, выполненные с помощью эксперимента и наблюдения, сообщают о находках и выводах, основанных на этих находках. Сообщения оцениваются научным сообществом, и те, которые признаются точными, прибавляются к научной карте, принятому объему фактического и теоретического знания.
Но, традиционный способ составления карты – не единственный метод, с помощью которого может создаваться географическая карта. Например, мы можем воспользоваться фотографированием и получить представление обо всем регионе одной операцией и единственным процессом. В любом случае, предлагаем ли мы карту, составленную традиционным способом, или карту, полученную методом фотографирования, нам захочется проверить точность карты, прежде чем воспользоваться ею в любых важных целях. Но вследствие разницы в способе составления карты, в обоих случаях природа тестов будет разной. При проверке карты традиционного вида у нас нет иного выбора, кроме как проверять каждую значимую характеристику карты отдельно, поскольку, не взирая на относительно небольшое количество взаимосвязей, каждая характеристика независима. Проверка расположения, указанного для горы на одной части карты, ни в коем случае не гарантирует точности положения, указанного для реки на другой части карты. Единственный способ проверки положения, указанного для реки, - сравнение того, что мы видим на карте, с другой доступной информацией. И поскольку сопутствующих данных часто не достаточно, или они полностью отсутствуют, особенно рядом с границами знания, проверка карты в географии или науке - преимущественно вопрос верности суждения, и в лучшем случае, конечный вывод может быть не более чем пробным.
С другой стороны, в случае карты, сделанной с помощью аэрофотосъемки, каждый выполненный тест является проверкой надежности процесса, и любая проверка индивидуальной характеристики просто случайна. Если имеётся хотя бы одно место, где объект, определенно видимый на карте, пребывает в конфликте с чем-то известным как прочно установленный факт, этого достаточно для указания на неточность процесса и оправдания решения об отказе от этой карты. Но если конфликт не обнаружен, факт, что каждый тест является проверкой процесса, означает следующеё: каждый выполненный тест без обнаружения расхождения уменьшает вероятность существования расхождения где-либо на карте. Посредством выполнения достаточного количества и разнообразия тестов, оставшаяся неопределенность может быть уменьшена до такой степени, что ею можно пренебречь, тем самым определенно установив точность карты в целом. Вся операция проверки карты такого вида сводится к чисто объективному процессу, в котором характеристики, определенно видимые на карте, сравниваются с фактами, точно установленными другими средствами.
В процессе проверки следует соблюдать одну важную предосторожность: серьезно позаботиться о достоверности фактов, используемых для сравнения. Нет оправдания выводам, построенным на чем-то кроме достоверного знания. При проверке точности карты, созданной с использованием аэрофотосъемки, мы осознаем, что не может отказаться от карты только потому, что местонахождение озера, указанное на карте, конфликтует с местом, где, мы думаем, должно находиться озеро. В этом случае ясно: пока мы действительно не знаем, где находится озеро, у нас нет правомерного основания, спорить с местонахождением, указанным на карте. Также, мы осознаем: нет необходимости уделять внимание пунктам такого рода; тем, в которых мы не уверены. Имеются сотни, возможно, тысячи характеристик карт, о которых у нас есть достоверное знание, намного большее, чем требуется в целях сравнения. Поэтому нам не требуется рассматривать те характеристики, в которых присутствует любая степень неопределенности.
Поскольку СТОВ является полностью интегрированной структурой, полученной с помощью целостного процесса - из одного набора допущений – её можно проверить так же, как и карту, созданную с помощью аэрофотосъемки. Она уже прошла такую проверку; то есть, теоретические выводы сравнивались с наблюдаемыми фактами в тысячах индивидуальных случаев, охватывающих почти все основные области физической науки, и не было выявлено ни одного определенного несоответствия. Будьте уверены, эти выводы расходятся со многими ныне принятыми идеями. Но во всех подобных случаях можно продемонстрировать, что многие нынешние взгляды не являются достоверным знанием. Это либо выводы, основанные на неадекватных данных, либо являющиеся допущениями, экстраполяциями или интерпретациями. Как и в аналогичном случае с картой, сделанной посредством аэрофотосъемки, конфликты с тем, что думают ученые, не значимы. Единственные конфликты, существенные для проверки надежности теоретической системы, - это конфликты с тем, что ученые знают.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 285; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!