Аккумулирование электричества 35 страница
Теоретическое развитие, которое мы предлагаем исследовать, возникло в результате открытия радиоактивности и определения трех видов излучений из радиоактивных веществ: положительно* заряженных альфа частиц (атомы гелия), отрицательно* заряженных электронов и электромагнитного излучения. Вот то, что принималось на веру. Когда за счет радиоактивности из атома испускаются определенные частицы, они должны существовать в атоме до радиоактивного распада. Сегодня этот вывод не кажется таким очевидным, поскольку фотон излучения (который никто не считает составляющим ненарушенного атома) осознается как частица, и в процессе высоко энергетического распада из атомов наблюдается испускание целого набора странных частиц. В любом случае это не более чем допущение.
Расширение этого допущения привело к выводу, что атом – это смешанная структура, составными частями которой являются испускаемые частицы. Некоторые ранние допущения о компоновке частей обрели небольшую поддержку, но открытие в лаборатории Резерфорда, что масса атома сконцентрирована в очень маленьком объеме в центре пространства, который, по-видимому, занимает атом, привело к построению модели атома Резерфорда – прототипу атома современной физики. В данной модели атом рассматривается как миниатюрный аналог Солнечной системы, в котором отрицательно* заряженные электроны вращаются на орбитах вокруг положительно* заряженного “ядра”.
|
|
|
Цель представляемого обсуждения – определение пути, проделанного развитием теории на основе принятия данной модели атома, и демонстрация того, что ныне принятая теория на внешних границах научного знания, такая как теория, ведущая к существованию черных дыр, покоится на почти невероятной последовательности чистых допущений. Причем каждое допущение обладает конечной вероятностью, а в некоторых случаях очень большой вероятностью быть ошибочным. В целях выделения сверх избытка допущений мы будем нумеровать те, которые, как мы считаем, определенно являются звеньями цепи теоретического развития, в конце концов, приведшей к концепциям черной дыры и сингулярности.
Строя свою модель, Резерфорд принял превалирующие тогда концепции свойств электричества, включая два уже упомянутых допущения, и сохранил допущение, что атом состоит из отдельных частиц. Первому из допущений, которое он прибавил, будет присвоен номер 4. Новые допущения таковы:
(4) Атом состоит из положительно* и отрицательно* заряженных компонентов.
(5) Положительный* компонент, содержащий большую часть массы, находится в маленьком ядре.
(6) Отрицательно* заряженные электроны вращаются на орбитах вокруг ядра.
|
|
|
(7) Сила притяжения между разноименными зарядами, приложенная к движению электронов, выражается как устойчивое орбитальное равновесие.
Эта модель сразу же встретила благосклонный прием в научных кругах, но столкнулась с двумя серьезными проблемами. Первая: Известное поведение разноименных зарядов не позволяет их сосуществование на очень коротких расстояниях в атоме. Они нейтрализуют друг друга даже на значительно больших расстояниях. Достаточно странно, что такому важному положению было уделено так мало внимания. Автоматически предположили, что (8) наблюдаемое поведение зарядов не относится к данному случаю, и что гипотетические заряды внутри атома устойчивы. Проблема в том, что свидетельство либо подкрепляющее это допущение, либо опровергающее его отсутствует, поскольку внутренность атома не наблюдаема. Здесь, как и во многих других сферах современной теории, нас просят принять отсутствие опровержения за эквивалент доказательства.
Другие проблемы, с которыми сталкивалась новая теория, включали устойчивость предполагаемых электронных орбит. Здесь имел место прямой конфликт с эмпирическим знанием. Экспериментально обнаружили, что заряженные объекты, движущиеся по круговым орбитам (и, следовательно, ускоряющиеся), теряют энергию и спиралевидно движутся по направлению к центру круга. На этом основании предполагаемые электронные орбиты были бы не стабильными. Данный конфликт воспринимали серьезнее, чем другие, и он оставался источником теоретической трудности до тех пор, пока Бор не “решил” проблему с помощью другого допущения, постулируя, что составляющие атома не следуют обычным физическим законам. Он предположил, что (9) электронные орбиты квантованы и могут принимать только определенные особые значения; тем самым, он устранил спиралевидный эффект.
|
|
|
Дальнейший толчок развитию модели атома дало открытие положительно* заряженных частиц с массой, равной единице на шкале атомных весов. Сразу же допустили, что (10) частица, названная протоном, является ядром атома водорода. Это привело к дальнейшему допущению, что (11) ядра других атомов состоят из меняющегося числа протонов. И здесь, вновь, возник конфликт с наблюдением. Согласно наблюдаемому поведению заряженных частиц, протоны гипотетического ядра отталкивали бы друг друга, и ядро бы распадалось. И вновь, с целью защиты атомной модели было сделано еще одно допущение. Предположили, что (12) направленная вовнутрь “ядерная сила” (неизвестного происхождения) работает против силы отталкивания наружу и удерживает протоны при контакте.
|
|
|
Допускаемая комбинация протон-электрон быстро столкнулась с трудностями, причем одной из самых главных трудностей оказалась следующая. С целью рассмотрения разнообразия атомов и изотопов допустили, что некоторые электроны находятся в ядре – абсолютно невероятная гипотеза. Поэтому когда открыли нейтральную частицу, нейтрон, теоретики вздохнули с облегчением. Она позволяла изменение допускаемой атомной структуры в виде определения ядра как комбинации протонов и нейтронов (допущение 13). Но наблюдаемый нейтрон не стабилен, средняя продолжительность его жизни лишь около 15-ти минут. Следовательно, он не квалифицируется как возможная составляющая стабильного атома. Тогда выдвинули еще одно допущение. Предположили, что (14) обычный нестабильный нейтрон становится стабильным, если входит в атомную структуру (где, к счастью для гипотезы, невозможно обнаружить его существование).
В результате критического изучения, которому подверглась атомная модель Бора в течение следующих десятилетий, обнаружили, что данная модель в своей первичной форме несостоятельна. Тогда для исправления недостатков первичной версии предлагались разные “интерпретации” модели. Каждая из них прибавляла дальнейшие допущения к допущениям, уже включенным в формулировку Бора. Но ни одно из прибавлений не может рассматриваться серьезно в ходе обсуждаемого нами теоретического развития, поэтому они не будут приниматься в расчет в этой связи. Однако следует отметить, что все 14 допущений, определенных в предыдущих параграфах, входят в теоретическую основу каждой модификации модели атома. Таким образом, все 14 включены в допущения “атома современной физики”, невзирая на конкретно принятую интерпретацию.
Следует отметить и то, что четыре из 14-ти допущений (номера 8, 9, 12 и 14) обладают статусом, отличным от других. Это специально выдуманные допущения, непроверяемые допущения, выдвинутые чисто с целью избежать конфликтов с наблюдением или прочно установленной теорией. Типичный пример - допущение 12 о существовании “ядерной силы”. Отсутствует независимое свидетельство того, что такая сила реально существует. Единственная причина допущения ее существования – без нее не смог бы выжить обладающий ядром атом. Как объясняет один из современных учебников по физике: “Чтобы удерживать нуклоны в ядре, требуется очень большая сила притяжения”.68 То, что предлагают физики, – это извинение за неспособность ядерной теории пройти испытание на согласование с опытом. Такие приемы уклонения - не новость. В физической системе Аристотеля, которая являлась ортодоксальной точкой зрения на вселенную почти две тысячи лет, допускалось, что планеты прикреплены к прозрачным сферам, вращающимся вокруг Земли. Согласно законам движения, как они понимались в то время, такое движение не могло бы поддерживаться без непрерывного приложения силы. Поэтому Аристотель разработал прием, которым до сих пор пользуются его современные последователи - специально придуманное допущение. Он постулировал существование ангелов, толкающих планеты на соответствующие орбиты. “Ядерная сила” современной физики – точный эквивалент “ангелов” Аристотеля во всем, кроме языка.
Пользуясь преимуществом дополнительного накопленного знания, сейчас нам не трудно оценить вред допущения Аристотеля. Но следует осознать, что это иллюстрация общей тенденции. Вероятность того, что непроверяемое допущение о физической сущности или явлении – это истинное представление физической реальности, всегда низкая. Это неизбежное следствие огромного разнообразия физического существования. Если одно из непроверяемых допущений используется ad hoc, то есть придумывается специально, чтобы избежать расхождения или конфликта, вероятность правомочности допущения намного ниже.
Все эти положения относятся к вопросу, является ли современная модель атома представлением физической реальности. Мы выделили 14 допущений, напрямую вовлеченных в ход теоретического развития, приведшего к данной модели. Допущения последовательны; то есть каждое прибавляется к уже сделанным допущениям. Из этого следует: Пока каждое из них не правомочно, модель атома в ее нынешней форме не проверяема. Тогда проблема сводится к вопросу: Какова вероятность того, что все 14 допущений физически корректны?
Нам необходимо рассмотреть статус допущений в структуре научной теории. Построение физической теории – это процесс применения логики к допущениям, выведенным из опыта. Если применение идет от общего к частному, процесс называется дедукцией, относительно простой операцией. Чтобы идти от частного к общему, требуется применение индукции. Процесс индукции состоит из двух шагов. Первый: формулирование гипотезы с помощью одного из ряда средств. Затем гипотеза проверяется развитием следствий и сравнением их с эмпирическим знанием. Точная проверка затрудняется из-за огромной сложности физического существования. В этой связи следует заметить, что согласованность гипотезы с наблюдением не является проверкой. Гипотеза или ее следствия должны согласовываться с другим фактическим знанием.
Из-за затруднительности проверки пришлось воспользоваться, по крайней мере, временно, многими не полностью проверенными гипотезами. Однако важная характеристика “современной физики” – степень, с которой структура теории покоится на непроверенных и во многих случаях непроверяемых гипотезах. Гипотезы, принятые и используемые без проверки, называются допущениями. Использование допущений – приемлемая характеристика теории или построения модели. Но в свете значительной неопределенности правомочности допущений, существующей всегда, стандартная научная практика – избегание их нагромождения. Один или два шага в неизвестное считаются нормой, но подкрепление уязвимых положений обычно признается существенным еще до того, как предпринимается дальнейшее ничем не подкрепленное продвижение.
Причину легко увидеть, если мы рассматриваем способ действия вероятности правомочности. Благодаря вышеупомянутой сложности физического существования, вероятность правомочности непроверяемого допущения крайне низка. В каждом случае приходится постигать и принимать во внимание множество вероятностей. Если каждое допущение такого рода имеет шанс быть правомочным (50%), использование его в теории оправдано, по крайней мере, экспериментально. Если вводится второе непроверяемое допущение, вероятность правомочности обоих допущений становится 1:4, и использование таких допущений в качестве основы для последующего расширения теории – весьма сомнительная практика. Если прибавляется третье подобное допущение, вероятность правомочности уже 1:8; это объясняет, почему нагромождение допущений считается вредным.
Рассмотрение положений, изложенных в вышеприведенных параграфах, помещает статус ядерной теории в надлежащую перспективу. Четырнадцать шагов в темноте, которые мы определили как путь развития ныне принятой модели атома, являются беспрецедентными в физической науке. Уместно нижеприведенное утверждение Абрахама Пейса:
“Несмотря на значительные успехи, неудовлетворенность Эйнштейна остается в силе и по сей день. “Теории, связанные с наблюдениями, привели к невыносимому скоплению отдельных допущений”.69
Конечно, допущение можно обновить до статуса установленного знания посредством открытия подтверждающего свидетельства. Именно это и произошло с допущением о существовании атомов. Но ни одно из 14-ти допущений, выделенных в предыдущем обсуждении, не поднялось до статуса факта. Некоторые из них годами теряли почву под ногами. Например, как отмечалось выше, допущение, что испускание определенных частиц из атома в процессе распада указывает на существование этих частиц в атоме до распада (3), было сильно подорвано серьезным увеличением количества новых частиц, испускающихся из атомов в период высокоэнергетических процессов. Нынешнее некритичное принятие ядерной модели атома не является результатом эмпирической поддержки, а большего ознакомления, наряду с отсутствием убедительных альтернатив. Замечание Н. Р. Хансона по поводу квантовой теории, одной из производных ядерной модели атома, равно применимо и к самой модели. Он говорит, что эта теория “концептуально несовершенна” и “изобилует противоречиями”. Тем не менее, она принимается в современной практике потому, что “является единственной теорией, способной серьезно иметь дело с микро феноменами”.70
Однако в связи с исследуемым вопросом, является ли ядерная модель атома истинным представлением физической реальности, наличие или отсутствие альтернатив не имеет смысла. Ни общее признание, ни долгие годы свободы от конкуренции не имеют никакого смысла в вопросе правомочности модели. Вероятность корректности зависит от вероятности того, что каждое из 14-ти допущений, на которых она покоится, индивидуально правомочно. Даже если допущения не были бы выдуманы специально, составная вероятность, результат индивидуальных вероятностей, была бы низкой благодаря эффекту накопления. Такой ход теоретического развития является результатом того, что Эйнштейн называл “бессмысленным накоплением индивидуальных допущений”. Даже если мы предположим относительно высокую величину (90%) вероятности правомочности каждого из индивидуальных допущений, вероятность того, что конечный результат, модель атома, корректен, была бы меньше, чем 1:4. Если принять во внимание очень низкую вероятность четырех специально выдуманных допущений, очевидно следующее. Вероятность того, что ядерная модель атома - “атом современной физики” - является корректным представлением физической реальности, близка к нулю.
Такому выводу, сделанному на базе исследования основ ныне принятой модели, будут сопротивляться и, возможно, отвергнут те, кто привык доверять допущениям в научной литературе. Именно это утверждаю многие из тех, кто сыграл ведущие роли в развитии длинного списка допущений, ведущих к современной версии ядерной теории. Эти ученые знают, что построение модели в терминах электронов, движущихся на орбитах вокруг положительно* заряженного ядра, не означает, что такие сущности реально существуют в атоме или ведут себя так, как определено теорией. Например, Эрвин Шредингер подчеркивает, что модель – это “лишь ментальная помощь, инструмент мысли”71 и допускает, что на вопрос “действительно ли в атоме существуют вращающиеся на орбитах электроны, следует отвечать решительным Нет”.72 Вернер Гейзенберг, один из авторов современной версии атомной модели Бора, утверждает, что атом физиков даже не “существует объективно в том смысле, в каком существуют камни или деревья”.73 Он продолжает: “В некотором смысле, атом – это лишь символ”.9
Вышеприведенные утверждения, относящиеся конкретно к ядерной теории атома, и высказанные учеными, знающими истинный статус допущений, входящих в построение этой теории, совпадают с выводами, к которым пришли мы на основании рассмотрения вероятностей. Таким образом, самоуверенные утверждения, попадающиеся в научной литературе и допускающие, что сейчас природа структуры атома “известна”, полностью не подтверждены. Гипотеза “лишь ментальной помощи” не является представлением реальности. Теоретический ход развития, вылившийся в “символ” или “инструмент мысли” – это не исследование реального мира; это экскурсия в мир фантазии.
Обнаружение, что ядерная модель атома покоится на ложных допущениях, не обязательно обесценивает ныне принятые математические отношения, выведенные из нее или предложенные ею. Это может показаться противоречием, поскольку подразумевается, что ошибочная теория может привести к правильным ответам. Однако истина в том, что концептуальные и математические аспекты физических теорий в большей степени независимы. Как замечает Фейнман: “Каждый физик-теоретик хорошо знает шесть или семь разных теоретических представлений одной и той же физики”.74 Такой физик осознает множество разных концептуальных объяснений, согласующихся с математическими отношениями. Основная причина в том, что математические отношения обычно определяются первыми, а объяснение в форме теории развивается позже как интерпретация математики. Как отмечалось выше, в каждом случае почти всегда возможно множество объяснений. В ходе исследования, на котором базируется настоящая работа, обнаружилось, что это именно так, даже если создатели современной теории утверждают, что “другого пути нет”.
Поскольку практическое применение теории сначала математическое или количественное, можно спросить, зачем нам требуется объяснение? Почему бы просто не пользоваться математикой и не беспокоиться об ее значении? Ответ таков: Хотя установленные математические отношения могут служить конкретным целям, для которых они развиты, они не могут безопасно экстраполироваться выше сфер условий, в которых они проверены, и не вносят вклад в понимание отношений в других сферах. Наоборот, они приводят к неверным выводам и становятся барьерами на пути определения правильных принципов и отношений в связанных с ними сферах.
Именно это и произошло в результате допущений, сделанных в ходе развития ядерной модели атома. Как только допустили, что атом изначально состоит из противоположно заряженных частиц, и в терминах данной концепции разработали и выразили надежные математические соотношения, преобладающая тенденция принимать математическую согласованность в качестве доказательства правомочности, наряду с отсутствием любой серьезной конкуренции, возвысила результат множества допущений до уровня принятого факта. “Сегодня мы знаем, что атом состоит из положительно заряженного ядра, составленного протонами и нейтронами, окруженного отрицательно заряженными электронами”. Это утверждение или его эквивалент можно обнаружить почти в каждом физическом учебнике. Но любое предположение, покоящееся на допущениях, - это гипотеза, а не знание. Классификация модели, покоящейся на более дюжины независимых допущениях, в основном непроверяемых, и включающей несколько неотъемлемо сомнительных “специально выдуманных” допущений в качестве “знания” – это карикатура на науку.
Таким образом, если статус ядерной модели атома определен, не должно стать сюрпризом обнаружение, что развитие вселенной движения раскрывает следующее. На самом деле, атом обладает совсем другой структурой. Мы находим, что он состоит не из индивидуальных частиц, и в обычном состоянии не содержит электрические заряды. Новый взгляд на структуру атома выведен с помощью дедукции из постулатов, определяющих вселенную движения, и. следовательно, участвует в подтверждении теории Обратной Системы в целом. Однако в свете важного положения ядерной теории в традиционной физике желательно прояснить, что ныне принятая теория почти определенно ошибочна, на основании современного физического знания, даже без дополнительного свидетельства, представленного нашим исследованием. И что некоторые физики, наиболее активно участвующие в построении современной версии ядерной модели, соглашаются с тем, что она не является истинным представлением физической реальности. Это и есть главная цель данной главы.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 272; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!