Johann Kern, Stuttgart, jo_k@gmx.net

Преодоление немыслимого (физика немыслимого)

(Дополнение к части 1 книги [1])

Немыслимое — это констатация некоего факта, мнения о чём-то, считающегося данным человеком или всем человечеством невозможным, необъяснимым, непредставимым.  Это не абсолютная истина, а только точка зрения, фиксирующая наше познание на данный момент. Путь нашего познания лежит через преодоление непредставимого. Этот путь всегда связан с риском напрасной траты времени и средств.

1. От немыслимого до реального один шаг. Примеры явлений, казавшихся незадолго до этого немыслимыми

До Коперника считалось немыслимым, что небесные тела могут без опоры на что либо перемещаться в пространстве. Считалось, что планеты движутся по кристальным сферам. Преодоление этого мнения началось с утверждения Коперника о том, что в центре нашего мироздания находится Солнце. Его мнение позволило многое лучше и проще объяснить. Но не всё. И  по Копернику мыслимым было только круговое движение планет. Представлять себе иную форму траектории движения небесных тел не было никаких оснований. Но Кеплер вскоре установил чисто экспериментально, что орбиты планет — эллиптические. Объяснить эту форму можно было только на основании того, что между Солнцем и планетой существуют силы взаимодействия. Именно так это и объяснил Кеплер. Только после появления идеи о всемирном притяжении началось понимание того, почему траектория планет должна быть эллипсом, и что положение планеты на орбите является в достаточной мере устойчивым без наличия поверхности, на которую она бы опиралась. Гелиоцентрическая система стала понятной и представимой.

Но это всё ещё не означало, что учёный мир стал понимать, что в пространстве вокруг Земли, кроме видимых нами планет, существует множество невидимых нами из-за их небольших размеров небесных тел, вплоть до мириады совсем небольших камней, которые могут ежесекундно сталкиваться с Землёй и даже свалиться кому-нибудь на голову.  Учёные мужи, академики, ещё через 300 лет после Коперника считали немыслимым падение камней (метеоритов) с неба. «Камни не могут падать с неба!» (Парижская Академия Наук о метеоритах, 1772 г)

До изобретения пороха казалось немыслимым горение без доступа воздуха. „Летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны!“ утверждало множество людей вплоть до самого полёта братьев Райт. В этом были уверены весьма разумные и знающие люди. Например, лорд Кельвин — физик, президент Королевского Научного Общества, один из умнейших людей своего времени, заявил подобное  в 1895 г. До первого полёта братьев Райт оставалось всего несколько лет.

2. Иногда появляется необходимость утверждать непредставимое

Можно было бы сказать, что люди не верили в возможность создать летательный аппарат тяжелее водуха из-за нехватки знаний. Но как можно было сказать подобное о лорде Кельвине? Ведь нельзя человека упрекнуть в незнании того, что будет кем-то придумано завтра. Наверное лучше объяснить это тем, что у людей не хватает фантазии представить себе нечто необычное, неизвестное ему в данный момент.

Если кто-то назовёт нечто немыслимым (невозможным), ("Быть этого не может!"), то никак нельзя ответить, что это мнение основано на незнании или недостатке фантазии, если не можешь привести факта возможности этого явления.

Когда Демокрит сказал, что весь мир состоит из атомов и пустоты, это было для всех настолько непредставимым, что Аристотель даже велел своим сторонникам скупать его произведения и уничтожать их. Эта мысль Демокрита оставалась недоказанной более 2000 лет. Только в наше время эту его мысль стали называть пророческой, его сторонниками стали все люди, интересующиеся естествознанием. Но высказать мысль, которая всем кажется непредставимой, всегда будет непросто. И тут никак нельзя сослаться на Демокрита, как на пример, достойный повседневного подражания.

С необходимостью защищать непредставимое я столкнулся после публикации монографии [1], в которой утверждал, что частицы некоего потока (своего рода эфира), могут проходить сквозь тело одного вида заряда, но должны отражаться от тела противоположного заряда. Только в этом случае можно было объяснить то, что взаимодействие подобных частиц с элементарными зарядами приводит к тому, что одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, а заряды противоположного знака притягиваются. Совершенно естественно, что некоторые мои читатели стали уверять, что подобное в принципе невозможно.

У меня был, по существу, единственный подобный пример. Частицы света проходят через некоторые тела, а от других отражаются. Я исходил из того, что частицы указанного потока более неуловимы, чем частицы самого света, а потому могут обладать подобными свойствами.

Элементарные частицы, электрон и протон, настолько малы, что мы до сих пор воспринимаем их в виде шариков. Частицы потока, которые должны были взаимодействовать с ними и вызывать силы притяжения или отталкивания, на много порядков меньше электрона и протона. Естественно, они также предполагались имеющими форму шариков. Одни шарики могут отражаться от других, это ясно. Но как они могут проходить сквозь другие?!

Возражения моих оппонентов я считал не совсем уместными уже по той причине, что в соответствии с существующей электростатикой подобные потоки надо предполагатьвыходящими из одних зарядов и входящими в другие. Чем это не прохождение через тело заряда? По моим предположениям, объясняющим возникновение сил взаимодействия зарядов, частицы потока могут проходить через один из видов заряда, но хотя бы не должны скапливаться в теле заряда.

Одним словом, я считал, что в существующей ситуации вполне имел право сделать подобное предположение относительно свойств частиц потока. Но, тем не менее, я бы с огромным удовольствием воспринял известие о наличии примера, в котором одно твёрдое тело может проходить сквозь другое твёрдое тело. Но в то время я, также как и мои оппоненты, был абсолютно убеждён в том, что привести подобный пример на основе известных макротел невозможно, и, разумеется, мне и в голову не приходило искать подобную возможность.  Конечно, подобное желание было бы столь же наивно, как и ожидание чуда, казалось мне.

3. Непредставимое становится частично представимым

И вот, представьте себе, буквально на днях я нашёл нечто похожее на подобный пример. Я подумал о том, что шпилька, имеющая внешнюю резьбу, может проходить через гайку, имеющую соответствующую внутреннюю резьбу (см. рис. 1).

Рис. 1.

При этом, конечно, и шпилька и гайка имеют однонаправленную резьбу, например, правую. А если мы теперь представим гайку с такой же, но левой резьбой, то через неё шпилька с правой резьбой не пройдёт. (Для «скоростного» прохождения через тело можно при этом представить резьбу очень крутой, почти параллельной оси симметрии шпильки или гайки).

Это, естественно, очень грубая, но, тем не менее, аналогия. И шпилька и гайка — это твёрдые тела. Но через одну гайку шпилька проходит, а через другую — нет. Как раз то, что требуется. А всё-то различие — левая и правая резьба.

В необходимом направлении сделан очень маленький, но всё-таки шаг. Но, разумеется, моим оппонентам по данному вопросу я бы этот пример демонстрировать не стал. Уже хотя бы потому, что частица потока должна проходить через элементарный заряд в любой точке и в любом направлении. А здесь ни то, ни другое явно не предвидится.

И тут я вспомнил, что однажды уже находился гораздо ближе к желаемому, хотя в тот момент совсем не подумал об этом. Это произошло при написании статьи [2], в которой я говорил о том, что слинки, замкнутое в тороид (рис. 2) и натянутое на скалку, может спокойно проходить через точно такое же слинки, при условии, что у них одинаковое число и направление витков.

Рис. 2

Естественно, что через слинки может проходить и короткая пружина, имеющая небольшое число витков (рис. 3).

Рис. 3.

Разумеется, при условии, что у них одно и то же направление навивки, например, правое.

Если же виток будет иметь противоположное направление навивки, левое, то он сквозь слинки пройти не сможет. Более того, так как и те и другие витки обладают упругостью, то виток, при наличии скорости, «отразится», будет отброшен назад.

Это уже куда лучше примера по рис. 1. Мы видим здесь уже гораздо лучшее приближение к желаемому. Одиночный виток (пусть такую форму будет иметь частица потока одного рода) может пройти сквозь слинки (тело заряда) практически в любом месте, или же, при другом направлении навивки (частица потока другого рода) в любом месте будет отброшена назад. Но аналогия ещё не полная. При другом направлении скорости виток уже не сможет проскочить (пролететь) сквозь слинки. Но, тем не менее, мы наблюдаем значительный прогресс.

Интересно ещё другое. Слинки одного направления навивки можно считать за модель электрона, а слинки другого направления — за модель протона. При этом модель электрона не сможет пройти сквозь модель протона. Они просто упрутся друг в друга. Учитывая, что радиус витков имеет некоторую величину, мы можем утверждать, что эти модели не могут бесконечно сблизиться. В момент касания этих моделей перестанет действовать закон Кулона. То есть, сила взаимодействия между ними (между электроном и протоном) не сможет возрастать до бесконечности. А это тоже своего рода шаг вперёд. В физике, как известно, ничто не бывает бесконечно большим или бесконечно малым. Такое придумывают только математики.

Хотя данный пример обладает многими из требуемых свойств, он приводится только как пример того, как быстро может поменяться мнение о мыслимом (возможном) и немыслимым (невозможным). Но, к сожалению, из этого нельзя делать вывод о том, что всё дело только в дополнительных крупинках знания, и тогда всё мыслимо, всё возможно.

Например, мыслимо ли движение космического корабля со скоростью более скорости света? При этой скорости любая встречная крупинка может стать гибельной. Но можем ли мы её во время обнаружить, чтобы уклониться от неё или отбросить в сторону? Ведь локация связана со световой скоростью. Сигнал же должен пройти туда и обратно. А если ещё и вспомнить, что чувствительность любой системы обнаружения ограничена, то гарантировать безопасный полёт кажется абсолютно непредставимым.

Итак, можно ли представить космический корабль, несущийся со скоростью, близкой к световой или даже превышающий скорость света? Решающим ответом может стать величина вероятности гибели от встречных частиц. Ведь и сегодняшние космические аппараты не застрахованы от гибели из-за различных аварийных ситуаций.

4. Задача Резерфорда и модель атома

Обратим теперь внимание на то, что слинки в основном состоит из «пустоты». На единицу объёма приходится (может приходиться) совсем немного проволоки. Не кажется ли вам, дорогие читатели, что мы нашли ещё одно решение «задачи Резерфорда» [3] - получить схему пустого атома? Резерфорд тогда нашёл единственное решение — электрон движется вокруг ядра. Но это решение ему явно не очень нравилось. Целых два года он не решался его опубликовать.

Таким образом, гоняясь за одним зайцем, мы неожиданно напали на след другого. Оказывается, получить модель пустого атома можно безо всякой динамики, без вращения электрона вокруг ядра, без необходимости подражать в микрокосме макрокосму. Разумеется, мы при этом не пытались получить все необходимые свойства атома. Но ведь и Резерфорд их не получал. Он решал только задачу огромной пустоты атома. Решил ли он её?

Попробуйте-ка с помощью модели Резерфорда представить обычный газ внутри напёрстка. Оттуда будет слышно не мелодичное пение докоперниковских кристальных сфер, а сплошной зубовный скрежет непрерывно сталкивающихся электронов как друг с другом, так и с ядрами атомов. Увы, без катастрофических последствий нельзя все звёздные системы галактики поместить внутри солнечной системы. Тем более, что газ внутри напёрстка был бы подобен не одной, а тысячам галактик. Но очень скоро этот газ перестал бы быть газом, т. к. Резерфорд (а за ним и Бор) никому не рассказал, как можно оторвать электрон, прилипший к ядру.

Собрание же разнородных слинков, как левой, так и правой навивки, будет вести себя внутри напёрстка вполне мирно.

В частях 3 и 4 монографии [1] уже была решена проблема устойчивой модели атома. При её создании учитывалась не только необходимость получения спектра излучения водорода, но и необходимость объяснения химических свойств атомов и молекул. Оказалось, что в этом случае надо уйти от представления электрона и протона в виде шариков. Как они ни малы по размерам, они всё-таки должны обладать индивидуальными формами, некоторой конструкцией. Но этим, конечно, не исчерпываются требования к элементарным частицам. В модели атома по монографии [1] учтены только некоторые свойства известных нам веществ. Эти свойства очень многообразны.  Мы должны себе ещё многое представить из того, что нам в данный момент кажется непредставимым, чтобы создать такую модель атома, из которой следовало бы всё многообразие свойств различных веществ нашего мира. Объяснять макромир с его известными нам свойствами, надо только исходя из свойств микромира. Эти две задачи надо решать одновременно.

Литература

1. РАЗГАДКА ВЕЧНЫХ ТАЙН ПРИРОДЫ

2. Набросок наглядной модели атомного ядра

3. Трансмутация химических элементов - удар по общепринятой теории атома начала 20-го века