Естествознание: Курс лекций

О.Е. Акимов

Лекция 2. Новый взгляд

Каково же было мое разочарование, когда я, заподозрив неладное, провел в поточной аудитории контрольную работу-летучку на тему: «Почему зимой холодно, а летом жарко? (Объяснить с точки зрения пространственного расположения Земли относительно Солнца)». Из полсотни студентов ни один не дал правильного ответа, хотя контрольная проводилась сразу же вслед за рассказом о трех законах Кеплера и устройстве Солнечной системы. Прямого ответа на поставленный вопрос я на лекциях не давал, но всякий природовед знает, что тема, затрагиваемая в моем вопросе, рассматривается где-то в начальных классах средней школы; в школьных учебниках можно найти соответствующий разъясняющий рисунок. Незнание ответа на этот вопрос, кажется, вызвано патологическим отклонением в образовании или в расстройстве психических функций, ответственных за воображение и представление. Но тестируемые мною студенты не были набраны из школ для умственно отсталых детей; это были вполне нормальные дети.

Объяснения я ожидал получить примерно следующие: летом земная ось к плоскости орбиты находится под острым углом по направлению к светилу, и Северное полушарие за счет более прямого светового потока получает больше тепла, чем Южное; зимой же, наоборот, световой и тепловой поток по сравнению с летним временем в Северном полушарии уменьшается, так как угол наклона оси к линии Земля — Солнце становится тупым. Я не ждал от студентов знания конкретных вещей, например, они вовсе не обязаны были помнить угол наклона земной оси к плоскости эклиптики, который составляет 66°. Но то, что зимой день короче и Солнце над горизонтом в полдень поднимается невысоко, а летом, наоборот, светлое время суток увеличивается, лучи света падают под более прямым углом к поверхности и Земля, где мы живем, прогревается лучше, они все хорошо должны помнить. Далее нужно было связать эти факты с некой пространственной моделью годового обращения Земли вокруг Солнца. Я просил, если студенту покажется это более удобным, не стесняться привести соответствующий рисунок. Однако ничего подобного не произошло.

В большинстве полученных мною рисунков светило помещалось в один из фокусов эллипса орбиты Земли, а поясняющая надпись гласила: «Летом Солнце ближе к Земле и, следовательно, поверхность ее прогревается больше; зимой оно дальше от нее и поверхность Земли прогревается меньше». Было много рисунков, на которых Солнце помещалось в самый центр эллипса, тогда по той же логике выходило, что в году два лета и две зимы. Столь ошибочного пространственного представления у такой массы студентов я не ожидал получить. Я объяснил им, почему зимой холодно, а летом жарко. На рисунке же показал положение земной оси в крайних точках зимнего и летнего солнцестояния, которые наступают 22 декабря и 21 июня, и потом все вместе мы вспомнили даты весеннего и осеннего равноденствия: 21 марта и 23 сентября соответственно. Непосредственно из рис. 2.1 видно, что в дни равноденствия продолжительность дня и ночи будет одинаковая.

Немало удивившись ответам студентов, я вдогонку к первому задал им второй вопрос. Раз Земля движется по эллиптической орбите вокруг Солнца, которое находится в одном из фокусов, то не укажут ли они мне, какая из четырех названных календарных дат ближе всего к моменту времени, когда расстояние между Солнцем и Землей минимально и, значит, Земля в целом получит чуть больше тепла?

Рис. 2.1. Неодинаковое освещение полушарий Земли в течение года

И вновь я услышал неправильный ответ: студенты дружно назвали дату 21 июня. Когда я сказал им, что это неверно, они начали гадать. Я попросил подумать до конца лекции и обосновать свой ответ, исходя из календарных сроков. В конце лекции я вернулся к вопросу, но и через час с лишним никто из них не дал правильного ответа. Тогда я пообещал поставить пятерку тому, кто к следующей лекции, т.е. через неделю, правильно назовет дату наибольшего сближения Земли и Солнца и даст этому объяснение. Прошла неделя и я, уже в который раз, не услышал вразумительного ответа. Кто-то вычитал, что ближе всего Солнце к Земле будет 22 декабря, при этом он ссылался на какую-то книгу, как на доказательство. Я не принял у него этот ответ и пятерки не поставил, потому что требовал разъяснений по существу природного явления, а не простой ссылки на авторитет печатного слова; в книге, однако, никаких разъяснений не делалось, как заявил этот студент.

Дело кончилось тем, что я принес с кафедры календарь за 1996 год и мы стали отсчитывать дни летнего полупериода с 21 марта по 23 сентября; у нас получилось 186 дней. Потом посчитали зимний полупериод и у нас вышло 179 дней. «Так, — торжественно произнес я, — летний полупериод длится на неделю дольше зимнего! Теперь понятно, когда Солнце ближе к Земле?» Но увы, студенты безмолвствовали; они не в состоянии были увязать элементарные факты с тем интеллектуальным багажом, который они получили в школе и институте; они не могли как следует, в деталях представить движение планеты вокруг нашего светила. Между тем ответ очень прост: чем ближе Земля подходит к Солнцу, тем выше ее скорость на орбите (v_зимняя > v_{средняя}), следовательно, время в пути окажется меньшим; это соответствует зимнему годовому полупериоду; и наоборот, чем дальше Земля от Солнца, тем меньше ее скорость на орбите, т.е. v_летняя < v_{средняя}, и время прохождения второй половины эллипса окажется на неделю дольше, что отвечает летнему полупериоду. Точные сроки времен года следующие: весны — 92,8 суток, лета — 93,6, осени — 89,8 и зимы — 89,0 суток. Таким образом, мы обосновали дату 22 декабря как момент времени, когда Земля ближе всего находится к Солнцу.

Мне кажется, студенты XIX столетия, когда господствовала классическая физика Ньютона, легко могли представить себе неравномерное движение небесного тела по орбите, которое в этом смысле напоминает движение маятника. Еще я говорил студентам о далеких временах, когда люди верили в языческих богов. Я просил их войти в положение наших предков, живших в этих холодных северных широтах в первобытные времена. С каким трепетом наблюдали они за Солнцем, Луной и звездами, пытаясь предсказать, через сколько дней начнется потепление и можно будет сеять хлеб. Сидя в темноте и холоде, люди 22 декабря начинали праздновать наступление времени, когда светлое время суток увеличивалось, а температура окружающего воздуха постепенно становилась все выше и выше. Впоследствии наступление «Нового года» естественным образом соединилось с самым радостным праздником христиан, с Рождеством Христовым, и, видимо, это совпадение произошло не случайно. Дни равноденствия почти у всех народов также отмечаются праздниками, аналогичными христианским Пасхе и Масленице. Январский счет был введен указом Петра I от 1700 г. До него на Руси (да и в Западной Европе) счет лет велся от сотворения мира, т.е. за 5508 лет до Р.Х., причем первым месяцем до 1343 г. считался март, после указанного года — сентябрь. Названия четырех месяцев обозначают порядковые числительные: сентябрь (седьмой), Октябрь (восьмой), ноябрь (девятый) и декабрь (десятый), значит, январь — одиннадцатый, февраль — двенадцатый, а март был первым месяцем года.

Я рассказал студентам о могильнике, найденном в Ирландии близ Дублина (Нью-Грейндж), время постройки которого относится к 3300 г. до Р.Х. Могильник представляет собой насыпь округлой формы размерами 80 м в поперечнике и 10 м высотой. Внутри насыпи имелся коридор, длиной в 20 м, заканчивающийся небольшой комнатой, где находилось захороненное тело. На каменных стенах комнаты непосредственно около захоронения были нанесены узоры спирального и ромбического вида. Вход в коридор был долгое время завален землей, но когда-то, сразу после постройки сооружения он представлял собой величественное зрелище. К входу вела 30-метровая каменная дорожка, аккуратно обложенная с обеих сторон стенами, сложенными из горного хрусталя (кварца). В утренних лучах солнца хрусталь блестел и переливался всеми цветами радуги. При входе на дорожку была установлена огромная каменная глыба, украшенная тонкой резьбой, которая до сих пор считается вершиной неолитического искусства. Коридор и все сооружение было построено так, чтобы точно в день зимнего солнцестояния, т.е. 22 декабря, лучи восходящего солнца, пройдя внутренние помещения, упали на стену усыпальницы и осветили захороненное тело. «Теперь, — говорил я студентам, — вы можете себе представить значение этого дня для наших с вами предков, жизнь которых почти целиком зависела от положения светила над горизонтом!»

Еще приведу один вопиющий случай. На своих лекциях я часто выступал против астрологии, алхимии, хиромантии, мистики, магии, а также различных форм «анормальной» и «паранормальной» науки, в частности, телепатии. Но вот однажды, в конце лекции, я решил разыграть своих студентов. Сначала я задал вопрос аудитории: знает ли она, что такое телекинез. После того, как студенты дали этому слову толкование, которое заключается в способности человека усилием своей мысли перемещать в пространстве материальные предметы, я поведал им свою тщательно скрываемую от всех «тайну». Я сказал им, что будто ладони моих рук излучают особое биологическое поле, которое способно сообщать движение небольшим предметам, а тыльная сторона ладони может затормозить это движение. Конечно, мне не под силу сдвинуть книгу со стола, она слишком тяжела и велико ее трение о стол, говорил я, но легким телам, свободно подвешенным на нити, я мог бы сообщить колебания.

После этих слов я попросил двух студентов подержать в натянутом состоянии заранее приготовленную мною прочную нить, куда я привязал два одинаковых маятника, использовав в качестве грузил обычные мелки. Раскачав один из маятников, я поднес к нему тыльную сторону ладони правой руки; к неподвижному маятнику я обратил ладонь левой руки; вся моя поза изображала напряжение, которое я якобы испытывал, силясь остановить правый маятник и раскачать левый, не прикасаясь к мелкам. Через некоторое время студенты увидели, что мои усилия увенчались успехом: раскачиваемый маятник постепенно успокоился, а покоящийся начал заметно раскачиваться. Тут зазвенел звонок, я резко остановил эксперимент. Аудитория была парализована увиденным. Я попросил ее поразмыслить над природой увиденного ими явления, а результаты раздумий сообщить мне на следующей лекции. Как и в предыдущем случае, чтобы заинтересовать студентов, я пообещал поставить пятерку тому, кто даст, на мой взгляд, верный ответ.

Читатель, наверное, уже догадался, что через неделю ни один из студентов не представил мне правильного объяснения опыта; большинство уверовало в мои «чудо-способности». Тему колебаний двух связанных маятников никто не вспомнил, возможно, потому что ее фактически не затрагивают в школе; она рассматривается в институте, да и то в основном теоретически. Таким образом, я еще раз убедился, что у наших детей отсутствует чутье на работу пространственно-механических моделей и они плохо мыслят конструктивно.

На следующей лекции я повторил опыт по передаче колебаний от одного маятника к другому посредством упругой нити. Студенты увидели, что при передаче энергии колебаний мои руки, которые я спрятал в карманы, абсолютно не играют никакой роли. При продолжении эксперимента, раскачивающийся, но затем успокоившийся маятник, вновь начинал раскачиваться под действием упругих сил и эти «биения» двух маятников будут продолжаться до тех пор, пока вся энергия колебательной системы не израсходуется на преодоление сопротивления воздуха (рис. 2.2). Почему никто из студентов не смог правильно истолковать явление? А я знаю, что они опрашивали своих родных и знакомых; весть о моих «сверхъестественных» способностях в течение недели облетела почти весь институт и даже, возможно, какую-то часть нашего небольшого города.

Рис. 2.2. Амплитуда колебаний одного из двух связанных маятников

Ответ мне известен: студенты снова, как и в первом случае, не имели ясных представлений о работе простейшего механизма. Они, как те первобытные люди, быстро воспользовались мистическими силами, чтобы как-то объяснить загадочные для них природные процессы. Впрочем, может быть, здесь я несправедливо обижаю неолитического человека, который сооружал описанный выше могильник в Нью-Грейндже, так как постройка такого типа требовала от него знания времени солнцестояния, которого, к сожалению, многие из моих студентов не знали. Чтобы оценить высоту планки естественно-научных познаний первобытного человека, я рекомендовал им прочесть книги Дж. Вуда «Солнце, Луна и древние камни», Дж. Хокинса «Разгадка тайны Стоунхенджа» и его же «Кроме Стоунхенджа». Эти удивительные книги, рассказывающие о богатейших знаниях в области астрономии и геометрии, которыми владели северные племена, никак не связанные ни с Египтом, ни с другими известными цивилизациями Ближнего и Дальнего Востока, я рекомендовал бы и нашему читателю.

Не буду рассказывать о других пробелах образования у моих студентов, надеюсь, что суть их понятна из двух приведенных примеров. Я успокаивал себя, что виной тому является не мой курс, который, как мне казалось, хорошо продуман; ошибки возникли из-за каких-то методических просчетов в школьном образовании. Но потом, размышляя над своим курсом «Естествознание», я понял, что тоже в образование студентов закладываю мину замедленного действия. Информация, выносимая мною на аудиторию, имела такое словесное оформление, которое было удобно мне, как преподавателю, для опроса, но по большому счету бесполезна для них. «Зубрилки» легко заучивали множество моих определений и формул, сдавая на «отлично» экзамены, но при этом имели превратное представление о природных процессах и явлениях или даже вовсе не имели соответствующего им наглядного образа. Однако, чем больше я размышлял над причинами моих и чужих промахов, тем больше убеждался в невозможности исправления ошибки в образовании, которая, как это стало для меня очевидным, заложена самой эпохой. Попробуем это объяснить.

* * *

Современные люди живут во времени, именно время они ценят больше всего, пространство они как бы и не замечают. Оно скрыто от них благодаря Интернету, телефону, машине, самолету; мир представлен им в пространственно свернутом виде через экран телевизора и компьютера. Еще раньше, до появления этих «деформаторов» пространства, человек оказался отрезанным от природы уютным жилищем, лабораторией, кабинетом; горы, реки, поля для него исчезли, и если они ненадолго появлялись в его поле зрения, то только в качестве отвлекающего фона для психологической разгрузки. Он смотрел на них как на диковинные пейзажи неизвестных художников; роль их была совершенно иной, чем для первобытного охотника, пастуха или земледельца. «Обуздание» пространства давало последним жизнь, сегодня же перед человеком стоит другая задача, которая абсолютно для всех формулируется одинаково: «Во что бы то ни стало успеть, не опоздать!» Категория времени в жизни, экономике, политике стала играть исключительно важную роль. Все экзистенциалистские направления в философии сделали упор на этом понятии, существенно изменив представление о нем.

Окинем беглым взором историю, прожитую человечеством. С точки зрения науки, она имела два законченных цикла: первый положительный полупериод связан прежде всего с такими достижениями в области пространственно-ориентированных наук, как атомистика Демокрита, геометрия Евклида, механика Архимеда и астрономия Птолемея; затем начался отрицательный полупериод, причиной которого послужило распространение античным миром учений Платона (особенно, его «Тимея»), Аристотеля («Физики», «Метафизики» и «Органона») и принятие христианской веры вместе с философией иудаизма, разработанной, в частности, Филоном. Монастыри и церкви, как и первые христианские катакомбы Рима, образ которых церкви непрерывно воспроизводили в последующих веках, надежно и надолго укрыли религиозного человека от природы. Сидя в келье или даже в аудитории средневекового университета, человек погружался в глубины собственного религиозного сознания или отдавался бесплодным схоластическим дискуссиям. Авторитет мыслителей — Пифагора, Платона и Аристотеля, оперировавших абстрактными и спекулятивными понятиями, непрерывно резонировал в учениях философов раннего и позднего Средневековья в непространственных формах неопифагореизма, неоплатонизма и неоперипатетиков. Открытие Америки Колумбом и другие Великие географические открытия снова сделали пространство реально ощутимым. Расцвет живописного искусства также способствовал развитию пространственной чувствительности человека. Через ощущения пространства Европа вновь вернулась к естествознанию. Модель мира Коперника, механика Галилея, аналитическая геометрия Декарта и особенно геометрическая модель динамических сил взаимодействия Солнца, Земли, Луны и планет, предложенная Ньютоном, обусловили позитивный максимум во втором цикле эволюции естественных наук. На линии Пифагора и Платона оказался Ньютон (сторонник дальнодействия), а на линии Демокрита и Эпикура — Декарт (сторонник близкодействия). Теории Ньютона и Декарта резко конкурировали между собой. Феноменалисты же в лице алхимиков и врачевателей, последователи Аристотеля, в этом споре не принимали участия; область их интересов была слишком далека от интересов конструктивистов.

Заметные пространственные тенденции давали о себе знать еще некоторое время в малых путешествиях ботаников и зоологов за коллекциями флоры и фауны, например Дарвина и Гете, в трудах Фарадея и Максвелла, посвященных электромагнитным явлениям, в атомарной физике газов Больцмана, а также в первых моделях атома, разработанных Дж. Дж. Томсоном, Резерфордом и Бором. Вместе с тем начало быстро нарастать отрицательное отношение к пространственным представлениям. Этому способствовали теоретические исследования Планка, Пуанкаре, Лоренца и, особенно, критика механистического подхода в многочисленных выступлениях Маха и Оствальда, которые объявили войну естественно-научным учениям, базирующимся на образных представлениях. Впрочем, это движение началось не с физики; первой причиной в ряду основных необходимо назвать промышленную революцию, подарившую человечеству материальные блага, которые вновь изолировали человека от природы. У него появилось комфортабельное жилье, обогреваемое зимой и освещаемое ночью, и удобное место работы, защищенное от пронизывающих ветров и знойных лучей солнца. Философы воли, власти, жизни, свободы и существования обратились к таким категориям, на которые раньше никто не обращал внимания; наука и религия их не затрагивала. Людей, интересующихся политикой, производством и коммерцией, появилось намного больше, чем их было в XVIII и XIX веках. Биология перешла в область микробиологии, коллекции животных и растений больше никого не волнуют, их собирательством никто не занимается. Вместо этого начала стремительно развиваться физиология и психология, которые в пространственных моделях уже не нуждались.

На живописных полотнах импрессионистов, экспрессионистов и абстракционистов, как и на иконах, вы уже не увидите объективного пространства изображаемых предметов, а только субъективные переживания формы и цвета. Кроме того, XX в. ознаменовался двумя мировыми войнами и множеством региональных конфликтов; природа оказалась вытесненной ими из поля зрения общества на периферию. Конец положительной фазы естествознания второго цикла развития был положен квантовой механикой и релятивисткой физикой, которые, как и физика стоиков, неоплатоников и перипатетиков больше не апеллировала к наглядным пространственным образам. Эйнштейн, Гейзенберг и другие классики неклассической физики заложили основы для новой стагнации естественной науки, поскольку ее нормальное развитие непременно нуждается в пространственном моделировании. Для естествознания наступила эпоха нового Средневековья, когда какие-либо учения, связанные с пространственными представлениями, стали безжалостно изгоняться с Олимпа науки. Наступила эра иррациональных, релятивистских и мистических исканий. В психологии, например, возобновилось известное учение о так называемых «скрытых параметрах» в виде «индивидуального бессознательного» Фрейда и особенно «коллективного бессознательного» Юнга; возврат к бихевиоризму в духе Павлова и Уотсона вряд ли возможен; напротив, в нашей стране стали популярны психологи типа Станислава Грофа, исследующие не то, что находится в мозге, а то, что находится «За пределами мозга» (название его книги), т.е. в некой трансцендентной области знаний.

Естествознание долгое время будет существовать в малых формах «новой алхимии», низводящей науку на эмпирический уровень и уровень чистых технологий. В качестве реторты у современных алхимиков выступают ускорители элементарных частиц, камера для изготовления полупроводниковых чипов и боксы для выращивания биологических видов с измененным генофондом. Эти технологии далеко не исчерпаны. Клонирование изменит окружающий нас мир до неузнаваемости, но оно никогда не приведет к радикальному изменению наших представлений о мире. Что будут представлять собой новые науки о природе, сказать сложно: попробуйте-ка спросить Аристотеля, как будет выглядеть его учение о теплоте, холоде, сухости и влажности спустя две тысячи лет. Вряд ли он догадывался о существовании дифференциальных уравнений теплопроводности и непрерывности. Но основные черты будущей физики нам хорошо известны: она должна объяснить на основе механических моделей динамику электромагнитных и гравитационных явлений, что непременно связано с разгадкой устройства вакуумной среды. Другого пути познания природы просто не существует. Применение к естествознанию суррогатной философии энергетизма, релятивизма и других видов позитивизма на рубеже XIX и XX веков прервало нормальный ход развития естествознания. Однако разработка классических картин мира, подобных демокритовой, птолемеевой, коперниковой, декартовой, ньютоновой, максвелловой, больцмановой, томсоновой, обязательно будет продолжена. Новые теории, основывающиеся на механических моделях и традиционных представлениях о пространстве и времени, снимут сегодняшние противоречия волны и частицы, уберут различного рода неопределенности, дадут ясную пространственную картину взаимодействий между элементарными частицам. Там не найдется места для странных космических объектов вроде черных дыр. Надеемся также, что будущим теоретикам достанет здравого смысла, чтобы не заниматься мифотворчеством в виде космогонических фантазий о Большом взрыве и пульсирующих вселенных.

Однако сегодня пришествие нового Аристотеля — Эйнштейна — уже свершилось. Никаких особых предпосылок для начала наступления нового, третьего по счету цикла развития естествознания мы не наблюдаем. Напротив, налицо множество признаков, усугубляющих отрицательный провал второго цикла развития естественных наук. Имеется в виду расширение применения в личной и общественной жизни аппаратных средств коммуникации в форме глобальной информационной сети. Генная инженерия далеко не исчерпала себя; наблюдается бурный рост в области биотехнологии и фармакологии, которые также не слишком нуждаются в пространственном моделировании. Ожидается прорыв на качественно новый уровень в области медицины. Физика твердого тела, обеспечивающая необходимым минимумом знаний промышленную микроэлектронику еще долго обойдется без помощи пространственных образов материальных структур. Третий цикл развития естествознания должен начаться, на мой взгляд, примерно с тех же признаков, что и второй: с пробуждения интереса к путешествиям (на сей раз, очевидно, космическим), реалистическому искусству и классическим учениям о материи и космосе знаменитых предшественников (имеются в виду учения Ньютона, Фарадея, Максвелла, Дж. Дж. Томсона и др.).

В древнейшие времена, которые нам известны только по археологическим раскопкам, существовали превосходные образцы научной мысли. Так, на территории Ирландии, Англии и близких к ним областей Франции в неолитический период господствовали развитые конструктивные науки в виде геометрии, астрономии и связанная с ними архитектура «обсерваторий», в частности, Стоунхендж. Не только в Греции, но и в Египте, Вавилоне, Индии и Китае наблюдались заметные подъемы конструктивной мысли. Мы имеем в виду в первую очередь математические достижения вавилонских и египетских математиков, а математика в первоначальном своем развитии почти полностью совпадала с естествознанием. В Индии существовала влиятельная школа атомистики (вайшешика), а в Китае написана знаменитая «Книга Перемен», в которой были представлены триграммы и гексаграммы, иллюстрирующие мировое устройство на уровне, приблизительно соответствующем графическим представлениям Пифагора. Кроме того, в Индии достигло высокого уровня искусство скульптуры и архитектуры, а в Китае — художественное искусство росписи по шелку, что тоже свидетельствует о пространственно-конструктивных тенденциях, заложенных в культурах этих двух стран.

В Китае существовали два полюса духовной культуры — конфуцианство и даосизм; все прочие интеллектуальные проявления, несомненно возникавшие по ходу исторического развития, захватывались этими полюсами. В Средние века там произошла конвергенция и этих двух мощных полюсов. В Индии, напротив, имелось множество примерно равномощных религиозно-философских направлений, которые образовались от одного аморфного учения, изложенного в Ведах. Культуры Китая, Индии и других стран представляют собой достаточно автономные системы духовной жизни, хотя культура Китая, начиная с V века после Р.Х., испытала воздействие индийского буддизма. На культуру Индии после завоеваний Александра Македонского воздействовала культура Древней Греции, причем ее влияние на Индию было неизмеримо меньшим, чем на культуру Римской империи. Сама культура Древней Греции возникла под воздействием культур Египта и Вавилона. Культурное возрождение Европы началось с открытия для нее трудов Платона и Аристотеля, которые, однако, пришли не из Греции, а переданы были арабами. Степень изоляции отдельных культур является центральной проблемой глобальной истории человеческого общества. Мы не можем обойти стороной эту проблему, поскольку история естествознания есть только часть истории человеческой культуры. Существует несколько точек зрения на то, как протекает в целом научно-познавательный процесс: идет ли он скачкообразно или же это только видимость и все дело в скорости протекания достаточно последовательного и в общем-то медленного процесса познания. Последняя точка зрения кажется более убедительной. Хотя многое здесь зависит от оценки роли отдельных элементов науки: одни склонны делать акцент на теории, другие — на методе, третьи — на эксперименте. Многое зависит и от того, какой аспект в науке считать приоритетным — исторический, логический или технологический.

С точки зрения преобладания всплесков конструктивных идей, всю историю западной науки можно разбить на два полных цикла (без учета конструктивной фазы Стоунхенджа, которая длилась примерно 1600 лет, с 3000 г. по 1400 г. до Р.Х., и которая пока плохо изучена). По нашей приблизительной схеме, вторая фаза развития естествознания, длившаяся примерно 400 лет, т.е. с 1500 г. по 1900 г., оказалась в два раза короче чем первая, длившаяся около 800 лет, т.е. с 600 г. до Р.Х. по 200 г. после Р.Х. Исходя из этого, можно предположительно рассчитать время продолжительности отрицательной фазы нынешнего (второго) цикла развития естествознания. Период господства платоно-аристотелевых учений длился примерно 1300 лет; по аналогии, период господства релятивистских представлений должен составить 650 лет. Однако, учитывая колоссальное влияние церкви на торможение науки в период Средневековья, нынешняя отрицательная фаза может закончиться значительно скорее.

Впрочем, подобное временное деление является достаточно условным и уж во всяком случае не основным. Главным здесь является то, что нельзя историю развития человеческих знаний, как это сделал Конт, делить на мифологическую, философскую и научную. Многочисленные ветви древа познания скорее всего демонстрируют периодическую сменяемость конструктивных и формально-феноменологических доминант. Таким образом, согласно нашей схеме, в сфере познания происходит непрерывная и ожесточенная борьба между сторонниками конструктивной и формально-феноменологической эпистемологии. Если побеждают конструктивисты, наступает положительная фаза для естествознания; если вверх одерживают феноменалисты и формалисты, наступает отрицательная фаза науки. Положительная и следующая за ней отрицательная фазы образуют один полный период колебания науки; частота таких колебаний, судя по тому, что до сих пор происходило, будет возрастать. Когда превалируют пространственные представления, в обществе преобладают конструктивные учения об устройстве мироздания и о пространственной структуре материи; когда доминируют временные понятия, становятся популярными учения о жизни, морали, вере, смысле бытия, человеческом обществе в целом, его истории и перспективах развития. Комплекс знаний, связанный с неживой материей, в этот отрицательный для естествознания период людям мало интересен. Такая именно ситуация наблюдается в сегодняшнем мире, где, конечно, сосуществуют пространственные представления о материи и космосе, но не они определяют мотивы поведения большинства людей при избрании ими сферы приложения своих интеллектуальных сил, они для них скучны, не престижны и даже не выгодны с точки зрения получения материального дохода. Молодой человек скорее предпочтет, если не профессии юриста и экономиста, то (из естественно-научных специальностей) профессии психолога и биолога, но никак не физика и астронома. Старые специалисты-физики сегодня никому не нужны, поэтому они вынуждены либо переквалифицироваться в скромных вузовских преподавателей и простых школьных учителей, либо смириться с малопочетной должностью в никому неизвестном исследовательском институте.

В принципе, отрицательные фазы могут длиться бесконечно долго, особенно если им не предшествовали достаточно мощные положительные фазы. Неизвестно, как долго длились бы негативные вариации мифологии и философии в Индии и Китае, если бы на них не повлияли конструктивные знания Европы. Но все же мы убеждены, что в логике развития негативного развития заложены психологические механизмы перехода к положительной фазе. Люди в подавляющей своей массе как бы устают думать только временными категориями, им надоедает жить общественными, бытовыми и религиозными понятиями, они грезят увлекательными путешествиями, их тянет посмотреть дальние страны. Так начались позитивные сдвиги в самой Европе. Неизвестно, что произошло бы в Китае, если бы эта страна просуществовала в изоляции еще пять тысяч лет, но есть уверенность, что китайцы непременно бы пришли к достаточно развитой геометрии и астрономии. Какие конкретные формы приняли бы эти науки, — как в Вавилоне, как в Греции или как в Англии времен неолита, — нам не известно, но что переход к ним в конце концов произошел бы, в этом нет никаких сомнений.

Пути общественного познания будут тем сложнее, чем ожесточеннее идет борьба между противоположными учениями, философскими и религиозными кланами и чем сильнее спрессована положительная фаза развития, которая обеспечивает характер и длительность всего цикла. В пике положительной фазы развития естествознания могут одержать верх философские учения, имеющие в своей основе категории времени, жизни и морали. Могут победить даже отдельные феноменологические и качественные естественно-научные доктрины. И уж, конечно, в этот полупериод огромная масса людей живет различными мифами и религиозной верой. Однако это не затемняет позитивный дух эпохи, поскольку негативным силам в общем еще не достает мощи для овладения в обществе всей полнотой власти. Такая ситуация наблюдалась в Европе в XIX столетии. Тогда разные страны находились на различных этапах: в Германии господствовала формалистская философия Канта, Шеллинга, Фихте и Гегеля, в Англии преобладал конструктивный дух Фарадея, Максвелла и Дарвина, Франции в лице Лагранжа, Ампера и Араго долгое время удавалось сдерживать слабый позитивистский напор, вызванный великой социальной революцией, но сами перечисленные ученые пользовались уже в основном феноменалистскими методами. Французская революция породила волну мифов в форме социальных утопий, вершиной которых является учение Шарля Фурье о «фалангах» (первичных ячейках общества) и «фаланстерах» (огромных дворцах, в которых должны были жить фаланги). Сен-Симон и Конт философски осмыслили чистые мифы Фурье, причем оба они — Сен-Симон в большей степени, Конт в меньшей степени — развивали свои учения главным образом в социальной сфере. Их последователи — Дж. С. Милль и Г. Спенсер — распространили позитивистскую утопию на логику и психологию. Эта эстафета позитивизма была подхвачена Э. Махом и Р. Авенариусом и передана логическим неопозитивистам Б. Расселу и Р. Карнапу. Наконец, К. Поппер и Т. Кун отказались от позитивистских установок и обратились к реализму, который стал использоваться в качестве новой эпистемологии, которая, однако, лишена настоящего конструктивного потенциала и не способна предложить опережающую методологию науки. Поскольку релятивизм, как конкретная физическая теория, пока еще занимает господствующее положение, позитивизм как мировоззрение до сих пор владеет умами физиков. Эпистемология Поппера и Куна, которая больше распространена в среде философов и людей, не связанных с естествознанием, им не известна, да и не нужна.

Между тем утопическая природа современного позитивизма никуда не исчезла. Сегодняшние релятивисты на его основе насочиняли таких мифов, которые ни Фурье, ни даже Гомеру и не снились. В XX веке мы столкнулись с самым откровенным мифотворчеством, основанным на сказочной кривизне пространства и волшебном замедлении времени. Где-то в 60-х и 70-х годах самым почетным литературным жанром в среде профессиональных физиков и астрономов являлась фантастика — все это потому, что сами названные специалисты в душе оставались неисправимыми фантазерами. Я помню этот психически ненормальный блеск в глазах юных физиков и астрономов, когда речь заходила о межгалактических путешествиях на фотонных ракетах к другим мирам или когда спорили о проблеме термоядерного синтеза, или когда всерьез обсуждалась проблема существования антимиров. Теперь понимаешь, что эти люди с сумасшедшими глазами фанатиков как раз и погубили естествознание. Исследовать природу нужно так же спокойно, как асфальтировать дорогу: строго последовательно, уделяя главное внимание состоянию исходного грунта. Они же сыпали горячий асфальт прямо в грязь или траву; какой не пригодный к эксплуатации проспект науки мы сегодня имеем, видят все.

Мифы — это преувеличения, рожденные воображением; они особенно действуют на детей, домохозяек и людей без «обратной связи», т.е. людей, принимающих на веру все то, что говорится через средства массовой информации, что получает санкцию сверху и поощряется официальной идеологией. Мифологический сюжет навеян научными и философскими теориями, бытующими в данном обществе, но их форма определяется романтическим образом, выраженным ярким художественным или поэтическим словом. Мифы опережают науку и философию, улавливают тенденцию их развития, они экстраполируют главные направления науки и философии на неведомые области бытия, не поддающиеся прямой проверке. Эта экстраполяция направлена либо на очень далекие от нашего места пребывания пространства, либо на очень далекие временные периоды, либо на то и другое вместе. Теория так называемого Большого взрыва, который якобы произошел 10¹⁰ лет назад, а также ряд современных мифов о бесконечном числе пузырей-вселенных (теория космической пены, рассматривающая состояния космоса за период 10¹⁰⁰ лет и более) относится к такого рода мифам.

Мифотворчество — это не только выражение в поэтической форме научных и философских предрассудков, это еще и государственная политика, отвлекающая огромные массы людей от социальных язв, периодически возникающих на теле общества. Есть мифы, которые выполняют морально-этическую функцию, имеют воспитательное значение, но есть мифы, сочиненные во имя поддержания власти тех, кто стоит во главе философско-научных институтов, для которых не деньги и не собственность являются ценностью, а некая совокупность знаний, которая дает материальные блага и высокое социальное положение в обществе. Так, космологические мифы XX века ставят своей целью поддержание власти релятивистов. Анализу мифотворчества релятивистов в нашем курсе отведено первое место, так как именно они ответственны сегодня за гибель физики. Мифы продлевают жизнь любого жреческого сословия, в том числе и нынешнего академического, целиком состоящего из релятивистов. Все это прекрасно осознавалось мудрыми людьми во все времена. Так, Страбон (64 г. до Р.Х. — 24 г. после Р.Х.), древнегреческий географ, историк и мыслитель, еще в дохристианскую эпоху написал:

«Прежде всего я должен отметить, что не только одни поэты признавали достоверность мифов. Ведь государства и законодатели гораздо раньше поэтов признавали мифы из соображений их полезности, так как всматривались в чувственную природу разумного человеческого существа. Ведь человек отличается любознательностью, и в этом коренится его любовь к мифическим рассказам, которая побуждает детей слушать и все более и более принимать участие в этих рассказах. Причина в том, что миф для них есть какой-то новый язык — язык, который говорит им не об этом реальном мире, а о другом, существующем помимо этого. Новизна же и неизвестность сюжета доставляют удовольствие. И это как раз и внушает человеку любознательность. Но если сюда присоединится элемент диковинного или чудесного, то тем самым усиливается удовольствие от рассказов, которое и является как бы приворотным зельем для обучения. В начале обучения детей необходимо употреблять такие приманки, но по мере того как они начнут подрастать, следует подводить их к познанию реальных предметов, так как их разум уже окреп и больше не нуждается в том, чтобы ему угождали. И всякий невежественный и необразованный человек является в некотором смысле ребенком и, как ребенок, любит мифы. Этим отличается и человек полуобразованный, ибо его разум недостаточно развит и, кроме того, сохраняет привычку, приобретенную с детства. Но так как чудесный элемент в мифах не только доставляет удовольствие, но даже внушает страх, то мы можем пользоваться мифами того и другого рода для детей и взрослых. Детям мы рассказываем мифы, доставляющие удовольствие, для поощрения к добру и внушающие страх, чтобы отвлечь их от нехороших поступков. Таковы, например, Ламия, мифы о Горгоне, Эфиальте и Мормолике. Мифы, доставляющие удовольствие, побуждают к добру большинство населения государств. Так бывает, когда люди, живущие там, слушают рассказы поэтов о мифических подвигах, например о подвигах Геракла, Тесея, или о почестях, дарованных им богами, или же видят картины, примитивные статуи или скульптурные произведения, изображающие какую-нибудь такого рода внезапную перемену судьбы мифических героев в противоположную сторону. Но эти люди отвращаются от злых поступков, когда узнают из описаний или путем символического изображения невидимых предметов о божественных карах, ужасах и угрозах или когда верят, что люди подверглись таким испытаниям. Ведь имея дело с толпой женщин или со всяким простонародьем, философ не может убедить их разумными доводами или вселить в них чувства благочестия, набожности и веры: в этом случае необходим суеверный страх, а его невозможно внушить, не прибегая к сказкам и чудесам. Ведь молния, эгида, трезубец, факелы, драконы, копья-тирсы — оружие богов — все это сказки, так же как и все древнее учение о богах. Но основатели государств признали священными эти сказки, превратив их в некие пугала, чтобы держать в страхе людей простодушных. Так как сущность мифологии — в этом и поскольку она оказала благотворное влияние на общественные и политические формы жизни, так же как и на познание реальных фактов, то древние сохраняли свою систему воспитания детей до наступления зрелого возраста: они считали, что с помощью поэзии как воспитательного средства можно в достаточной степени справиться с задачей воспитания во всяком возрасте. Но спустя много времени выступили на сцену, сменив поэзию, история и нынешняя философия. Философия, однако, доступна лишь немногим, тогда как поэзия более полезна для широкой публики и способна привлечь народ в театры; и это в высшей степени справедливо для гомеровской поэзии. Первые историки и физики были также и сочинителями мифов» [1, c. 25 — 26].

* * *

Хорошо, если современная молодежь не поддастся тем романтическим настроениям и наивным мечтаниям о путешествиях во времени, которыми были охвачены все мы в молодые годы. Вспоминаются далекие 60-е, когда формулу E = mc² мальчишки писали на заборах, а портреты Эйнштейна вывешивали у себя над кроватью — настолько все были увлечены релятивистской теорией. Сегодня ситуация изменилась радикально. Бог даст, и все мы доживем до тех дней, когда формально-феноменалистские положения теории относительности канут в Лету, растворившись в небытии. Сердцем этого желаешь, но умом понимаешь, что ждать придется еще очень и очень долго. Возьмите, к примеру, первых христиан: те тоже ждали второго пришествия Иисуса Христа через две недели, а оно не случилось и через две тысячи лет после его вознесения. Наверное, великие события происходят нечасто, им должны сопутствовать какие-то большие исторические перемены. Ничего подобного, по крайней мере в области физики, не наблюдается: мировой конструктивный дух пока еще дремлет.

Наши наблюдения показывают, что людей, свободно оперирующих пространственными представлениями, в настоящее время намного меньше, чем людей, склонных жить по понятиям. Расклад ответов на вопрос «почему зимой холодно, а летом жарко?» в этом отношении является показательным. Ниже мы хотим более подробно остановиться на вопросе о делении людей на конструктивистов и формалистов-феноменалистов, как те и другие воспринимают мир и что представляет собой их образ мысли. Но читатель может уже сейчас проверить на предмет принадлежности себя к этим двум категориям людей, насколько он сам может мыслить пространственными категориями. На рис. 2.3 показан источник колебаний i, вращающийся со скоростью v вокруг приемника А. Требуется установить, какова будет длина воспринимаемых приемником волн (λ'), если собственная длина волн источника равна λ. В надписи под рисунком даются необходимые разъяснения, здесь же мы только заметим, что настоящий конструктивист должен указать на равенство длин λ' = λ.

Рис. 2.3. Скорость распространения волн в среде, испущенных источником i, равна константе c. Сам источник вращается по окружности со скоростью v вокруг приемника A. Если принять, что β = v/c = 2/3 и λ = 30 мм, то первая волна, достигшая приемника, должна будет выйти из точки i₁ и распространяться вдоль радиуса Ai₁ (0°), равного 100 мм; вторая волна распространяется вдоль радиуса Ai₂ (11,5°), третья — Ai₃ (23°), и четвертая — Ai₄ (34,4°).

Почему так происходит, догадаться не сложно. На линии Ai₅ длина волны выглядит укороченной, и многие могут посчитать, что и приемник А воспримет укороченную длину волны. Однако это только кажется, что все волны распространяются вдоль одной перемещающейся прямой Ai₅, на самом же деле каждая волна распространяется вдоль своего радиуса с неизменной скоростью c, так как приемник воспринимает волны, идущие вдоль последовательной серии линий: Ai₁, Ai₂, Ai₃, Ai₄, Ai₅ (рис. 2.3). Раз скорость распространения волнового фронта относительно приемника такая же, как и при покоящемся источники и волновые векторы направлены строго по радиусам, значит и приемник не зафиксирует изменения длины волны (λ' = λ) и периода колебаний (T ' = T). Читатель, разобравшийся с этим примером, сможет правильно оценить все последующие геометрические построения.

Пока он и не подозревает, сколь важным окажется для нас этот пример. Мы бы только приветствовали инициативу читателя, который решился бы самостоятельно рассмотреть случай, когда источник и приемник движутся параллельно друг другу с одинаковой скоростью v. В этом случае приемник зарегистрирует укороченную длину волны, которая определится формулой:

  где   β = v/c.

Это формула в релятивистской физике известна под названием формулы поперечного доплер-эффекта. Между тем, никто ведь не говорил, что рассматриваются электромагнитные волны. Рис. 2.3 демонстрирует геометрию волновых процессов любой природы, будь то волны на поверхности воды, акустические волны в воздухе или, наконец, световые колебания эфира. Что же получается, релятивистский эффект проявляется в обычной классической физике? Да, мой юный друг (обращаюсь именно к тебе, так как на престарелых академиков никаких надежд не осталось), поперечный доплер-эффект имеет место в обычной классической физике волн. Таким образом, детальный анализ этого простого геометрического чертежа раскроет тебе тайну знаменитого эксперимента Майкельсона — Морли, который объясняется без всяких дополнительных экзотических гипотез о сокращении длины.

Однако, что станет с эфиром, с этим естественным полем сражений, где была разыграна последняя драма науки и из-за которого она рухнула? Майкельсон надеялся обнаружить эфирный ветер, как только его опыт дал отрицательный результат; Эйнштейн отменил эфир; сегодня мы живем в пустоте. Электромагнитные волны стремительно пронизывают все космическое пространство какими-то странными гофрированными лучами из загадочной материи. Релятивистов это обстоятельство нисколько не беспокоит; они проговаривают бессмысленный ряд слов вроде: «Электромагнитное поле — это особый вид материи, распространяющийся в пространстве со скоростью с», и на этом их славная наука заканчивается.

Правильный ответ состоит в следующем: светоносная среда существует, но она представляет собой абсолютно твердое кристаллическое тело; свободные или связанные в молекулы атомы существуют в нем подобно экситонам в полупроводниковом кристалле германия при низких температурах. Такая модель не противоречит поперечному характеру распространения электромагнитных волн и не приводит к явлению «ветра». Ниже мы рассмотрим этот механизм более детально. А пока подвергнем нашего среднестатистического читателя дальнейшим испытаниям. Предположим, он не смог оценить длину волны, воспринимаемую приемником от вращающегося вокруг него источника, и не стал строить чертеж их параллельного движения — все это оказалось ему не под силу. Тогда, быть может, ему лучше сначала освоиться с картами Равена [2, c. 23].

На рис. 2.4 приведены две таких карты под номером 27 и 28 (общее число карт равно 30; предъявляются они испытуемому в порядке увеличивающейся сложности). Для тех, кто не смог установить графическую закономерность двух предложенных нами карт, сообщим правильный ответ для карты 27: вместо вопросительного знака нужно поставить рисунок 4. Для карты 28 мы все же не станем говорить ответ: пусть читатель сам найдет его.

Рис. 2.4. Читателю предлагается по первым восьми геометрическим фигурам установить конкретный вид девятой фигуры, вместо которой стоит знак вопроса (внизу правильная фигура приведена среди шести других). Задача испытуемого — установить геометрическую закономерность, связывающую между собой все девять первых фигур каждой карты.

Молодым людям, которые хотели бы как-то развить свое конструктивное мышление, мы рекомендуем взять из библиотеки книги Джорджа Пойа «Как решать задачу», «Математика и правдоподобное рассуждение» и «Математическое открытие». Автор придерживается той точки зрения, что сами по себе математические доказательства не дают новых знаний о мире, намного важнее для человека так называемые «правдоподобные рассуждения», которые наталкивают его на верные решения, или «эвристический метод», который делится у него на три фазы: во-первых, исследовательскую фазу, связанную с действием и восприятием; во-вторых, фазу формализации, связанную с созданием терминологии, определений и доказательств; в-третьих, фазу усвоения, затрагивающую педагогические аспекты — здесь рассматриваются приемы закрепления материала и приложения полученных знаний.

Эта трехуровневая схема появилась в результате развития одного из высказываний Иммануила Канта: «Изучение начинается с действия и восприятия, переходит от них к словам и понятиям и должно заканчиваться выработкой каких-то новых особенностей умственного склада». Пойа понял первую фазу следующим образом: «Действие и восприятие должно вызвать у вас представление о работе с какими-либо конкретными предметами — камушками или яблоками, циркулем и линейкой, лабораторными приборами и т.д. — и о наблюдениях над этими предметами» [3, c. 291]. Причем он подчеркивает, что для эффективного изучения математики «фаза исследования должна предварять фазу словесного оформления и образования понятий», иначе ошибки не избежать. В самом деле, Пойа взял на вооружение указания Канта, которые настолько очевидны, что, кажется, нет людей, думающих иначе. Тем не менее у релятивистов, являющихся в высшей степени формалистами-феноменалистами, получается так, что первая, исследовательская фаза практически полностью отсутствует и всякое изучение природного явления у них начинается с введения постулатов, терминологии, определений и формальных доказательств.

Посмотрите, как построена работа Эйнштейна 1905 г. На первое место у него выставлены фундаментальные постулаты, через которые сегодня никто не вправе переступить, потом идут конвенции, т.е. словесные определения, и, наконец, предпринимаются попытки в соответствии с принципами и конвенциями что-то формально доказать. Исследовательская фаза конкретного предмета, о которой говорил Пойа, в ней полностью отсутствует, а изучение предмета начинается со второй, формалистской фазы. Что такое теория относительности? Это — плод огромной массы людей, мыслящих понятиями; если они и пользуются представлениями, то крайне искаженными. Человек, думающий в конструктивном духе, никогда не будет ими удовлетворен, так как релятивистские пространственные образы лишены той внутренней геометрической логики, которую мы видели на примере карт Равена. Если нам будет позволено подобрать геометрический образ для классической и релятивистской физики, мы бы предложили изобразить их в виде двух рам, одна из которых логически верная (рис. 2.5а) — это образ классической физики, — другая ошибочная — это образ релятивистской физики (рис. 2.5б).

Рис. 2.5. Если классической физике сообщить некий геометрической образ правильной прямоугольной рамы (а), то для релятивистской физики эту раму придется вычертить логически противоречивой (б). Это происходит от того, что приверженец классической физики выступает в роли метанаблюдателя А₀, а релятивист раздваивается на два объектных наблюдателя А₁ и А₂, каждый из которых диктует свою геометрическую логику.

Релятивисты вводят двух объектных наблюдателей — А₁ и А₂, а конструктивист, придерживающийся канонов классической физики, всегда выступает в роли метанаблюдателя — А₀. Исходя из принципа относительности наблюдения за рамой, релятивисты могут настаивать, что внутренняя сторона рамы будет хорошо видна обоим объектным наблюдателям. То, что при этом объект теряет свою логическую целостность и образ рамы становится противоречивым, их мало беспокоит, так как целого они видеть не хотят или не могут. Приверженец же классической физики постоянно уличает их в искажении объекта, как цельного образа исследования; он настаивает на единой и абсолютной точке отсчета, которую обязан занимать субъект теории А₀. Релятивисты, как и конструктивисты, не могут полностью избавиться от абсолютной системы координат, поскольку она является неотъемлемым атрибутом всякого творческого мышления, однако эту свою привилегированную позицию они используют необъективно, в интересах того или иного объектного наблюдателя. Находясь в относительной координатной системе и делая какие-либо теоретические выводы, метанаблюдатель-релятивист как бы примеряется к текущей относительной ситуации, «входит в положение» объекта теории, но сам никогда не расстается со своими абсолютными эталонами пространства и времени. Правдоподобные утверждения объектного наблюдателя А₁ окажутся ложными для объектного наблюдателя А₁ и наоборот. Истина состоит в том, что оба наблюдателя обманываются. Релятивист, взглянув на мир глазами объектного наблюдателя верит в истинность всего того, что тому показалось. Релятивизм как философия естествознания начинается там, где проводится полное равенство между субъектом теории и объектным наблюдателем, когда не делается никаких различий между физическим, психологическим и теоретическим пространствами. В этом случае происходит эпистемологическое смешение всего относительного, условного и конвенциального с абсолютным, безусловным и физическим.

Основные пороки, к которым приводит релятивизм, связаны с нарушением целостности восприятия мира; вся теория относительности как бы соткана из огромного числа противоречий. Перечислим десять наиболее характерных парадоксов, которые детально нами анализируются ниже.

1. Парадокс эксперимента Майкельсона — Морли.
Противоречие между наблюдаемой интерференционной картиной и сокращением длины горизонтального плеча интерферометра, расположенного по ходу движения. Согласно принципу относительности при повороте прибора интерференционная картина должна быть неизменной. Это достигается, по утверждению релятивистов, ценой сокращения горизонтальной длины прибора. Однако они не учитывают, что тот же объектный наблюдатель, который следит за интерференционной картиной, не должен регистрировать изменение длины прибора, так как прибор относительно его находится в покое.

2. Парадокс относительности одновременности.
Один из объектных наблюдателей регистрирует синхронный приход лучей света к торцевым стенкам движущегося ящика, другой наблюдает неодновременный приход лучей. Последний, фиксирующий нарушение одновременности событий, в действительности регистрирует классический закон сложения скорости движения ящика v и скорости света c, что противоречит второму постулату Эйнштейна о постоянстве скорости света относительно любого из наблюдателей.

3. Парадокс двух и трех братьев-близнецов.
Из-за принципа относительности движения невозможно указать, какой из двух братьев-близнецов будет моложе другого: тот, что остался на Земле, или тот, что отправился путешествовать в далекий космос. Если рассматривать трех братьев-близнецов, характер противоречия несколько меняется. Если брат А состарится относительно брата В на Т_AB лет и брат В состарится относительно брата С на Т_BC лет, то с учетом брата В брат А относительно брата С состарится на Т_ABC лет, а без учета брата В брат A состарится относительно брата C уже на другой период времени, равный Т_AC лет.

4. Парадокс с зажженной лампочкой.
Электрическая цепь, куда включены источник питания и лампочка, замыкается через проводящий стержень фиксированной длины. В результате движения проводящего стержня и его сокращения электрическая цепь окажется разомкнутой. Однако ситуация изменится, если ее рассматривать с точки зрения покоящегося стержня и движущейся лампочки: в этом случае расстояние между замыкающими контактами уменьшится и цепь замкнется. Что на самом деле произойдет, установить невозможно.

5. Парадокс распиленного стержня.
Распиленный стержень может сокращаться по-разному: все зависит от количества введенных систем отсчета и положения начала координат в них. Метанаблюдатель-релятивист по своему желанию может сделать так, что между двумя движущимися кусками стержня будет наблюдаться просвет, а может сделать так, что при том же самом движении кусков стержня никакого просвета между ними наблюдаться уже не будет.

6. Парадокс рычага и гантели,
удерживаемой в равновесии с помощью растяжек. Указанные в заголовке парадокса простейшие механизмы, с точки зрения покоящегося наблюдателя, должны находиться в состоянии равновесия, с точки же зрения движущегося наблюдателя, который фиксирует разбалансировку сил, механизмы должны выйти из равновесия.

7. Парадокс двух заряженных тел.
Наблюдатель, покоящийся относительно двух заряженных тел, зарегистрирует только электрическую компоненту взаимодействия между зарядами, а наблюдатель, движущийся относительно этих зарядов, должен будет учесть еще и магнитную компоненту их взаимодействия. Таким образом, сила взаимодействия между заряженными телами для движущегося и покоящегося наблюдателя будет различной.

8. Парадокс штриха.
Никто из релятивистов не сможет указать правильную расстановку штриха в формулах сокращения длины и замедления времени. Эйнштейн считал, что изменение масштабов длины и времени в движущейся системе происходит противоположным образом, однако преобразования Лоренца диктуют однотипный характер изменения масштабов, что учли, в частности, Ландау и Лифшиц. Всего же в литературе по теории относительности встречается четыре различных комбинации изменения масштабов.

9. Парадокс лыжников.
Доплер-эффект можно наблюдать не только в волновых процессах, но и при движении точечных объектов, каковыми являются, например, движущиеся лыжники. Выражение, отражающее изменение периода времени между событиями, определяется формулой сложения скоростей, которая в теории относительности имеет особый вид. Но эта формула приходит в противоречие с релятивистской формулой для доплер-эффекта, которая традиционно связывается с замедлением времени.

10. Парадокс формулы для доплер-эффекта.
С точки зрения принципа относительности, неважно, какой из двух объектов движется: приемник относительно покоящегося источника или источник относительно покоящегося приемника. Это порождает неопределенность в релятивистской формуле доплер-эффекта — числитель и знаменатель произвольно меняются местами.

* * *

Все правильные формулы релятивисты позаимствовали у своих предшественников-конструктивистов и перемешали их со своими неправильными. Насколько неглубоко они понимают формулы физики, говорит пример с формулой для эффекта Доплера. Многократно переписывая с листа на лист, из книжки в книжку эту формулу, они ни разу не дали себе труда задуматься, что стоит за символами, фигурирующими в выражении, какие пространственные образы скрываются за ними. Отсюда неразбериха в самых элементарных вещах. Часто релятивисты не догадываются о том, что они смотрят на одну и ту же вещь по-разному; спекулятивная сущность их учения надежно скрывает от них все противоречия. Человек, от природы наделенный чувством пространственного видения, возмущается искаженным образом объектов, но, обескураженный авторитетным списком имен, принимавших участие в разработке релятивистской теории, тихо отступает в тень. Молодые люди, наделенные богатым пространственным воображением, не смогут найти себе места в современном естествознании. Во всем мире формалисты все еще крепко держат власть над наукой и ни за какие коврижки не захотят делиться ею с конструктивистами.

У меня дома есть примерно около двух десятков книг, учебников и справочников по физике, в которых так или иначе рассказывается об эффекте Доплера, но ни в одной из имеющихся у меня книг не сделано это подобающим образом. Особенно удивила меня книга хорошо известных в нашей стране авторов У.И. Франкфурта и А.М. Френка «Оптика движущихся тел», в которой были приведены столь ошибочные рисунки, которые по своей нелогичности намного превосходят изображенную на рис. 2.5б абсурдную раму. Чтобы читатель мог почувствовать антиконструктивистский подход формалистов-феноменалистов, понять, в какой форме зачастую Подается элементарный пространственный образ, как он может быть искажен релятивистами, воспроизведем рисунки (рис. 2.6а – г) и небольшой фрагмент поясняющего текста из указанной книги.

«I. Наблюдатель, – пишут Франкфурт и Френк относительно первой пары рис. 2.6 а и б, – из точки O движется к источнику Q со скоростью v. В начальный момент положение наблюдателя совпадает с началом волны в точке O. Вычисляется интервал времени Т, за который конец волны, находившейся первоначально в A, достигнет наблюдателя Т и будет воспринимаемым периодом волны. Очевидно, vT + cT = λ₀ = cT₀; поскольку T = 1/f и Т₀ = 1/ f ₀,

Рис. 2.6. Крайне ошибочное разъяснение эффекта Доплера, приведенное в книге У.И. Франкфурта и А.М. Френка «Оптика движущихся тел». Ими представлены четыре известных варианта движения наблюдателя O и источника Q относительно друг друга: (а) наблюдатель движется к покоящемуся источнику, (б) наблюдатель удаляется от источника, (в) источник движется к наблюдателю и (г) источник удаляется от наблюдателя.

.

Для удаляющегося наблюдателя таким же образом получим

II. Источник Q движется к наблюдателю O (рис. 2.6в). Вычисляется время T между прохождением двух последовательных волн через точку A, расположенную на расстоянии одной длины волны от источника. Первая волна проходит путь QA за время T₀; за это время источник переместился в точку Q', так что QQ' = vT₀; поэтому вторая волна должна пройти лишь путь Q'A = cT₀ – vT₀. Следовательно, время между прохождением двух последовательных волн через точку A будет

.

Отсюда

    или     .

Для удаляющегося источника (рис. 2.6г) соответственно

.

Таким образом, в обоих случаях сближение источника и наблюдателя приводит к увеличению частоты, удаление – к уменьшению» [4, c. 40—41].

На рис. 2.6а – г соблюдены пропорции отрезков, которые приведены в оригинале, однако из отношения длин отрезков совершенно невозможно понять явление доплер-эффекта. Воспринимаемый период волны Т необходимо было сравнивать с периодом Т₀, вместо этого он на всех четырех рисунках сравнивается с загадочной величиной x. Если отрезок x является длиной, а это, как будто бы, отчетливо следует из рассмотрения случая II, то его нельзя сравнивать с периодом времени Т, если отрезок x является временным периодом, то как он соотносится с Т₀? Между тем, в тексте и формулах наиважнейшая величина x, с которой сравнивается воспринимаемый период Т, не фигурирует. Для случая II странным образом рассмотрены уже две волны. Все четыре рисунка не сопоставимы и между собой: если вам удалось для рис. 2.6 а и рис. 2.6 б найти соответствие между отрезками x, Т, с одной стороны, и λ₀, vТ или cТ, с другой, то они окажутся неверными для рис. 2.6 в и рис. 2.6г. Каждый рисунок существует сам по себе, формулы — сами по себе, никакой связи между ними нет. Вы можете потратить целый вечер или даже целую неделю для разгадывания странных соотношений длин отрезков, изображенных на этих чертежах, но вы ничего не сможете понять. Однако проблема не в ваших умственных способностях, дорогой читатель, а в абсурдности рисунков.

Авторы цитируемой книги, которые по складу ума являются феноменалистами-формалистами, скорее всего никакого отношения к рисункам, как и к традиционным формулам Доплера, не имеют: механизмы зарождения и передачи подобной информации сродни механизмам зарождения и передачи мифов. В этом маленьком примере, как в капле воды, отражен механизм реальной науки. Все спекуляции теории относительности строятся на подобных абсурдных рисунках. Приведенные чертежи (рис. 2.6 а – г) предназначены для разъяснения простого волнового процесса, имеющего место в классической физике; их ошибочность можно легко установить. Когда же релятивисты переходят в область субсветовых скоростей, имеют дело с явлениями, которые, к примеру, происходят в интерферометре Майкельсона, их очевидные ошибки оказываются вне критики; здесь они чувствуют себя полными хозяевами положения.

Многочисленные логические противоречия, спекуляции на традиционной ошибочной формуле Доплера, которая не в состоянии была учесть поперечный эффект изменения частоты колебаний и несимметричный характер красного и фиолетового смещений, а также ошибки геометрической интерпретации преобразований Лоренца, в частности, ложность пересчетной формулы, учитывающей изменение масштабных единиц при гиперболическом повороте координатных осей — все это горькие плоды разрушительной деятельности релятивистов, обделенных даром пространственного видения. Пройдет время и теория относительности будет в конце концов похоронена: третий положительный цикл расцвета естествознания смоет ее, как летняя гроза смывает пыль и грязь с тротуаров и крыш домов. И тогда формулы в школьных и вузовских учебниках лишатся бессмысленного релятивистского довеска в виде радикала , утихнут споры вокруг кривизны и возможного количества измерений реального пространства, никто не вспомнит о черных дырах и Большом взрыве, а о теориях струн и супергравитации будут говорить не иначе, как с улыбкой.

Миллионы школьников, студентов, преподавателей и ученых во всем мире попадают под гипнотическое воздействие прочно установившегося мифа. С одной стороны, всякий, кто осмелится сегодня усомниться в истинности формул теории относительности, получает клеймо сумасшедшего, изгоя общества и, соответственно, лишается нормального отношения к себе со стороны друзей и коллег. С другой стороны, всякий, кто молча возьмется за разработку новых конструктивных теорий, скорее всего будет обречен на непонимание, так как его теория на каком-то этапе неизбежно придет в противоречие с релятивизмом. Цель данного курса «Естествознание» состоит в том, чтобы показать глубину кризиса, в который попала физическая наука, вскрыть глубинные социально-психологические механизмы возникновения и удержания в обществе релятивистского мифа, расчистить от этого мифа путь для конструктивно мыслящих людей, обосновать циклическую картину развития естествознания, связанную с борьбой двух психологических типов ученых — конструктивистов и формалистов-феноменалистов. С этой целью нами предпринята конструктивная критика прежде всего специальной теории относительности, с которой все началось.

Уже сейчас кое-где релятивистский лед треснул и многие физики поняли всю неперспективность теории относительности. С 29 декабря 1998 г. по 8 января 1999 г. международная группа ученых во главе с профессором Пауло де Бенардис из Римского университета с помощью чувствительного телескопа произвели серию измерений космического микроволнового фона с аэростата, который поднялся высоко в небо над Антарктикой. Обработка результатов миллиардного числа измерений велась на мощнейшем компьютере Крэй ТЗ, установленном в Национальной Лаборатории имени Лоуренса в Беркли под Сан-Франциско. Главный вывод из проведенного масштабного эксперимента таков: вселенная — плоская, т.е. пространство обладает евклидовой структурой, и никакие лучи света не отклоняются в гравитационном поле. Таким образом, не существует кривизны пространства ни в масштабах всего космоса, ни в масштабах отдельных его объектов. Последнее означает, что основания для существования черных дыр также отсутствуют. Да, звезды и галактики разбегаются, но этот факт отнюдь не свидетельствует о «расширении пространства» вселенной, — мало ли какие движения могут совершать отдельные тела и их скопления. Релятивистские фантазии о якобы произошедшем 18 миллиардов лет тому назад Большом взрыве тоже не подтверждаются полученными в эксперименте данными.

Сообщение об исследовании микроволнового фона облетело мир: Интернет, телевидение, радио, газеты — все источники информации представили это открытие как сенсацию. Однако напрасно Питер Эйд, профессор Лондонского университета и участник этого эксперимента, надеется, что теперь все учебники по релятивистской физике и космологии будут переписаны. Релятивисты и пальцем не пошевелят, чтобы упомянуть об этом эксперименте, тем более они не станут исправлять классическую формулу для доплер-эффекта. Это связано с рядом причин, которые мы сейчас попытаемся перечислить. Во-первых, подавляющей массе чиновников нет никакого дела до научной истины как таковой. Во-вторых, допустим нашлись такие заинтересованные люди, однако очень вероятно, что они окажутся по складу ума формалистами-феноменалистами. В-третьих, если кто-то даже и осознал важность эксперимента и правильность уточненной формулы для доплер-эффекта, он никогда не пойдет на ломку своего привычного жизненного уклада. В-четвертых, пусть в конце концов найдется горстка смельчаков, которая решится на публикацию критики в адрес релятивистов — все равно их авторитет, наверняка, окажется недостаточным, чтобы произвести необходимый общественный резонанс в нашей стране. В-пятых, предположим невероятное: все без исключения академики России уверовали в полученные опытные данные и истинность упомянутой формулы, приняли решение ввести во все учебники и справочники по физике соответствующие поправки — даже ив этом, маловероятном случае ничего не произойдет, так как авторитет отечественной науки в мировом масштабе, к сожалению, невелик. В-шестых, если по какому-то чудесному стечению обстоятельств все издательства мира станут публиковать только антирелятивистскую печатную продукцию, с экранов телевизоров и с мониторов компьютеров, подключенных к Интернету, будет сплошным потоком идти информация, направленная против теории относительности, то и тогда общество окажется не готовым к каким-либо позитивным переменам, поскольку людей, думающих адекватными пространственными образами, очень мало, новые конструктивистские идеи просто некому будет подхватить и релятивизм в той или иной форме вновь возродится. Так что, наш юный друг, на тебе лежит почетная миссия передать будущим поколениям не нами зажженный факел конструктивных знаний. Прошу тебя, не медли и берись поскорее за дело.

Цитируемая литература

1. Страбон. География. — М.: Ладомир, 1994.
2. Лучшие психологические тесты для профотбора и профориентации / Ответ. ред. А.Ф. Кудряшов. — Петрозаводск: Петроком, 1992.
3. Пойа Дж. Математическое открытие. — М.: Наука, 1970.
4. Франкфурт У.И. и Френк А.М. Оптика движущихся тел. — М.: Наука, 1972.