Данная статья помещается для упрощения понимания статьи «Начала 6» в продолжении цикла статей под названием «Начала».
Многочисленные комментарии выявили необходимость более подробно описать битву ФИЗИКИ и МАТЕМАТИКИ, которая продолжается сотни лет, не выявляя победителя. Современная «физика», которую называют «теоретическая физика» погрязла в бесконечных спорах, что главнее - физика или математика. Спорить бесполезно, пока не будет понято, и не дано четкое определение, что такое теоретическая физика, что такое прикладная физика, и как в них участвует математика.
Бытующие в настоящее время определения устанавливают, что:
«Теоретическая физика — раздел физики, в котором в качестве основного способа познания природы используется создание математических моделей явлений и сопоставление их с реальностью».
«Прикладная физика — комплекс научных дисциплин, разделов и направлений физики, ставящих своей целью, решение физических проблем для конкретных технологических и практических применений. Их важнейшей характеристикой является то, что конкретное физическое явление рассматривается не ради изучения, а в контексте технических и междисциплинарных проблем.»
Математика Системное построение математики, заложили Д.Буль (1815 - 1864), Г.Ф.Л.Фреге (1848 - 1925), Г.Кантор (1845 - 1918), Д.Пеано (1858 - 1932), Э.Ф.Ф.Цермело (1871- 1953). Современная форма математической логики создана Расселом и Уайтхедом, Гильбертом и Бернайсом.
- Математические теории просто вымышленные формулы, связывающие между собой взятые на вооружение принятыми математиками аксиомами, а вовсе не реальные модели внешнего мира. (Пол Коэн.). Но, что такое «познание природы», «создание математических моделей» и «решение физических проблем для конкретных и практических применений»?
Познание природы - это, как показывает история развития физики, непереставаемая драма идей, смена одних представлений и убеждений на другие. Главными героями драмы выступают физические идеи.
Физические идеи зиждутся на элементарных представлениях, постулатах или аксиомах, которые должны быть такими простыми и понятными, что проще некуда. Смена одних физических представлений на другие сохраняет непреходящее значение каждого этапа их развития. Эти представления не должны быть сложными, то есть, сложенными из каких-то непонятных компонентов, а представлять собой первозданные кирпичики, из которого можно складывать все то многообразие, которым так богата окружающая нас природа. Все физические идеи основаны на эксперименте, то есть, на наблюдении, как ПРИРОДНОЕ событие «А» превращается в ПРИРОДНОЕ событие «В». Логическое описание, наблюдаемого события в ПРИРОДЕ, формулируются в виде ФИЗИЧЕСКИХ законов, то есть причинно-следственных связей, делая, таким образом, природу законопослушной. В природе мы наблюдаем явления, которые происходят независимо от нашей воли и тем более от аксиом математики. Попытки развития теоретической физики на основе аксиоматического математического мышления не совместимы с реалиями природы. Природа не мешает математике развиваться, и математика не должна мешать природе, существовать такой, какой она есть. Вот почему выражение, утверждающее, что в теоретической физике «используется создание математических моделей явлений» не может иметь места быть.
Отсюда: Теоретическая физика — это наука, описывающая, как зарегистрированные экспериментально, так и предполагаемые к существованию явления природы, имеют место быть, на основе набора постулатов и аксиом, из которых, в логической взаимосвязи формулируются краткое их толкование под названием законы существования природных явлений. Однако, описанное теоретической физикой природное явление, событие, сформулированное в закон, невозможно применить в прикладной физике, для воплощения его в реальные машины, механизмы, приборы, программные продукты. Для этого необходимо как-то описать расчёт МЕРЫ, количественные и качественные взаимосвязи, регистрируемых параметров, что возможно путем применения математического аппарата, на основе уже НЕ ФИЗИЧЕСКИХ, а математических аксиом, определений, закономерностей.
Вот как это трактует Декарт: «К области математики относятся только те науки, в которых рассматривается либо порядок, либо мера и совершенно НЕ СУЩЕСТВЕННО, будут ли это числа, фигуры, звёзды или что-нибудь другое, в чём отыскивается эта мера. Таким образом, должна существовать некая общая наука, объясняющая всё относящееся к порядку и МЕРЕ, не входя в исследование неких частных предметов, (то есть в саму суть теоретической физики, прим. авт.) и эта наука должна называться не иностранным, но старым, уже вошедшим в употребление именем Всеобщей математики»..
«Математика… наука о количественных отношениях и пространственных формах действительного мира» А.Н. Колмогоров.
Вот для чего и служит математика, которая, уже своими средствами, может дать количественное предсказание (то есть при какой нагрузке железка сломается), но никак не качественное (что конкретно и как внутри этой железке сожмется-растянется, лопнет-треснет), чего требует теоретическая физика. Попытки понять природные, причинно-следственные связи, опираясь на математические приемы, обречены на провал, математика не является творением природы и тем более природным процессом. Необходимо отчетливо понимать, - что математика это лишь часть мира идей, наполненных своей красотой и строгостью, претендующих на истинность выводов, в пределах области своей компетенции. Погружаясь в математику, «математические физики» забывают о реальном мире и, чем больше они о нем «забывают», тем больше они удаляются от природных реальностей.
В классической формуле F = ma, которую считают основой теоретической физики, с левой стороны, подразумевается действие реальной, физической силы, суть работы (взаимодействий) которой, должно быть объяснено теоретической физикой. С правой стороны этого уравнения мы имеем математическую зависимость, определяющую количественную МЕРУ, основанную на результатах количественных измерений параметров эксперимента, что является сутью прикладной физики, то есть расчётным параметром. А что такое РЕАЛЬНАЯ сила F, чем представлена и как ФИЗИЧЕСКИ действует, ни в одном учебнике не найдете. Получается, что из крана течет вода, но к крану трубы не подведены. И главное, все довольны и не заморачиваются в поисках «труб» и найти ответ, как ФИЗИЧЕСКИ, по ним течет вода.
Отсюда: Прикладная физика или инженерия это не есть теоретическая физика, это описание, языком математики, взаимоотношений количественной МЕРЫ (рассчитанной на основе некоторых, из нескольких сотен фундаментальные констант) процессов, на основе моделей, описываемых теоретической физикой. При отсутствии, соответствующей модели в теоретической физике, в прикладной физике, это сводится к описанию взаимоотношений количественных МЕР, зарегистрированных при эксперименте, ждущих своего обоснования моделью теоретической физики. Для количественного описания МЕРЫ, в практической физике, пространство, заполненное средой, в которой происходит рассматриваемый процесс, может быть представлено изотропным, что предполагает существование в данной области одинаковость физических свойств, вещества, среды, окружающей и наполняющей, во всех направлениях, а само пространство иметь начало и конец.
Реальная физическая среда-материя изотропным может быть только в случае отсутствия, вещества, электромагнитных волн и всего того, что ее наполняет, но в таком случае, такую среду-материю невозможно зарегистрировать, так как регистрировать можно только анизотропную среду-материю.
Движение, в изотропном пространстве, УСЛОВНО, может быть принято как равномерным (неизменным), при котором сила действия равна силе противодействия, так и прямолинейным, что и положено в основу «Начал» И. Ньютона, и обосновано принципом Даламбера. Но в таком случае мы имеем искусственное – придуманное пространство, что возможно только для обсчёта искусственной модели, о чём и утверждает и это положено в основу принципа Даламбера. В теоретической физике, среда-материя, вещество, наполняющие пространство, могут быть только анизотропными, иначе одна точка (область) среды, вещества не может быть отличима от другой. Ни о каком распространении волн или наличия атомов в изотропной среде невозможно, так как сама волна, атом или элемент, его образующий, это и есть анизотропное состояние среды.
«Так как древние», по словам Паппуса, «придавали большое значение механике при изучении природы, то новейшие авторы, отбросив субстанции и скрытые свойства, стараются подчинить явления природы законам математики». Заполнившее ВСЮ научную литературу утверждение, что «НАЧАЛА», И. Ньютона, в том числе его законы являются основой «теоретической физики» - АБСУРДНО и противоречит даже высказываниям самого И. Ньютона. Однако, многочисленные переводчики и толкователи этого труда исказили не только их истинный МАТЕМАТИЧЕСКИЙ смысл, то есть отношение его к прикладной физике или инженерии, но и смысл основополагающих понятий, что привело к тому, что в научном мире «Начала», ОШИБОЧНО, были приняты, за основу «теоретической физики».
Галилей мог бы сформулировать инженерный подход, изложенный в «Началах» И. Ньютона, к развитию теоретической физики, в виде следующей максимы для учёных: «ваше дело не рассуждать почему, а устанавливать сколько».
По И. Ньютону, «Рациональная механика есть учение о движениях, производимых какими бы то ни было силами, и о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений, точно изложенное и доказанное». В выражении «о движениях, производимых какими бы то ни было силами» вроде ясно говорится, что рассматривается вопрос только о МЕРЕ силы для движения, но не говорится, КАК, ФИЗИЧЕСКИ, СИЛЫ, ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ЭТО ДВИЖЕНИЕ и КАК ОНО ПРОИСХОДИТ. То есть, по И.Ньютону, решается задача о перемещении из точки «А» в точку «В» под действием силы.
В выражении «о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений» говориться, какую МЕРУ (т.е. СКОЛЬКО) метрологических коэффициентов пропорциональности приложить, рассчитанных на основе фундаментальных констант, чтобы что-то двигалось. Зачем при таком подходе знать, КАК «СИЛА» приводит всё в движение и КАК она работает? Вполне хватает вместо реальной «СИЛЫ» сказочной инерции.
«При защите кандидатской диссертации, диссертант, теорию движения автомобиля обосновал, воспользовавшись принципом Даламбера. Шутник – член ученого совета – спрашивает у диссертанта. Вот у вас сила тяги равна сумме всех сопротивлений. Стало быть, автомобиль находится в равновесии, он неподвижен. Почему вы говорите, что машина разгоняется? Диссертант долго думал, а потом не нашел ничего лучшего как привести ответ из учебника. - Это только теоретически в равновесии. А на самом деле сила тяги чуть-чуть больше силы сопротивления, вот он и движется» (Удивительная физика Н.В.Гулиа).
В школе, за такой ответ, ставят пятерку. Как видим, глупость вдалбливается со школы.
Так что И. Ньютон, нисколько не погрешил перед теоретической физикой, так как занимался не ею, а «рациональной механикой», то есть - практической физикой. Чтобы последователи это понимали он, в «Началах», написал «читатель должен (сам) озаботиться, чтобы, в виду таких названий, не думать, что я ими хочу определить самый характер действия или физические причины происхождения этих сил». Этим он как бы сформулировал различие между теоретической и прикладной физикой.
Получаем, что это две разные науки.
- Теоретическая физика описывает причинно-следственную связь происхождения и взаимодействия сил.
- Практическая физика с привлечением математики, описывает методологии расчета МЕРЫ, взаимодействия сил на основе метрологических коэффициентов.
Рассматривая задачи о движениях, под действием сил, нигде не говориться о взаимодействии опоры силы и самой силы (опора не есть сила сопротивления и не есть начало координат, что ошибочно пришло из «Начал»).
Рисование сил стрелками, ввел, в прикладную физику, голландский ученый Стевин, он же ввел закон геометрического сложения сил, известный как «параллелограмм сил». Вот эти стрелки и параллелограммы сил столетия стоят незыблемой преградой на пути развития теоретической физики. Опора силы, априори подразумевается неподвижной, это поневоле ведет к признанию возможности сил инерции с бесконечной длиной силы, что абсурдно.
Как будет рассмотрено в последующих статьях, все чудеса и тайна ФИЗИЧЕСКОГО, а не математического движения, скрываются в деталях, прячущихся между опорой и концом стрелки силы.
Некоторую неразбериху в практическую физику привнес математик Лагранж, который, невольно исказил рассуждения Даламбера «если в любой момент времени к каждой из точек системы, кроме фактически действующих сил, приложить силы инерции, то система сил будет находиться в равновесии». Убрав из рассуждения Даламбера выражение «кроме фактических сил», он дал жизнь, силам инерции, сделав их реальными, а не фиктивными как предлагал Даламбер.
Согласно принципа Даламбера, для упрощения решения, путём перевода решения динамической задачи в решение статической задачи, J по МАТЕМАТИЧЕСКИМ правилам перенесено справа налево и, в результате, получаем
F - N – J = 0 то есть уравнение статики.
Спор о том, реальны или нереальны силы инерции, не затихает уже три столетия. Но, многие, до сих пор, не хотят признать, что ни шарик, ни колесо, ничто НЕ МОЖЕТ катиться, двигаться за счет фиктивной силы.
Вот почему, абсолютно прав, Р. Фейнман: «Хвалёная теоретическая физика – сплошное надувательство».
Указанное выше, нисколько не умаляет достижений великих умов, но все эти достижения можно отнести только к развитию ПРИКЛАДНОЙ физики, но никак не к становлению теоретической физики.
Свое мировоззрение о корректности в науке М.В.Ломоносов кратко и ясно изложил в широко известной работе по экспериментальной астрономии: «Правда и вера суть две сестры родные, дщери одного Всевышнего Родителя, никогда между собою в распрю придти не могут, разве кто из некоторого тщеславия и показания своего мудрования на них вражду всклеплет. А благоразумные и добрые люди должны рассматривать, нет ли какого способа к объяснению и отвращению мнимого между ними междоусобия. ... Создатель дал роду человеческому две книги. В одной показал Свое Величество, в другой Свою Волю. Первая - видимый сей мир, Им созданный, чтобы человек, смотря на огромность, красоту и стройность его зданий, признал Божественное Всемогущество, по мере себе дарованного понятия. Вторая книга - Священное писание. В ней показано Создателево Благоволение к нашему спасению. В сих пророческих и апостольских боговдохновенных книгах истолкователи и изъяснители суть великие церковные учители. А в оной книге сложения видимого мира сего суть физики, математики, астрономы и прочие изъяснители Божественных в натуру влиянных действий суть таковы, каковы в оной книге пророки, апостолы и церковные учители. Не здраво рассудителен математик, ежели он хочет Божескую Волю вымерять циркулем. Таков же и богословия учитель, если он думает, что по Псалтире научиться можно Астрономии или Химии».
Интересно как, Максвелл, признается в том, что все его исследования — это не физика, а инженерия. Глава 93 стр73
Например, про энергию он постулирует: «we conclude that heat is a form of energy» температура – форма энергии. И все!!!!!!! кушайте, как и с чем хотите. Вот это «гениально»!!! При всем уважении к Максвеллу такое заявление просто переводит его из разряда физиков в разряд инженеров. Не спасает даже его оговорка. "But for our present purpose it is unnecessary to ascertain in what form energy exists in a hot body; the most important fact is that energy may be measured in the form of heat, and since every kind of energy may be converted into heat, this gives us one of the most convenient methods of measuring it."
Отсюда, физику явления не нужно знать нужно, только, знать, что и как мерить, но это инженерные азы, а не физические. Его труд констатирует, что такое энергия, с физической точки зрения, знать НЕ НАДО. "A system may also have energy in virtue of its configuration, if the forces of the system are such that the system will do work against external resistance while it passes into another configuration." То есть, примете потомки, как данность, что энергия может САМА, без «ног», «бегать или перепрыгивать» с места на место. Нигде вы не найдете у него волну в потенциальном поле. То есть все его гравитационные, электрические и магнитные поля не волновые, а градиентные. Не может прямая или обратная зависимость, даже основанная на любых степенях создавать волну. Максимум, что при этом возможно, это получить КРИВУЮ от нуля до бесконечности, но никак не волну. Неужели заблуждаюсь? Но, все эпюры получаются только кривыми и только не ведомый, мифический параметр "время", заставляет осциллятор бегать, туда-сюда, генерируя волну.
Но осциллятор, как стартовый пистолет остается на старте и не бежит за волной до финиша, подгоняя ее сзади какой-то магией, чтобы волна не остановилась и добежала до финиша. Очень много опубликовано картинок деформационных волн, зарегистрированных (микроскопами, телескопами), при экспериментах, то есть ЧЕРЕДОВАНИЕ зон сжатия и растяжения, но как они получаются нигде ни слова. Где, как и из чего будем делать волну и чем будем подгонять ее в ее движении по безбрежным просторам пространства?
Вопрос остается открытым. Неужели это невозможно только потому, что ЭТО НЕВОЗМОЖНО? Может, все-таки можно?
На рубеже ХХ века Давид Гильберт (David Hilbert, 1862–1943) нанес сокрушительный удар по «зацикливанию» на аксиомах. Он сформулировал 23 задачи, которые предстояло решить ученым-теоретикам наступающего ХХ века. Вторая задача Гильберта сводилась к необходимости строго доказать, что система аксиом — базовых утверждений, принимаемых в математике (считай и в физике, авт.) за основу, без доказательств, — совершенна и полна, то есть позволяет математически описать всё сущее. Надо было доказать, что можно задать такую систему аксиом, что они будут, во-первых, взаимно непротиворечивы, а во-вторых, из них можно вывести заключение относительно истинности или ложности любого утверждения. Решая эту задачу в 1931г. венский математик Курт Гёдель сформулировал «Теорему о неполноте»:
Всякая система математических аксиом, начиная с определенного уровня сложности либо внутренне противоречива, либо неполна, что следует из его удивительного открытия: «Если можно доказать утверждение «A», то можно доказать и утверждение не-«A». На что кажется непротиворечивой арифметика. Современная арифметика, хотя и имеет тысячелетнюю историю, стала современной только после введения в ее основу так называемых аксиом Пеано. Итальянский математик Дж. Пеано сформулировал их примерно век назад, что явилось своего рода историческим парадоксом многовекового существования арифметики. Пеано заметил, что вместо многочисленных аксиом, определяющих сложение, умножение, вычитание и деление, можно воспользоваться одной операцией, операцией перехода к следующему числу на основе которой он и сформулировал свои замечательные аксиомы: Первая его аксиома (XIX век), на которой построены последующие действия, гласит:
Но так ли полны и непротиворечивы аксиомы Пеано. Берем одно яблоко, затем второе. В руках у нас оказывается два яблока. Что тут непонятного? Попробуем согласно «Теоремы о неполноте» разделить эти два яблока между двумя детьми. Получаем грандиозный конфликт в виде моря слез. Дети не хотят признавать аксиомы Пеано. Яблоки оказались не одинаковыми. Даже если бы они были одинакового размера, но имели бы разный цвет, вкус, мы опять не сможем их разделить поровну, то есть сделать их одинаковыми. Яблоко раздора заложено в самой единице, положенной в основу аксиом Пеано. Это произошло потому, что числовая арифметическая ось априори, в аксиомах Пеано, подразумевается абсолютно прямой осью, на которой любое предыдущее и последующее число отличается на одну и туже единицу. То есть мы имеем и применяем ПРЯМУЮ арифметику. Но в аксиомах Пеано нет аксиомы, что все единицы равны друг другу. По логике это подразумевается, но аксиомы нет, так как для этого необходимо доказать, что может существовать множество абсолютно равных единиц. Например, оси координат могут быть прямыми (Декарт Ферма Эйлер) и кривыми (Лобачевский). Вероятно, и единицы могут быть «прямыми» и «кривыми». Так же, как и абсолютно одинаковая единица Пиано, в математике, так и постоянная скорость света была введена Эйнштейном в физику волшебным мановением пера, устранив из пространства среду – эфир, то есть сделав его изотропным.
Как прямой линейкой замерить кривую. Если мы начнем гнуть линейку, то расстояния между делениями (единицами) исказятся и наш замер будет приблизителен. Это подтверждает число "пи".
Даже рядом расположенные атомы одного и того же химического элемента НЕ ОДИНАКОВЫ, так как они находятся в разных местах энергетического поля и никак не могут быть равны одной и той же ЕДИНИЦЕ. А чему равен интервал между Нулем и Единицей. Неужели равен Единице?
Но Ноль и Бесконечность объединяет то, что ноль и бесконечность - это логические понятия, т.е. их реальность - чисто ментальная.
Но бесконечность — это отсутствие конца. В физической природе нет ни нулей, ни бесконечностей, поэтому люди в массе своей мало заморачиваются ими как практически незначимыми. Как при этом описывать РЕАЛЬНУЮ физику природы, что принимать за НОЛЬ, неужели начало координат? Неужели так и будем искать точку опоры, которую со времен Архимеда не могут найти.
Таким образом, мы пришли к тому, что, зачастую, для описания реальной природы, вероятно, надо применять «КРИВУЮ» арифметику. В этой арифметике единица равна наименьшей разности значений предыдущего и последующего числа с учетом «кривизны» числовой оси в данной области. Но, где взять кривую линейку с кривой арифметикой для измерений в окружающем нас «кривом» пространстве. И тут же натыкаемся на вопрос, а может ли в природе существовать что-то кривое или может-ли движение осуществляться по кривой? Уважаемый читатель, попробуйте сделать хоть один кривой шаг. Как бы вы не переставляли ногу, вы каждый раз сможете передвинуться только по ПРЯМОЙ, но никак не по кривой. Как при этом быть с золотым правилом геометрии, что между двумя точкам можно провести только ПРЯМУЮ, при этом ЕДИНСТВЕННУЮ.
Подробности о кривой смотрите здесь.
Так и постоянство скорости света, который, оказывается, мог распространяться без среды. Только в этом случае, свету, можно было приписать постоянство скорости. А.Эйнштейн, так и не раскрыл секрет, как ФИЗИЧЕСКИ, без среды, могут распространяться фотоны – электромагнитные волны. Предвосхищая открытие Геделя в «Теореме о неполноте», великие мыслители прошлого, в свое время, установили границы, определяющие действие предлагаемых законов. Они, вероятно, понимали, что объять необъятное невозможно и, понизили планку определенного уровня сложности. В принятых человечеством теориях и методиках расчета они, применив плоскую плоскость Евклида, несуществующее время, скорость, (которую, большинство, считают вектором, этот параметр может быть только скаляром так как это РАСЧЕТНАЯ величина) получили простые решения зачастую сложных задач, но на это, в явном виде, многие из них в своих трудах не указывали.
Поэтому, в науку были привнесены ловушки, в которые попали многие исследователи. Всякая система аксиом – упрощений, создается от сложного к простому. Но, как определить тот предел простого, который не приведет к противоречивости получаемой модели. Сначала надо понять физику процесса или явления и только потом вводить разного рода ограничения - аксиомы, для описания и практического его применения.
Огульно отвергать то, что уже создано, было бы неправильно, но идти дальше, в познании мира, не имея в виду, как и для чего, вводились разного рода ограничения, в известные законы, является грубейшей ошибкой. Это, в свое время, привело к возникновению противоречивости в ОТО и СТО, классической механике и кинематике, квантовой механике и т.д.
Для понимания физики природы без математики читателю предлагается описание простыми понятиями, что такое:
Пространство,
Материя-Эфир, заполняющая пространство,
Чтобы от материи - Ньютония перейти к материи - Колония.