Это заключительный раздел большого очерка «Дыхание вакуума. История открытий» из моей книги «Дыхание вакуума» (2004 г.). В 1991 году завершился у меня первый «научный» период, который начался в декабре 1982 года. В январе 1991 года была написана последняя работа этого периода («Диалектика колебательного движения и строение Вселенной»). 18 августа 1991 года (накануне очередной русской революции 19 – 22 августа) была сделана последняя выписка из прочитанной литературы. Второй «научный» период, который и привёл к созданию книги «Дыхание вакуума», начался в январе 1999 года написанием работы «Эйнштейн и единая теория поля». Как уже говорилось, с января 1994 года веду дневник (частично опубликован в книге «Монолог»). В нём достаточно полно отразились все события так или иначе связанные с моей работой в науке. Повторяться здесь не буду.
Итак, январь 1987 года. Хотя до первого моего близкого знакомства с солитоном был ещё год, но в предисловии к книге Луи де Бройля «Соотношение неопределённостей Гейзенберга и вероятностная интерпретация волновой механики» (1986 г.) я встретил о нём упоминание в связи с теорией де Бройля. Автор предисловия – коллега де Бройля Ж. Лошак. Из множества разработок де Бройля Лошак выделяет прежде всего идею солитонов, которую в Институте Анри Пуанкаре они называли волнами с горбом.
«Эта идея де Бройля, ранее считавшаяся устарелой и слишком классической, сейчас играет всё большую роль… Ей, несомненно, принадлежит большое будущее, но при условии, что будет решена фундаментальная проблема, с которой мы имеем дело уже в течение 25 лет, а именно, отсутствие общего принципа, на основании которого мы могли бы выбрать одно нелинейное волновое уравнение из бесчисленного множества возможных. Если когда-либо мы сможем найти такое уравнение, то родится новая микрофизика».
Общий принцип, о котором говорит Лошак, и одно нелинейное волновое уравнение удивительно легко и просто иллюстрирует механическая система из шариков соединённых пружинками, то есть цепочка линейных осцилляторов. Я думаю, де Бройль с его образным, конкретным методом мыслить согласился бы с подобным утверждением. Что, казалось бы, проще! И ведь это только модель. Реальные первичные элементы физического вакуума, амплитуды, силы, скорости – всё в превосходных степенях, кроме разве что размеров.
Впервые я познакомился с книгой В. Ф. Миткевича «Основные физические воззрения» (1939 г.) в марте 1983 года. Повторно прочёл её и сделал выписки в апреле 1987 года. Владимир Фёдорович Миткевич – это тот, кого наш знакомый физик-резонёр называл «мистиками» и «богоискателями». Миткевич был апостолом эфирной гипотезы, её покровителем и защитником. Он не примкнул к хору славословий в адрес новых революционных теорий и остался верен эфиру до конца. Через это Владимир Фёдорович нажил себе немало врагов, его труды не издаются более пятидесяти лет, имя Миткевича не встретишь в нынешних биографических справочниках, хотя в своё время он был крупным специалистом в области электротехники, академиком. Вот что значит плыть против течения.
В память о Владимире Фёдоровиче Миткевиче я процитирую здесь большую выписку из его книги, и вы убедитесь, как прозорлив и разумен был этот учёный, с каким уважением и тактом он относился к научным достижениям предшественников. Ведь в конечном итоге Миткевич оказался прав, истина о большом и малом в материальном мире сокрыта именно в физическом вакууме, по-старому – в эфире.
«12. Представление о квантовании в самом широком его понимании заключает в себе идею о пространственной прерывности всех вообще физических процессов. И вместе с тем, оставаясь в области физической мысли и стремясь по возможности освободиться от чисто математических абстракций, мы должны совершенно отбросить какое бы то ни было оперирование с пространством, абсолютно пустым, в полном смысле этого слова. Следовательно, прерывность физических процессов мы не можем мыслить в связи с абсолютно пустыми промежутками между отдельными элементами – квантами, на которые мы расчленяем физическое содержание того, что происходит в природе. Подобные абсолютно пустые промежутки физически недопустимы. О них можно говорить только в пределах математического анализа. Таким образом, прерывности физически мыслимы только на фоне физической же непрерывности.
Мы никак не можем ограничиться констатированием сосуществования прерывности и непрерывности, приняв его просто как основное положение, не требующее дальнейшего развития. Физическая мысль не может на этом успокоиться, а, наоборот, она должна стремиться и действительно стихийно стремится к синтезу этих противоположностей, каждая из которых, несомненно, выражает собою нечто объективно реальное. Должно признать, что на пути решения рассматриваемого, по существу, очень старого вопроса встречается много затруднений, кажущихся почти непреодолимыми. Но как раз именно развитие квантовой теории волн, которым современная физика может по справедливости гордиться, явно ведёт к тому, чтобы был, наконец, выполнен физический синтез прерывности и непрерывности.
Собственно говоря, для простейшего случая, когда можно говорить о пакете максвелловских волн, математический аппарат этой теории с формальной стороны уже выявил искомый синтез. Остаётся только задать вопрос: что именно колеблется в связи с волновым процессом? При этом, конечно, мы должны отрешиться от представления о простом колебательном движении, составлявшем предмет изучения в области классической волновой теории света, а иметь в виду колебательный характер какого-то специфического состояния той физической реальности, которой свойственно приобретать это состояние и которую мы на обычном нашем физическом же языке не умеем назвать иначе, как некоторой средой. Помимо указанного пути трудно представить себе какой-либо иной метод физической трактовки понятий, вытекающих из квантовой теории волн. Необходимо подчеркнуть, что математик имеет полное основание не интересоваться тем, что именно колеблется, но для физика вопрос этот имеет принципиальное значение. Абсолютно пустое пространство, лишенное всякого физического содержания, не может служить ареной распространения каких бы то ни было волн.
Развивая мысли в намеченном направлении и стремясь использовать представление о волнах в трёхмерном пространстве также в отношении самого общего случая, чего мы пока не умеем осуществить путём операций с уравнением Шрёдингера, мы можем надеяться придти, в конце концов, к полному физическому синтезу указанных выше противоположностей – прерывности и непрерывности. При этом все прерывности представятся в форме каких-то более или менее ярко выраженных пучностей в процессе, который происходит на фоне физической непрерывности, заполняющей всё трёхмерное пространство, т. е. на фоне некоторой среды.
13. Мы подошли, наконец, к самому существенному вопросу, когда-либо занимавшему физическую мысль, – к вопросу о физической среде, без которой наше трёхмерное пространство являлось бы только чисто математической абстракцией. Современная физика, склонная усматривать в действии на расстоянии первичное физическое явление, относится отрицательно к этому вопросу. Представление о среде, заполняющей всё пространство и непосредственно участвующей во всех физических процессах в качестве передатчика всякого рода взаимодействий, рассматривается теперь как некоторые, так сказать, леса, которые необходимы были при возведении здания современной физической теории. Когда сооружение здания закончено, леса могут быть разобраны и отброшены прочь, как нечто ненужное и уже окончательно сыгравшее свою подсобную роль. Всё это совершенно верно с точки зрения формально-математического понимания того, чем должна быть физическая теория. В этом отношении не может быть никаких возражений. Но дело представляется в совсем другом виде, если под физической теорией разуметь строго обоснованную и не содержащую внутренних противоречий систему взаимно согласованных физических представлений. В этом случае роли меняются. Методы и язык математического анализа необходимо рассматривать только в качестве лесов, облегчающих возведение здания физической теории путём выявления количественных соотношений и характеристик физических реальностей. С развиваемой мною точки зрения, леса, облегчающие построение физической теории, по окончании этой работы мы разбираем, но не отбрасываем прочь, и в дальнейшем пользуемся материалом этих бывших лесов, т. е. приёмами математического анализа, при некоторых частичных надстройках, могущих потребоваться в связи с новыми открытиями, а также при всякого рода описаний и практическом использовании физической теории. Таким образом, с точки зрения природы вещей математические построения и формулировка не составляют сущности физической теории, а играют в ней лишь подсобную, хотя и весьма важную роль.
По целому ряду причин, о которых я уже достаточно говорил, построение физической теории, охватывающей весь материал, накопленный наукой, немыслимо без признания особенного значения среды, заполняющей всё трёхмерное пространство. На языке прошлых эпох, пережитых физикою, эта универсальная среда называется эфиром. За неимением другого, быть может, более подходящего термина мы будем продолжать пользоваться словом «эфир» в смысле какой-то основной среды, непрерывно заполняющей пространство, хотя современная физика весьма тщательно избегает представления об эфире, как бы совершенно в нём не нуждаясь.
Специальная и общая теория относительности отвергают эфир, и вместе с тем, однако, Эйнштейн признаёт, что геометрические свойства пространства не самостоятельны, а обусловлены материей. Казалось бы, что это утверждение Эйнштейна влечёт за собой отрицание физического смысла в представлении о каком-либо объёме пространства, абсолютно свободном от материи. Тем не менее, из хода рассуждений общей теории относительности следует, что здесь речь идёт лишь о гравитационной материи, а не о материи в более общем смысле некоторой физической среды, непрерывно заполняющей пространство. Такая универсальная среда не требуется согласно теории относительности, которая допускает существование областей трёхмерного пространства, абсолютно ничем не заполненных. Всё это, конечно, указывает на абстрактно-математический характер этой теории.
Теория относительности оперирует с полем тяготения. Современная теория электромагнитных явлений основана на развитии учения о полях электрических и магнитных. Но математическая теория силового поля, по существу, теснейшим образом связана с идеей действия на расстоянии, простого или запаздывающего. Поэтому современное представление о каком-либо силовом поле является такой же математической абстракцией, как и действие на расстоянии, и точно так же обычно объективируется без достаточных оснований. Вложить физическое содержание в учение о силовых полях можно, только вернувшись к основным фарадее-максвелловским воззрениям, касающимся обязательного участия некоторой среды во всех взаимодействиях, и тогда современное учение о силовом поле необходимо будет рассматривать в качестве весьма ценной математической характеристики физического силового поля. Итак, признание какой-то универсальной среды, скажем, эфира, безусловно необходимо для развития физической мысли, которая в противном случае приходит к ряду существенных противоречий.
В настоящее время мы не располагаем достаточными материалами для построения физической теории эфира. В этом отношении наибольшие затруднения возникают при рассмотрении вопроса о непрерывности эфира, который необходимо трактовать в качестве какой-то основной среды, являющейся первичной физической реальностью (Сноска: говоря об эфире как о первичной физической реальности, мы должны, конечно, это понимать в том смысле, что на данном этапе наших физических знаний представление об эфире является некоторым пределом конкретизации наших представлений о материи вообще) и не оставляющей абсолютно незаполненными сколь угодно малые объёмные участки нашего трёхмерного пространства. Быть может, однако, мы никогда не будем в состоянии «понять» непрерывности эфира по чисто принципиальным причинам. Дело в том, что обычное «понимание» чего бы то ни было всегда так или иначе сопряжено с подчинением содержания данного объекта более общей категории объектов. Так, например, понимание того, что представляет собой материальное тело, сводится к идее об атомах и об атомной структуре. Атомы мы понимаем как определённые комплексы электронов и протонов, а электроны и протоны мы теперь стремимся понять, хотя бы, как некоторые волновые пакеты. Мысля о предельной физической субстанции, об эфире, мы не можем, по-видимому, идти по этому проторённому пути, т. к. мы не можем себе представить существования сверхпредельной физической субстанции, некоторого надэфира. Эфир, по моему мнению, является в отношении его непрерывности своего рода «непознаваемым» (Сноска: из этого утверждения, конечно, не следует, что эфир в полном смысле слова непознаваем. Речь идёт лишь о том, что не следует рассматривать эфир по аналогии с обычной, так называемой весомой материей и приписывать ему атомную структуру. Но мы должны стремиться познать эфир путём всестороннего изучения его проявлений в качестве совершенно необходимого и основного носителя свойств, обнаруживаемых в физических процессах, вообще, и в электромагнитных процессах, в частности. 1936 г.). В этом, вероятно, кроется основная причина затруднений в построении физической теории эфира, и я полагаю, что если это будет, наконец, когда-либо выполнено, то лишь на базе постулата о непрерывности эфира. Данный постулат, несомненно, должен быть внутренне связан с положением о физической немыслимости, о фиктивности абсолютно пустого пространства.
14. Из всего предыдущего вытекает, что создание физической теории, охватывающей самый широкий круг явлений, затруднительно, и, вероятно, совершенно невозможно на почве отрицания первенствующего значения среды и на основе объективирования действия на расстоянии в качестве первичного физического явления. До настоящего времени общей физической теории ещё не существует в законченном виде. Но можно с полным правом высказать уверенность, что в будущем физическая мысль возвратится к принципиальным воззрениям Фарадея и Максвелла, разовьёт их путём учёта всех новейших достижений и завершит построением общей физической теории. Действительно, уже намечается определённый, ещё недостаточно осознанный, сдвиг в этом направлении. В подтверждение сказанного достаточно напомнить хотя бы только о квантовой теории волн, о метаморфозе наших представлений об электроне и о дифракции материальных лучей. Но, во всяком случае, фарадее-максвелловская точка зрения по вопросу о непременном участии среды во всех физических процессах представляется единственно мыслимой путеводной нитью для дальнейшего успешного развития современной физики, так много сделавшей и так много обещавшей сделать. (…)
Все главнейшие успехи современной физики, по существу, тесно связаны с выяснением тех движений, тех пространственных перемещений, которые происходят в различных процессах или в различных физических комплексах, воспринимавшиеся ранее как нечто неделимое и неразложимое на составные части. Так, например, атом обычной материи предстал пред взором исследователя теперь как целый микрокосмос, как обособленный мир, части которого находятся в непрерывном движении. Эти составные части (электроны, протоны и т. д.), казавшиеся ещё недавно какими-то предельными физическими реальностями, в свою очередь, благодаря открытию дифракции материальных лучей и успехам теоретической физики, в настоящее время представляются в качестве специфических комплексов, имеющих волновую природу. Правда, методы формально-математического описания соответствующих волновых процессов хотя и отражают действительные соотношения, однако основаны на использовании таких представлений (фазовые волны в многомерных пространствах сколь угодно большого числа измерений), которые не поддаются простой, физической интерпретации и должны быть понимаемы лишь как чисто условное, вспомогательное орудие, вполне законное при математическом анализе, но не при рассмотрении истинной природы явления. Только весьма распространённой привычкой к ошибочной интерпретации математических абстракций можно объяснить то, что некоторые противники материалистической трактовки физических явлений утверждают, будто бы реальной причиной, обусловливающей дифракцию, например, электронов, являются фазовые волны, распространяющиеся в многомерных пространствах. Ясно, конечно, что подлинно реальной причиной дифракции электронов могут быть только волновые процессы, происходящие именно в физическом трёхмерном пространстве и имеющие непосредственное отношение к природе электронов. Совершенно очевидно также, что волновые процессы, связанные с электронами, не следует примитивно понимать как упругие колебания объёмных элементов эфира, по примеру справедливо отброшенных теперь представлений классической оптики, но необходимо рассматривать эти волновые процессы как имеющее периодический характер специфическое движение сложной формы, в состав которого, в конце концов, должны входить и элементарные пространственные перемещения». (Конец выписки из работы В. Ф. Миткевича)
Верно замечено: к заблуждению ведут множество путей, к истине – один. Построить в двадцатые – тридцатые годы прошлого века теорию эфира (физического вакуума) было невозможно по совершенно объективным причинам, Миткевич это хорошо понимал. Уровень знаний был ещё низок. Понадобились десятилетия, строительство огромных ускорителей частиц, масса экспериментальных и теоретических исследований, чтобы уровень знаний достиг нужного предела. Но даже сегодня, имея этот предел, увидеть – что скрывается за наработанным материалом – не так-то просто. Природа неохотно расстаётся со своими тайнами. Но она помогает тем, кто действительно ищет истину, а не громкую славу и богатство.
Камень преткновения во взглядах на единую среду, на что особо обратил внимание Миткевич, диалектичная противоположность: прерывность – непрерывность. Ответ, как всегда, в единстве противоположностей. Физический вакуум дискретен и непрерывен одновременно. Единичный его элемент по существу бесконечен. Как бы далеко не удалялись два соседних элемента друг от друга, между ними никогда не случится абсолютного разрыва и образования действительной пустоты, ничто. Удаление или сближение элементов сопровождается только энергетическими изменениями, как в пружине, усилением или ослаблением напряжения. Это на микроуровне. А на макроуровне?.. Когда вы играете с двумя магнитами, то не можете не заметить пружинящую упругость вакуума, которая создаётся одно-или разнонаправленными вихревыми магнитными полями. Однонаправленные поля при интерференции увеличивают динамику вакуума, уменьшая его плотность в области наложения волн. Плотный вакуум вне области наложения прижимает магниты друг к другу. Разнонаправленные поля уменьшают динамику вакуума, увеличивая его плотность в области наложения волн. Магниты упрямо отклоняются от сближения вплотную, пытаясь встать «одним курсом», т. е. однонаправленными полями.
Наша обычная повседневная жизнь даёт иногда интересные поводы для раздумий. Вспомните хотя бы тот же стакан чая с крутящимися после помешивания чаинками. Различие в скорости вращения жидкости в центре стакана и у стенки стягивает чаинки к центру. Прекрасная иллюстрация гравитации. А убегающая, слегка подпененная, вода из ванны создаёт образы спиральных галактик далёкого космоса. А пробовали вы в той же ванне, когда воды в ней ещё много, играть пробкой у сливного отверстия? Попробуйте. Ощущение магнитного притяжения. Плотность убегающей в отверстие воды меньше, чем плотность массы воды над отверстием. И эта масса давит на пробку, создавая эффект магнитного притяжения.
Колоссальная плотность вакуума властвует над миром, всё находится под его неустанным давлением. Он разрушает горы, ледники, дома, и он же сохраняет тела в целостности. Трудно представить себе иную силу, которая бы заставила объединиться частицы в атомы, атомы – в тела. Огромной, богатырской силе вакуума обязана сама наша жизнь, без неё не сияли бы звёзды и Солнце, не сохранялся бы вокруг земного шара тонкий слой спасительной воздушной атмосферы. Жизнь на Земле расцветает и, вопреки давлению вакуума, тянется к Солнцу. Мы не замечаем невероятную плотность вакуума, как не видим воздух, которым дышим, не чувствуем огромного давления атмосферы, в которой живём. Частицы, из которых состоят наши атомы, есть маленькие очаги сопротивления давящей силе вакуума. Если бы не эти «дыхания» вакуума, никогда бы не вздохнули наши лёгкие, что прячутся внутри грудной клетки. Человек научился использовать силу плотного вакуума. Во всех электрических генераторах и электрических двигателях эта сила работает на человека. Все химические реакции тоже, хотя и опосредованно, обязаны силе вакуума. Ничто на Земле и вне Земли не происходит без участия этой удивительной среды!..