Хотя причиной для всякого улучшения и упрощения физической картины мира всегда является новое наблюдение, т.е. процесс в мире ощущений, однако физическая картина мира по своей структуре при этом все больше удаляется от мира ощущений. А это означает не что иное, как дальнейшее приближение к реальному миру.

Рассматриваются актуальные проблемы понимания, изучения и формализованного представления физического движения в пространстве и во времени. Показывается возможность и необходимость синтеза аристотелевской, классической и современной физик на основе обобщения их принципов, понятий и постулатов, касающихся физического движения. Обсуждаются геометризация и диалектизация, классическое и неклассическое, абсолютное и относительное и другие основные понятия физики движения.

Наши представления о физической реальности никогда не могут быть окончательными. Мы всегда должны быть готовы изменить эти представления, т.е. изменить аксиоматическую базу физики, чтобы обосновать факты восприятия логически наиболее совершенным образом». Высшим долгом физиков является поиск тех общих элементарных законов, из которых путем чистой дедукции можно получить картину мира. Эволюция происходит в направлении все увеличивающейся простоты логических основ.

Хотя мы сегодня определенно знаем, что классическая механика не достаточна, чтобы служить фундаментом для всей физики, она всегда находится в центре всего мышления в физике. Причина состоит в том, что, несмотря на значительный прогресс, достигнутый со времен Ньютона, мы еще не пришли к новому фундаменту физики, который позволил бы нам быть уверенными, что вся совокупность исследованных явлений и частично увенчанных успехом теоретических систем, сможет быть из него логически выведена. До сих пор не удалось заменить единую концепцию мира Ньютона другой, столь же всеобъемлющей единой концепцией. Но не следует думать, что великое творение Ньютона можно ниспровергнуть в сколько-нибудь реальном смысле слова этой или иной теорией. Его ясные и всеобъемлющие идеи навсегда сохранят свое значение, как основа, на которой построено здание современной физики.

В этих высказываниях А. Эйнштейна и Р. Феймана совершенно ясно говорится, что, как теория Эйнштейна, так и теория Ньютона не окончательны, хотя и являются основой построения современной физики. И это то, что, прежде всего, необходимо понять, чтобы построить дальнейшее развитие этих теорий на основе более всеобъемлющей теории. Так, например, одним из основных отличий физики Галилея от физики Аристотеля является определение независимости (ортогональности) взаимодействующих движений (например, свободного равномерного движения по горизонтали и свободного равноускоренного падения по вертикали). А одним основных отличий физики Ньютона от физик Кеплера и Галилея является переход от небесных законов Кеплера и от земных законов Галилея к всеобщим законам механического движения. Ибо закон тяготения Ньютона основан на законах Кеплера, первые два закона Ньютона основаны на законе инерции Галилея, а третий закон основан на принципе Галилея об эквивалентности сил инерции и гравитации при свободном падении. Именно благодаря этому, несмотря на огромное значение античных философов, окончательный переход от геометрии к физике, в соответствие с триадой <геометрия, кинематика, динамика>, все же исторически был совершен качественным и количественным синтезом физического смысла понятий движения и взаимодействия не только вблизи земной поверхности, но и для всей космической системы мира. А это говорит о том, что последовательное развитие фундаментальных идей ничуть не менее важно, чем их последующее теоретическое развитие и практическое применение. Тем более что при любом развитии что-то приобретается всегда за счет того, что что-то теряется. Так, например, физика Галилея по сравнению с физикой Аристотеля потеряла не только отличие покоя от равномерного прямолинейного движения, но и естественное направление этого движения.

Кроме того, можно заметить, что во всех достаточно общих законах движения, справедливых в определенной области физического пространства и при определенных условиях, всегда присутствует некоторая физическая константа. Так первые полученные из опыта физические константы, непосредственно связанные с движением, были введены в физику Галилеем и Кеплером, и только затем обобщены и добавлены новые константы Ньютоном и Эйнштейном. Галилей ввел ускорение свободного падения для всех тел на Земле в соответствие с формулами s=gtt, v=gt, поэтому константу g можно назвать постоянной Галилея. После чего Ньютон привел эти формулы к виду s=vt=att, v=at, F=mg=ma, а Эйнштейн к виду s=ct, a=c/t=cυ, откуда следует z=st=ctt. Кеплер же ввел константу свободного вращения для всех планет Солнечной системы в соответствие с формулами sss/tt=vss/t=svv=K, названную постоянной Кеплера. После чего она была приведена к виду K=Es/m=Fss/m=Gm, а также к виду K=ccs=Gm, s=mG/cc, где гравитационную константу G называют постоянной Ньютона, а скорость света с в данном смысле можно назвать постоянной Эйнштейна. Отсюда же можно заметить, что F=mg и K=Gm подобны по виду, и m=F/g=K/G является относительно постоянной величиной.

Кроме того, из s=gtt, v=gt следует, что при свободном падении скорость эквивалентна времени, а пространство эквивалентно квадрату времени, что можно вывести чисто математически. Так, по словам Г. Гегеля: «В просто равномерном движении пройденные пространства пропорциональны временам; ускоренным движением является такое движение, в котором скорость в каждой из следующих частей времени увеличивается; равномерно ускоренным движением является, следовательно, такое движение, в котором скорости пропорциональны протекшим временам. Предпосылкой этого априорного доказательства является предположение, что скорость при падении равномерно увеличивается, но доказательство состоит в превращении моментов математической формулы в физические силы, в ускоряющую силу, которая в каждый момент времени делает один и тот же толчок, и в силу инерции, которая сохраняет достигнутую в каждый момент времени (большую) скорость». Что и обобщил Эйнштейн, введя s=ct, и тем самым приняв за константу не ускорение, а скорость и сделав закон свободного падения справедливым для всех движений. Подобно тому как Ньютон обобщил этот же закон на все земные и небесные движения, используя вместо понятия времени понятие массы, а вместо понятия скорости понятие силы тяготения F=mg=ms/tt=Gmm/ss. Откуда можно заключить, что физика движения и взаимодействия это наука, изучающая стремление к той или иной цели, или становление той или иной формы, без чего существование невозможно.

Ибо, как заметил Уайтхед: «Стадия статической жизни никогда не достигает подлинной стабильности. Она представляет собой медленный, продолжительный упадок, при котором сложный организм постепенно деградирует к более простым формам». А это значит, что движение и взаимодействие должно преодолевать не только инерцию, но и энтропию. Однако понятие движения лишь пустая абстракция без понятия объекта движения, каковым в физике изначально является понятие тела. Диалектически же физическое тело в покое представляется диадой <масса, пространство>, а в движении триадой <масса, пространство, время>. Именно диалектическое противоречие между массой и пространством, с одной стороны, и пространством и временем, с другой стороны, и приводит к понятию движения в теории Ньютона, а затем и в теории Эйнштейна. Поскольку же основными и наиболее сложными понятиями физики являются постоянно развивающиеся понятия физического движения и взаимодействия, физика делает шаг вперед лишь с каждым новым пониманием этих понятий. Так, например, от простого обобщения, констатирующего, что в мире все изменяется, до выражения Гераклита: «В одну реку нельзя войти дважды» огромное расстояние, не только по образности языка, но и потому что в нем соединены движения реки и человека в пространстве и во времени. А от этого выражения еще намного больший шаг до понимания того, что при рассмотрении физического движения тела лишь в пространстве, его положение во времени остается неопределенным, пока время не будет привязано к конкретному событию отсчета, так же как пространство к конкретному телу отсчета. То же можно сказать и о рассмотрении физического движения события лишь во времени. Откуда следует, что только совместное рассмотрение движений в пространстве и во времени является полным физическим движением.

Однако подходы к такому синтезу в физиках Ньютона и Эйнштейна являются противоположными. Если Ньютон считает, что, несмотря на взаимосвязь пространства и времени, возможно и абстрактное рассмотрение их независимо друг от друга, то Эйнштейн принципиально исключает такую возможность, считая, что, по словам Г. Вейля [1]: «Лишь совпадение или соседство двух событий в пространстве-времени имеет достаточно очевидный смысл, но вовсе не временное совпадение двух событий в различных местах или пространственное совпадение двух событий в различные моменты времени». Именно поэтому теория относительности началась с того, что, по словам Эйнштейна: «У меня возник вопрос: если бы можно было погнаться за световой волной со скоростью света, то имели бы мы перед собой не зависящее от времени волновое поле? Такое все-таки кажется невозможным! Это был первый детский мысленный эксперимент, который относился к специальной теории относительности». Отсюда и появился постулат об особой роли скорости света как предельной скорости динамики, представляемой как взаимодействие между причиной и следствием. Истина же, как всегда, должна быть в синтезе этих противоположных представлений о движении, что свидетельствует о неполноте обоих теорий по отдельности друг от друга. То же самое относится и к квантовой теории, так как принцип неопределенности, так же как принципы относительности и абсолютности, в самом общем случае это проблема измерения, которое всегда есть соотношение измеряемого с измеряющим, когда в принципе нельзя с помощью одного измерения одновременно измерять измеряемую и измеряющую величины, ибо для этого понадобиться третья величина и второе измерение.

Так уже Гегель заметил неполноту определений движения в классической физике: «Относительно внешнего, конечного движения основной принцип механики гласит, что тело, находящееся в покое, вечно оставалось бы в покое, а тело, находящееся в движении, вечно двигалось бы по прямой линии, если бы внешняя причина не заставила его перейти из одного состояния в другое. Это положение о движении и покое представляет собой не что иное, как высказывание согласно закону тождества: движение есть движение и покой есть покой; эти два определения рассматриваются здесь как совершенно внешние в отношении друг друга. Лишь эти абстракции, самостоятельное движение и самостоятельный покой, приводят к бессодержательному утверждению о вечно продолжающемся движении, если бы не и т.д. В своем месте мы показали ничтожность самого закона тождества, являющегося основой этого утверждения». Так, например, если закон инерции Ньютона постулирует, что движение не возникает и не исчезает, а лишь изменяется (ускоряется) под действием сил, то закон инерции Аристотеля ровно наоборот постулирует, что движение (скорость) возникает и исчезает лишь под действием сил (импульсов). Отсюда в обоих случаях покой может быть как состоянием движения, так и отсутствием движения, в зависимости от наличия или отсутствия действия соответствующих сил, а значит, есть одновременно и движение и его отсутствие. Но если в главном физики Аристотеля и Ньютона противоположны, то, согласно диалектике, без их синтеза физика не может обладать достаточной полнотой.

Так же как и определения движения в релятивистской и квантовой физиках, хотя и опирающиеся на закон диалектической эквивалентности, тоже оказываются лишь взаимно дополнительными. Поэтому разобраться в том, что же представляют собой полное физические движение и является целью данной главы. Для этой цели мы будем формально и неформально использовать язык триад, согласно которому любое понятие может быть последовательно выражено через другие ортогональные ему понятия общего для них орторяда. В том числе, ортогональные понятия могут использоваться как операции, например, можно говорить, что в орторяде <точка, прямая, плоскость> точка есть пучок прямых, прямая есть точка точек, а плоскость есть прямая прямых и т.п. Подобно тому, например, как в диаде <сущность, явление> можно сказать, что сущность является, а явление существенно. Кроме того, заметим, что уже в физике Галилея равномерное движение определяется как прохождение равных расстояний за равные промежутки времени, а равноускоренное движение как прибавление равных скоростей за равные промежутки времени, откуда следует ортофизичность этих движений, отличающихся лишь уровнем. То же относится и в общем случае к соотношению абстрактного и конкретного. Так, по словам Г. Галилея: «Как для выполнения подсчётов сахара, шелка и полотна необходимо скинуть вес ящиков, обертки и иной тары; так и философ-геометр, желая проверить конкретно результаты, полученные путем абстрактных доказательств, должен сбросить помеху материи, и если он сумеет это сделать, то, уверяю вас, всё сойдется не менее точно, чем при арифметических подсчётах. Итак, ошибки заключаются не в абстрактном, не в конкретном, не в геометрии, не в физике, но в вычислителе, который не умеет правильно вычислять».

Таким образом, опираясь на принцип ортофизичности, можно выбрать необходимый путь к теории, синтезирующей все известные фундаментальные физические принципы, понятия и постулаты от Аристотеля до современной физики, а также развить их и добавить новые. Причем, можно заметить, что все эти фундаментальные отношения связаны с основными физическими понятиями, в соответствие с триадой <масса, пространство, время>. Так, например, в теории Ньютона время является независимой переменной (аргументом), а пространство зависимой переменной (функцией), при постоянной массе (константе). А в теории Эйнштейна за константу принято некоторое предельное отношение пространства ко времени (скорость), в результате чего все три переменные (в том числе, время и масса) оказываются зависимыми переменными. Поэтому не случайно понятие инерции как движение по геодезической, введенное Эйнштейном, обобщает понятия инерции, введенные Аристотелем, Галилеем и Ньютоном. Однако и у Эйнштейна понятие движения во многом еще остается внутренне оторванным от понятия материи, в результате чего диалектическая эквивалентность этих понятий не осознается в полной мере. Иначе говоря, реальность для наблюдателя всегда является не только наличной, но и искомой в соответствие с триадой <наличное, искомое, реальное>, что и вызывает необходимость ее диалектизации и математизации.

формате PDF (1368Кб)