Диалектика опыта Физо

Опыт французского физика Физо (Арман Ипполит Луи Физо (фр. Hippolyte Fizeau); (1819 — 1896) имел своей основной целью проверку правильности правила сложения скоростей: скорости движения воды и скорости распространения света в движущейся воде. Опыт, позже названный его именем, был осуществлён в 1851 году. В нём луч света, который исходил из одной точки источника света, расщепляли на два луча, которые затем пускали по разным направлениям. Один луч проходил через текущую с определённой скоростью воду по направлению её течения. Скорость луча должна была увеличиться за счёт скорости течения воды. Другой луч проходил через воду, текущую с той же скоростью, ему навстречу. Его скорость должна была уменьшиться за счёт скорости движения воды. Оба луча проходили равные расстояния, и, после прохождения через воду, сводились в один луч, который в интерферометре и с помощью зеркал направлялся в одну точку на экране. При соответствующей регулировке зеркал можно было наблюдать на экране результат сложения обоих лучей, называемый интерференционной картиной.

При разности хода лучей, измеренной в количестве совершённых полуволн, равной чётному числу, происходит сложение импульсов лучей. Точка, в которую они приводятся, будет светлой. При разности хода лучей, равной нечётному числу, точка, в которой они сходятся, будет тёмной. Из светлых точек образуются светлые интерференционные полосы, а из тёмных точек образуются темные интерференционные полосы. Интерференционная картина имеет вид чередующихся светлых и тёмных вертикальных полос.

Скорость светового луча, который шёл в одном с водой направлении, должна быть больше скорости луча, который шёл в воде, текущей ему навстречу. Луч, движущийся с большей скоростью, должен прийти в конечную точку раньше второго луча. По смещению интерференционных полос интерференционной картины вычислялась разность времени прохождения лучами своего светового пути в движущейся воде. Вычисленное время должно было позволить Физо найти сумму скорости движения воды и скорости света в движущейся воде.

Результат опыта Физо был выражен в виде формулы, которая не соответствовала правилу сложения скоростей классической механики. Сложение скорости движения воды v1 и скорость света в воде v2 по правилу классической механики выражается формулой:

  v = v1 + v2 (1)

Результат сложения скорости движения воды v1 и скорость света v2 в воде в опыте Физо выражается формулой:

  v = v1 + v2 (1 + 1/n) (2)

где показатель преломления воды n = 1,333…

Результат опыта Физо очень отличался от ожидаемого результата. Напрашивался вопрос, как объяснить результат опыта Физо с позиций классической механики. В ожидании ответа опыт Физо многократно повторялся, перепроверялся, а результат не изменялся. На этом основании учёными был сделан вывод о том, что классическая механика неверна при больших скоростях, соизмеримых со скоростью света.

Если у кого из физиков возникал вопрос о том, действительно ли классическая механика неверна при больших скоростях, соизмеримых со скоростью света, то ответ на него имеет своей основой общее соотношение неопределённостей пространства и времени. Без его учёта остаются необъяснимыми многие теперь уже известные открытия квантовой механики. К их числу относится и объяснение результата опыта Физо, которое предполагает знание общего закона, открытого в классической теории в виде идеальной модели самоорганизующейся автоколебательной системы, заключающей в себе две подсистемы, слабую и сильную.

В опыте Физо луч света исходил из одной точки источника света, расщеплялся на два луча, которые затем проходили через воду, один — по течению воды (слабая подсистема), а другой – против течения воды (сильная подсистема).

Проще объяснить опыт Физо, если представить его в более простой форме, выделив из луча света только один фотон.

Фотон исходил из одной точки источника света, расщеплялся на электрон и позитрон, которые затем направлялись по разным направлениям. Электрон направлялся на одну текущую воду по её течению и вступал во взаимодействие с её отдельной частицей, а позитрон направлялся на другую текущую воду против её течения и вступал во взаимодействие с её определённой частицей. Скорость электрона должна была бы увеличиваться за счёт определённой постоянной скорости частицы воды, текущей с ним в одном направлении, а скорость позитрона должна была бы уменьшаться за счёт такой же скорости частицы воды, текущей ему навстречу. Такое взаимодействие электрона и позитрона с движущимися частицами воды имелось в представлении экспериментатора, но которого не могло быть на самом деле.

На самом деле относительные скорости электрона, позитрона и частиц воды, существовавшие до начала их взаимодействия, в момент начала взаимодействия прекращают своё существование, они уступают своё место возникшей скорости их взаимодействия в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве.

Процесс взаимодействия четырёх сил имеет общее начало и общий конец. Он существует в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве, которые являются сторонами одного отношения, представляющего собой форму. Определённое время одного периода взаимодействия четырёх сил, являющееся стороной отношения друг к другу пространства и времени, имеет определённую величину, которую можно принять равной одной единице. Единице времени можно противопоставить во взаимно однозначное соответствие отрезок прямой [a, b]. Второй стороной отношения друг к другу пространства и времени является неопределённое пространство, которое не имеет начала и конца. Неопределённой величине неопределённого пространства можно поставить во взаимно однозначное соответствие промежуток (a, b).

Отрезок [a, b] отличается от промежутка (a, b) только двумя крайними точками, которые принадлежат отрезку и не принадлежат промежутку. Рассматриваемые со стороны количественной определённости, они — равные, а рассматриваемые со стороны качественной определённости, они – противоположные. Частное от деления пространства (a, b) действующей системы на её время [a, b] принято называть скоростью её действия, которая является постоянной, абсолютной, равной единице: v0 =1. Скорость внутреннего движения системы является абсолютной потому, что движение абсолютно, не нуждается в покоящемся теле отсчёта, а неопределённое пространство не нуждается в определённых координатах.

Какими по величине ни были бы импульсы электрона, позитрона и взаимодействующих с ними частиц воды, скорость их взаимодействия всегда постоянна, абсолютна и равна v0 =1. То, что относительные скорости двух взаимодействующих частиц воды равны по величине и противоположны по направлению, значения не имеет. Во взаимодействии четырёх сил самоорганизующейся автоколебательной системы имеет значение только абсолютная скорость v0 =1. В формуле (2) опыта Физо следует опустить относительные скорости электрона, позитрона, частицы воды слабой подсистемы и частицы воды сильной подсистемы, движущейся в противоположном направлении, и на их место поставить абсолютную скорость v0 =1, которая является общей скоростью течения их взаимодействия.

Формулу (2), имея в виду четыре взаимодействующие силы, их относительные скорости и приведение подобных членов, можно представить в следующем виде:

  v = v1 + v2 — 0,75v2 = 0,5 v1 + 0,5v1 + 0,5v2 + 0,5v2 — 0,5v2 — 0,25v2 (3)

После замены относительных скоростей абсолютной скоростью, правая сторона равенства (3) принимает следующий вид:

  0,5v0 + 0,5v0 + (0,5v1 — 0,25v0 ) (4)

Умножим все слагаемые суммы (4) на 2m:

  mv0 + mv0 + mv0 — 0,5mv0 (5)

Если над суммой импульсов (5) выполнить математические действия в обратной последовательности, то она становится, с чисто математической точки зрения, равной правой стороне формулы (2), которая не имеет физического смысла. Посредством последовательно выполненных математических действий правая сторона равенства (2), полученного в качестве результата опыта Физо, обращается в сумму четырёх импульсов, которые могут принадлежать четырём взаимодействующим силам самоорганизующейся автоколебательной системе, состоящей из двух подсистем, слабой и сильной.

Первый импульс слева суммы импульсов (5) может принадлежать частице воды слабой подсистемы. Следующий за ним импульс может принадлежать частице воды сильной подсистемы. Следующий за ним импульс может принадлежать электрону фотона. Следующий за ним импульс может принадлежать позитрону фотона. Стоящий перед выражением импульса позитрона знак минус может означать, что импульсы электрона и позитрона фотона включаются в подсистемы извне и движутся в них в двух противоположных направлениях навстречу друг другу. Таким может быть объяснение физического смысла формулы (2), представляющей собой результат опыта Физо.

Количество движения, выраженное в форме суммы четырёх импульсов (5) четырёх сил, можно представить в форме суммы четырёх энергий этих же сил:

  mv02 + mv02 + mv02 — 0,5mv02 (6)

Одно и то же количество движения выражается в форме импульса и в форме энергии на основании закона сохранения количества движения: mv0 = mv02 . Но, пожалуй, самым поразительным является в опыте Физо получение результата, выраженного в форме (5) и в форме (6). Он получен посредством математических действий и интерференционной картины, зафиксированной на поверхности экрана. Но ведь поверхности экрана достигли только импульсы и энергии электрона и позитрона, а импульсы и энергии частиц воды её не касались.

Имеется основание предположить, что взаимодействие четырёх сил, существующее в неопределённом (неделимом) пространстве, неделимо как голограмма. Достичь поверхности экрана и отразиться в интерференционной картине могли только два количества движения – электрона и фотона, без количеств движения двух частиц воды. А количества движения частиц воды, не касавшиеся поверхности экрана, оказались обнаруженными, как в голограмме.

Формула (2) устанавливает соотношение импульсов четырёх взаимодействующих сил и свидетельствует о том, что она не соответствует правилу сложения относительных скоростей относительного движения, но соответствует абсолютной скорости взаимодействия четырёх сил, присутствующих в слабой подсистеме, сильной подсистеме в самоорганизующейся автоколебательной системе, в общем и целом.

Когда квантовая теория открыла в явлениях микромира пространство, не имеющее длины, то оно было названо открытием, не имеющим классического аналога, и сенсацией. А в опыте Физо присутствует пространство, не имеющее длины и направления, но оно осталось незамеченным по той простой причине, что до настоящего времени незамеченным остаётся общее соотношение неопределённостей пространства и времени.

Не менее изумительной сенсацией было открытие квантовой теорией остановки света. В опыте Физо присутствует аналогичное явление. Движущийся с относительной скоростью фотон в форме электрона и движущаяся с относительной скоростью частица воды, в момент вступления во взаимодействие, останавливаются, прерывают относительное движение с относительной скоростью и вступают в абсолютное движение с абсолютной скоростью v0 = 1.

Вместе и во взаимодействии они представляют собой слабую подсистему, действующую в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве. Электрон фотона поступает в слабую подсистему в исходной неуловимой волновой форме, которая в течение периода времени изменяется и совершенствуется в свою пору детства, юности, молодости и зрелости. После достижения количеством движения электрона формы полной зрелости следуют разложение предельно совершенной формы зрелости, старость, дряхлость и неизбежный конец.

В течение периода времени электрон, изменяя свою форму, находится последовательно в трёх стадиях: в стадии импульса, в стадии обращения импульса в энергию, в стадии энергии, которые обусловлены тремя мерами пространства, определяющими и выражающими собой меру времени. Период времени, принимая на себя последовательно три пространственные формы, не изменяет своей величины. Поэтому прошедшее, настоящее и будущее время – это одно и то же время, выраженное в различных пространственных формах.

К слову сказать, когда в квантовой теории открывают явление, в котором прошедшее и будущее время оказываются неразличимыми, то данное открытие, не получив удовлетворительного объяснения, было немедленно объявлено сенсационным открытием, не имеющим классического аналога. Но в опыте Физо аналогичное явление квантовой теорией не замечается. Классическая теория может дать ему обоснованное объяснение, не объявляя его сенсационным открытием.

Фотон в форме позитрона, вступив во взаимодействие с частицей воды, останавливаются в определённый момент времени, вместе оставляют свои относительные движения с относительными скоростями и вместе вступают в абсолютное движение с абсолютной скоростью v0 = 1. Вместе и во взаимодействии позитрон и частица воды представляют собой сильную подсистему, действующую в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве. Позитрон поступает в сильную подсистему в исходной неуловимой волновой форме, которая в течение периода времени изменяется и совершенствуется.

В течение периода времени позитрон и частица воды, изменяя свою форму, находятся последовательно в трёх стадиях: в стадии импульса (детство, юность, молодость), в стадии обращения импульса в энергию, в стадии энергии (зрелость, старость, дряхлость). Три стадии периода времени обусловлены тремя мерами пространства. Три меры определённого (делимого) пространства в действительности не является изоморфными, одинаковыми по форме. Поэтому прошедшее и будущее время количественно неразличимы, а качественно они различаются так, как отличаются (детство, юность, молодость) от (зрелости, старости, дряхлости) в периоде жизни человека или в периоде взаимодействия позитрона с частицей воды в опыте Физо.

Конец периода времени совпадает с началом следующего периода времени. В момент их совпадения частица воды слабой подсистемы передаёт электрон частице сильной подсистемы для дальнейшего изменения его изменённой формы, а частица воды сильной подсистемы передаёт позитрон частице воды слабой подсистемы для дальнейшего изменения его изменённой формы. Переход электрона, как и переход позитрона, совершается в определённый момент (делимого) времени в неопределённом (неделимом) пространстве. Во втором периоде времени, в общем и целом, повторяются три стадии и семь форм, которые принимают количества движения четырёх взаимодействующих сил.

В новых условиях они осуществляют полное колебание в течение определённого периода времени в неопределённом пространстве, в котором не бывает начала и конца, определённого направления, определённой траектории движения, тела отсчёта и т. д., и по-новому, во второй раз, изменяют свою форму. Электрон входит и находится в частице воды слабой подсистемы в однажды изменённой форме, после чего входит и находится в частице воды сильной подсистемы в дважды изменённой форме. И позитрон находится в одной частице воды сильной подсистемы в однажды изменённой форме, а в частице вода слабой подсистемы – в дважды изменённой форме. В квантовой теории однажды изменённая форма и дважды изменённая форма электрона и позитрона являются качественно неразличимыми формами выражения их количества движения.

Аналогичные явления были открыты в квантовой теории и названы туннельным эффектом, или проникновением частиц сквозь потенциальный барьер. Квантовая теория, объясняя физический смысл туннельного эффекта, по сложившейся традиции, проявила не только необыкновенную лёгкость в мыслях, но ещё и хитрость на выдумки. Назвав туннельным эффектом явление, аналогичное переходу электрона и позитрона из частицы воды одной подсистемы в частицу воды другой подсистемы, квантовая теория другое аналогичное явление назвала обменным взаимодействием одинаковых частиц, которое вносит в систему добавочную энергию, возникшую «из ничего».

В течение второго периода времени изменяется и совершенствуется изменённая форма электрона в сильной подсистеме, переживая пору детства, юности, молодости, зрелости, за которыми неотвратимо следуют старость, дряхлость и конец. Аналогичным образом в течение второго периода времени изменяется и совершенствуется изменённая форма позитрона в слабой подсистеме.

Электрон и позитрон после выхода из частиц воды слабой и сильной подсистем переходят от абсолютного движения с абсолютной скоростью к относительному движению с относительной скоростью. В относительном движении они сходятся в одной точке и объединяются в фотон, который в интерферометре и с помощью зеркал направлялся в одну точку на экране. При соответствующей регулировке зеркал можно наблюдать на экране результат сложения волн электрона и позитрона, называемый интерференционной картиной.

При соприкосновении с экраном электрон-позитронная пара переходят из состояния движения в форме импульса в состояние покоя в форме энергии. Её предшествующее существование в состоянии движения обращается на поверхности экрана в состоянии покоя.

Два разных периода времени, в течение которых две подсистемы осуществляют по два полных колебания, составляют один период времени, в течение которого самоорганизующаяся автоколебательная система совершает одно колебание. При этом фотон не изменяет ни величины своего импульса, ни величины своей энергии.

Через большой период времени самоорганизующаяся автоколебательная система приходит в исходное состояние и повторяет очередной цикл действия на прежний лад. На экране появляется очередная электрон-позитронная пара. Электрон и позитрон каждого очередного фотона в полной сохранности и совершенно беспрепятственно преодолевают взаимодействие с частицами воды, принадлежащими двум подсистемам одной системы.

Расстояние между частицами воды, принадлежащими двум подсистемам, существующим в неопределённом пространстве, не имеет определённого значения. Оно может быть как неопределённо малым, так и неопределённо большим.

Существеннейшим недостатком классической теории можно считать то, что она до настоящего времени не имеет в своей основе общего соотношения неопределённостей пространства и времени, частным случаем которого является соотношение неопределённостей Гейзенберга. Что же касается опыта Физо, то его результат оказался не таким, каким мог быть, по той причине, что в опыте не учитывалось взаимодействие двух лучей с текущей водой как регулярно повторяющееся циклическое действие самоорганизующейся автоколебательной системы, заключающей в себе две подсистемы, слабую и сильную. В опыте Физо течение воды оказывает влияние на относительную скорость относительного движения света, но не оказывает влияния на абсолютную скорость абсолютного движения внутри самоорганизующейся автоколебательной системы, заключающей в себе слабую и сильную подсистемы.

Определённую помощь в объяснении многих открытий квантовой механики, которые она не может объяснить, может оказать идея физика-теоретика М. А. Маркова (1908 – 1994), устанавливающая возможность существования определённой структуры циклического действия большого макроскопического объекта в структуре циклического действия элементарного микроскопического объекта.

Классической теории для выхода из кризисного состояния не хватает диалектики, квантовой теории для выхода из кризиса препятствует укоренившееся в современной научной методологии заблуждение, заключающееся в том, что будто бы истина макроскопических явлений таится в истине микроскопических явлений, которую можно раскрыть гигантскими по размерам и стоимости ускорителями элементарных частиц.