Страница 23 из 150
Уже в седой древности человек сталкивался со всевозможными взаимодействиями объектов природы. Пытаясь осмыслить механизм наблюдаемых взаимодействий, он постепенно пришел к пониманию силы, которая, как мы убедимся, обусловливает появление взаимодействий самого простого вида. Именно этот наипростейший вид взаимодействий был изучен с количественной стороны прежде других.
Количественно сила была определена значительно раньше, чем материя и движение, вещество и его поведение. Первоначально это было сделано в механике с позиций статики. Например, уже в трудах гениального Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) содержатся намеки на условия равновесия рычага. Очень четко законы рычага были сформулированы Архимедом (287-212 гг. до н.э.) в виде золотого правила механики, согласно которому сила обратно пропорциональна длине рычага.
Что касается качественного, структурного, физического содержания понятия силы, то это вопрос более трудный. Например, Леонардо да Винчи (1452-1519) так сформулировал суть силы: «Силой я называю духовную способность, невидимую потенцию, которая через случайное внешнее насилие вызывается движением, помещается и вливается в тела, извлекаемые и отклоняемые от своего естественного бытия, причем она дает им активную жизнь удивительной мощности; она принуждает все созданные вещи к изменению формы и положения, стремится с яростью к желанной ей смерти и распространяется с помощью причин... Будучи принужденной, всякая вещь принуждает. Ни одна вещь не движется без нее» [53, с.51].
Впоследствии в механике было дано новое количественное определение силы, основанное на принципах динамики. Например, понятие силы как причины движения ввел Кеплер (1571-1630), но силу он измерял через скорость. Галилей (1564-1642) силу считал эквивалентной весу и измерял ее вызванным ускорением. Ньютон (1642-1727) писал:
«Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения... Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается... Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы» [53, с.131]. Ньютон лучше других понимал разницу между количественным и качественным определениями силы. Он разъяснял, что рассматривает «эти силы не физически, а математически» [53, с.131]. Физических определений он избегал: «Причину этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю» [53, с.129].
В ходе дальнейшего развития науки помимо механических были весьма подробно исследованы также многие другие взаимодействия: электрические, магнитные, тепловые и т. д., но особого прогресса в понимании силы (и взаимодействия) не наступило. Такое положение длилось вплоть до начала нашего столетия, когда появилась квантовая механика.
Квантовая механика силу как таковую, по существу, упразднила, заменив ее взаимодействием. Под взаимодействием теперь понимается обмен соответствующими частицами, которые получили наименование виртуальных. «Виртуальные частицы существенно отличаются от обычных частиц, которые называются реальными. Их нельзя непосредственно наблюдать в эксперименте - такое наблюдение означало бы нарушение закона сохранения энергии... Однако виртуальные частицы нельзя понимать и как некие фикции... - это ... возможные (объективно возможные), еще не «родившиеся» частицы...» [81, с.81].
Всего квантовая механика допускает существование в природе только четырех видов «еще не родившихся частиц» и соответствующих им специфических взаимодействий: сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного. С каждым из перечисленных взаимодействий часто принято сопоставлять некую специфическую силу, имеющую особую физическую природу, сопряженную с природой данной «не родившейся» частицы. Таковы вкратце современные представления о взаимодействии и силе.
Из сказанного должно быть совершенно ясно, что без существенных изменений мы не можем использовать ни одно из приведенных определений, Прежде всего необходимо принять во внимание тот факт, что природа располагает веществами различного сорта. Это значит, что должно существовать некое универсальное взаимодействие, без которого порции веществ разного рода не смогли бы удерживаться друг подле друга, образуя ансамбль. Да и сама Вселенная без универсального взаимодействия должна была бы рассыпаться, как карточный домик, на образующие ее разносортные составляющие.
Более того, здесь уместно вспомнить, что взаимодействие призвано реализовать философскую концепцию необходимости парадигмы ОТ, то есть оно ответственно за всеобщую связь и обусловленность явлений, а значит, и за процесс их развития (эволюции). Всеобщая связь на уровне простых явлений может быть обеспечена единственным способом - с помощью универсального взаимодействия, которое объединяет все разносортные вещества Вселенной. При этом простые явления составляют фундамент мироздания. Следовательно, универсальное взаимодействие - это важнейшее, фундаментальнейшее свойство природы. Вместе с тем факт его существования отвергается современной теорией. Эксперименты, в которых с качественной и количественной стороны определяется универсальное взаимодействие, приводятся в работе [21, с.352]. Ниже (см. гл. XX) кратко излагаются некоторые результаты этих экспериментов.
Помимо универсального в природе на уровне простых явлений существует еще и целый класс других взаимодействий; непосредственный опыт говорит о том, что каждому сорту вещества присуще свое особое специфическое взаимодействие. Например, порции электрического вещества способны притягиваться или отталкиваться в зависимости от их знака. Причем специфическое взаимодействие каждого данного рода протекает независимо от всех остальных взаимодействий. Например, не влияют друг на друга специфические кинетическое, тепловое и электрическое взаимодействия. Число таких взаимодействий равно числу простых явлений. В обычных условиях специфические взаимодействия отличаются много большей интенсивностью, чем универсальное, может быть, поэтому последнее так долго дожидалось своего часа.
Согласно парадигме ОТ, взаимодействие есть объективная реальность, за него ответственны свои особые вещество и поведение, то есть явление взаимодействия. Следовательно, на уровне простых явлений тоже должны существовать некие особые явления, вызывающие универсальное и специфические взаимодействия. Очевидно, что связующими явлениями - объектами обмена - между квантами ансамбля не могут служить сами эти кванты. По-видимому, должны иметься какие-то более тонкие структуры, в результате обмена которыми осуществляются обсуждаемые взаимодействия.
Опыт показывает, что для квантов роль более тонких структур выполняют объекты наномира. Например, специфическое взаимодействие между порциями (квантами) электрического вещества обеспечивается так называемым электростатическим полем (электрическим нанополем). Применительно к квантам пространства (мера - масса) аналогичную роль выполняет гравитационное нанополе. Что касается универсального взаимодействия, то его механизм нам пока не известен.
Таким образом, на уровне простых явлений взаимодействие между квантами вещества ансамбля сводится к обмену объектами нанополей. Здесь нам нет надобности вникать в структуру этих объектов. Для нас вполне достаточно знать только то, что нанополя реально существуют и обладают силовыми свойствами. Именно силовые свойства нанополей обеспечивают стремление квантов вещества сближаться и объединяться в ансамбли.
Отсюда можно сделать вывод, что при образовании ансамбля простых явлений универсальное и специфические взаимодействия проявляются одинаково, в форме некоего явления силового взаимодействия, общего для всех перечисленных взаимодействий. В этом смысле силовое взаимодействие тоже можно рассматривать как универсальное.
Следовательно, универсальное силовое взаимодействие определяет стремление порций вещества друг к другу благодаря наличию силы и взаимное сближение этих порций посредством перемещения. Очевидно, что все особенности силового поведения квантов вещества полностью исчерпываются этими двумя признаками - притяжением (или отталкиванием) и сближением (или отдалением), мерами которых служат сила и перемещение. Ничего другого в силовом взаимодействии обнаружить невозможно.