Коллизии ПОЗНАНИЯ. Часть I

В статье говорится о «подводных камнях» и коллизиях, сопровождающих научное познание. 

Их желательно знать и отдавать себе отчёт об их незримом влиянии на человеческое сознание. Тогда, возможно, некоторых ошибок и многих лишних споров удастся избежать. В качестве примера взят раздел науки о гравитации, его научное развитие от начала и до сегодняшнего дня проанализировано и обобщено.
Познание — это комплексный процесс восприятия, осознания, изучения, описания, объяснения, понимания и постижения объектов и явлений окружающего мира. Эти понятия не синонимы, а последовательные этапы познания. Но этот процесс внутренне противоречив — его сопровождают коллизии между Знанием и Пониманием.

Этапы ПОЗНАНИЯ:
Продемонстрировать это в полноте лучше на конкретном примере. В качестве объекта возьмём Солнечную систему (Сс), а в качестве явления — движение её планет.
(0) ФАКТ их движения известен с незапятных времён, но осознание наличия явления не имеет прямого отношения к науке.
(1) Птолемей предложил для Описания явления некую Модель, снабдив её сложным математическим аппаратом. Два Постулата — геоцентризм и эпициклы — превратили Описание в научную Гипотезу. (Гипотеза претендует на раскрытие тайн Природы). Её матаппарат постоянно усложнялся, при этом увеличивалась точность вычислений. Гипотеза Птолемея признана Теорией потому, что она давала правильные предсказания! С тех пор в Науке эксперимент является основным критерием истинности Теории.
(2) Коперник первый Постулат отверг, заменив его гелиоцентризмом. (Переоткрыв мысль Аристарха Самосского). Описание несколько упростилось, а некоторые частные явления (например, возвратное движение планет)получили естественное объяснение. Обе Теории давали правильные предсказания, поэтому для выбора между ними применим критерий «простоты». Но он не достаточно объективен, поэтому обе могли сосуществовать и конкурировать.
(Признание или непризнание новой Теории к науке имеет косвенное отношение. Современники редко признают гениев — сказываются социальные и психологические явления. Но история со временем всё расставляет по своим местам.)
(3) Кеплер отверг второй Постулат Птолемея окончательно. То, что траектории движения планет эллиптические — он доказал математически! Три его Закона — это законы явления. Причем, первые два, это ещё и его Модель. Постулатом остался гелиоцентризм. Теория Кеплера является наиболее простым и полным Описанием явления, а Модель явления эстетически привлекательна. И самое главное — наступает ощущение полного понимания: «именно так красиво и гармонично сотворён мир!» Иногда даже восхищение Истиной заставляет сделать поспешный вывод о её окончательности… Хотя на вопрос «почему именно так, а не иначе?» ответа нет.
Теория Кеплера — редкий случай возникновения ощущения Постижения явления природы (Постижение=Знание+Понимание) при том, что Объяснения ему нет. (Аргументы гармонии и красоты наука не признаёт).
После появления Законов Кеплера Теория Птолемея тут же перешла в статус лженаучной, спустя полторы тысячи лет успеха в качестве космологической картины мира. Разом с Теорией Коперника. Это нисколько не преуменьшает заслуг их гениальных авторов, совершивших революционные научные прорывы в деле Понимания мироздания. Сами Теории навечно остаются в истории как великие вехи на пути к Истине!
(4) Ньютон отказался от Постулата гелиоцентризма, предложив свою Теорию Гравитации, в которой каждое тело наделяется способностью притягивать все другие. Постулаты в ней касаются свойств пространства-времени. Постулат дальнодействия, естественно, являлся объектом критики — он Непонятен и Непостижим. Содержание Теории составляет всего лишь один Закон — Всемирного тяготения (ЗВТ). Это уже фундаментальный закон Природы, т.к. из него выводятся все законы Кеплера (как частного явления) чисто математически. Неудивительно, что Гипотеза Ньютона получила немедленное и единодушное признание — она распространяется на движение не только планет Сс, но и всех небесных тел во Вселенной. Она ещё и образец простоты. Теория Ньютона не только Описывает движения планет, а Объясняет их и позволяет рассчитать траектории! (Для Описания же по-прежнему используются Законы Кеплера, но уже не как Теория, а в качестве Модели).
Теория Ньютона построена не на базе Модели, а на базе Закона. Его можно назвать «экспериментальным», т.к. автор варьировал формулу несколько раз, добившись в итоге согласования с наблюдаемыми данными. Поэтому Теория Ньютона в принципе не может дать Понимания того, что физически представляет собой гравитация. Более того, отсутствие Модели не считается недостатком Теории. Собственно науке важны только «чистые» Знания, записанные математическим языком. Объяснение без Понимания — с этого начинается более глубокий и более универсальный уровень нашего Знания о Природе. Неудовлетворённость (вследствие отсутствия понимания) заставляет искать причину гравитации и пытаться моделировать её, несмотря на постоянные неудачи.
Несомненно, что Ньютон думал об этом. Не найдя ответа он гордо заявил «Гипотез не измышляю!«. Заметим, что причина гравитации неизвестна и до сих пор, даже механистической её Модели не удалось создать. Первым такую попытку предпринял Лессаж, а после него ещё десятки учёных.
(5) Эйнштейн занялся гравитацией не столько потому, что у Теории Ньютона начались трудности с объяснением экспериментальных данных, сколько под влиянием идеи объединить её с инерцией. Правда, он поставил ещё и сложнейшую задачу универсального (ковариантного) описания физических законов. (Если бы Ньютон решился на это, у него тоже получился бы тензорный монстр). Эйнштейну пришлось ввести порядка десяти Постулатов, но задуманной им теории не получилось (ОТО, 1908-1912). Тогда Эйнштейн создал Теорию Гравитации (1913-1916) на базе изменённого набора Постулатов. Большинство Постулатов ОТО были заменены или отброшены, появились новые. Эйнштейн победил в гонке за формулой Закона Гравитации нескольких выдающихся физиков и математиков. Отдавая дань исторической истине отметим, что окончательные уравнения поля практически одновременно с Эйнштейном получил Давид Гильберт. Вопрос о приоритете никогда не стоял, т.к. оба работали над матаппаратом ТГ в тесном сотрудничестве.
Заметим, что последний Постулат ТГ—об искривлении 4-континуума—не является общепринятым, да и роль его ограничивается трактовкой математического формализма. В этом смысле он является наследником ньютоновского Постулата дальнодействия.
В Теории Гравитации Эйнштейна ЗВТ Ньютона был заменён на другой, математически сложный и громоздкий, зато точный. В отличие от ньютоновского, Закон Эйнштейна является «теоретическим», строго логически выведенным из Постулатов. Он должен был дожидаться экспериментальной проверки, успех которой и перевёл Гипотезу Эйнштейна в статус Теории. Её матаппарат работает правильно, хотя некое «явление Х», искажающее классическую гравитацию, чётко не выделено. (Так же, как и в теории инерции — СТО — действует аналогичное физическое явление, приводящее к парадоксу близнецов. Перенос ответственности на «искривлённое» пространство-время не является Объяснением). Поэтому неудовлетворённость только возрастает. Но Закон работает, все парадоксы формально следуют из Постулатов — наука торжествует! А отсутствие Понимания неизбежно, т.к. к вопросу о природе гравитации добавляется вопрос о природе её странного влияния на собственное время и собственное перемещение тела. Это аналогично тому, что нет Понимания закона о постоянстве скорости света в СТО и его следствия — закона сложения скоростей. Более того, эти законы Непостижимы — их никто не может себе представить и, например, рассказать другим об этом. К ним привыкли, с ними смирились, их знают, но… представить себе не могут. Есть только чистое Знание, заключённое в Постулатах и матаппарате.
Теория Эйнштейна — образец истинности (на сегодняшний день) и вершина человеческого интеллекта. Но наука не закончена, поиск продолжается! Причину и Модель гравитации люди будут продолжать искать, пока не найдут. (В этом смысле термодинамике повезло с МКТ — последняя её не заменила, а Объяснила и развила.)
(6) Современная космология пытается создать научную картину происхождения Вселенной в надежде воссоздать Истину. Сегодня в фаворе находится Гипотеза «Большого Взрыва». В ней для объяснения ряда экспериментальных данных (вернее, их трактовок в духе Парадигмы БВ) вводится понятие «тёмной энергии», которой приписывается способность к антигравитации. Как бы не относиться к этому новому гипотетическому явлению, Теорию Гравитации Эйнштейна оно никак не затрагивает. Её матаппарат учитывает и такой вариант!

Дополнения к (5), дополнение #1
О человеческом факторе и противоречивости гения:
Альберт Эйнштейн — был человеком с характером, от которого любители науки страдают и по сей день:)
*.Считается, что он не мог не знать об эксперименте Майкельсона. Но он назвал закон о постоянстве скорости света постулатом и предложил неубедительный мысленный эксперимент для обоснования своего озарения. Как бы там ни было, он так никогда не ответил на сей вопрос (всегда уклонялся), а недоразумение с постулатом так и не исправил.
*.Зато настоящий постулат СТО, который вводит новое определение времени—метод синхронизации—как-то затерялся в тексте. Более того, Эйнштейн не делает различия между двумя глобальными явлениями — обменом ЭМ сигналами между телами и механическим перемещением тел в пространстве — для которых время должно определяться независимо и в общем случае идти по-своему!! Из-за этого возникает непонимание, скажем, причины возникновения парадокса близнецов.
*.Понятно, что в 1905 году о фотонах не говорилось в статье о СТО. Но и потом этот пробел заполнен не был и широко распространено ошибочное мнение, что одиночный фотон может быть сигналом, что он несёт в себе «временную метку». (Фотон может быть сигналом только после синхронизации!) По сути — понятие времени в СТО для фотонов не введено. Свободный фотон не стареет, хотя и движется!!
*.Свою Теорию Гравитации Эйнштейн упрямо называл ОТО, хотя абсолютность ускорения ему устранить не удалось, от принципа эквивалентности тоже пришлось отказаться. (Локальная эквивалентность — совсем другое дело). Более того, благодаря Допплер-эффекту обнаруживается абсолютно покоящаяся космологическая система отсчёта, что противоречит даже Принципу относительности в СТО. Может поэтому, а может, и нет, но списка Постулатов Теории Гравитации автор так никогда и не составил.
*. 9-й постулат ТГ(об искривлённости) Эйнштейн навязал в качестве единственной Модели континуума, из-за чего Понять его Теорию стало невозможно. Даже популярно рассказать о ней мало кому удалось. Что касается Знания ТГ, то из-за сложнейшего матаппарата это привилегия узкого круга специалистов.

Дополнение #2
Попытка модельного описания «явления Х»:
Оно аналогично работает при ускоренных движениях тел в СТО и тоже искривляет, вернее, сморщивает (что принципиально) эвклидовый континуум. (Нелинейности и искривления — следствие). Поэтому рассмотрим ускоряемое тело. Оно ведёт себя так, как-будто периодически исчезает из нашего мира (и из под наблюдения) на ничтожные интервалы времени и возвращается. (Такой вот стиль плавания, похожий на брас). Мы эти исчезновения не замечаем, считая движение тела непрерывным. А в «подполье» происходит следующее: тело по инерции двигаться продолжает(№1), но взаимодействовать с нашим миром перестаёт(№2). То есть его собственное время стоит. Поэтому за каждый цикл выплывет оно чуть дальше места, где погрузилось, а часы на нём чуть-чуть отстанут от часов наблюдателя. Поэтому мы видим, что тело достигло цели «короче» и «моложе».
Гравитация создаёт тот же эффект на свет и тела в постоянном темпе, даже если тела покоятся, так что их внутренний континуум как бы испаряется по всему своему объёму. (Представьте себе яблоко Ньютона, которое полежало на земле и дождалось Эйнштейна, заметившего иссыхание этого фрукта). Эйнштейн постулировал, что стационарная гравитация поддерживает глобальный континуум в таком сморщенном виде независимо от того, помещены в него тела или нет. Это удобно, т.к. матаппарат ТГ позволяет рассчитать по распределению масс метрику сморщенности во всём пространстве. Но можно считать, например, что сморщиванию подвергается только собственный локальный континуум элементарных частиц. Это не противоречит Закону Эйнштейна (матаппарату), а только его физической трактовке — постулату о глобальной кривизне пространства-времени. Новый подход позволяет восстановить в правах эвклидово пространство-время, но требует перехода от глобального полевого объяснения гравитации к микроскопическому квантовому.

Дополнение #3
Альтернативное математическое описания физических полей/пространства:
Только в конце ХХ века в математике наконец занял своё законное место фрактал (множество Мандельброта). И сразу разрубил немало гордиевых узлов. Возможно, фрактальное описание физических полей взамен абстрактной кривизны континуума позволит упростить не только Описание явления гравитации, но и проложит путь к лучшему его Пониманию.
Но тогда в физику войдут дробные размерности для пространственных и временной координат. Как ни крути, а хрен редьки не слаще. Простоты и близко не предвидится.

Сущность ПОЗНАНИЯ:
1) Процесс Познания явления имеет несколько ступеней:
— осознание существования явления,
— его субъективное восприятие,
— личный опыт взаимодействия с ним (опционально),
— описание явления (здесь свои подуровни),
— модель(опционально),
— законы явления,
— формулировка теории,
— вывод следствий и предсказаний,
— попытка её Понимания и популяризации (ступеней Понимания несколько),
— размещение теории в рамках физической картины мира (ФКМ),
— практическое использование явления или борьба с ним, и т.д.
2) Сознание тех видов живой природы, которые им обладают, автоматически наделяет молодых особей качествами исследователя,. Потом любознательность у многих пропадает (и замещается жаждой действий.) Умение накапливать и применять Знания является важнейшим фактором естественного и искусственного отбора. Именно интеллект вознёс вид человеческий на роль вершителя истории и судьбы жизни на планете Земля. Роль грубой физической силы, как средства достижения успеха, в цивилизованном мире неуклонно снижается.
3) Знание в мозгу представлено комплексом нейронных связей, особую роль среди которых играют причинно-следственные логические структуры (ПСЛС) — основа интеллекта.
Особенность человеческого мышления (по-видимому, инстинктивная) — протянуть эти связи до одной главной первопричины (усечённой пирамидой/конусом оно не удовлетворяется). Отсюда логично вытекает Гипотеза о «Высшей Силе», вернее, исходной точке. Так создаётся чувство Постижения (искусственный заменитель Понимания), и необходимости терпеливо строить этажи пирамиды не ощущается. Человек обретает внутренний мировоззренческий покой.
4) Любое удачное проникновение в НЕЗНАЕМОЕ — есть прежде всего акт ПОНИМАНИЯ природы. А уже потом — новое Знание. Однако удачность эту, т.е. корректность нового Знания, ещё надо доказать! Надёжных экспериментов можно ждать очень долго, а терпения на получение подтверждений Постулатов (которые в таком случае становятся Законами)или предсказаний Гипотезы (которые косвенно подтверждают Постулаты) нет даже в научном мире!
5) Посмотрим, как произошло Признание Теории Гравитации Эйнштейна. Она давала несколько предсказаний, которые можно было проверить экспериментом. Первый опыт был как-бы произведён заранее, он касался отклонений в траектории планеты Меркурий, которые Гипотеза Эйнштейна должна была объяснить и правильно рассчитать. Она с этим справилась отлично, но признавать её Теорией никто не спешил. Дело в том, что к «предсказаниям» известного — ретроактивным объяснениям — научный мир относится скептически. Нужно предсказать что-то принципиально новое. Этим новым было предсказание двойного отклонения светового луча в гравитационном поле Солнца по сравнению с расчётами из ЗВТ Ньютона. Три года ожидания — сущий пустяк по меркам научного прогресса! Зато положительный результат привёл к всемирному триумфу самой сложной физической Теории в истории, обожествлению её автора в глазах многих людей, резкому возрастанию престижа точных Наук. Постепенно и другие предсказания Теории сбывались. На сегодня не известно ни одного экспериментального результата, который бы ей противоречил.

Обобщения и выводы:
а) Озарение->Гипотеза->Теория->Лженаука->Вечное творение — таков крёстный путь всех великих научных идей.
б) Среди физических Законов особняком стоят фундаментальные Законы Природы. Из этой компании великих учёных только Ньютону и Эйнштейну посчастливилось их открыть!
в) Практическую пользу могут приносить и устаревшие Теории, формально, лженаучные. Это вопрос не принципа, а удобства. Даже творение Птолемея может работать и сегодня в рамках Сс! Творение Кеплера идеально подходит для знакомства с небесной механикой начинающих, а ньютоновская физика используется для расчётов траекторий большинства небесных тел Сс и космических кораблей.
г) Теорию Гравитации Эйнштейна привлекают только тогда, когда без неё совсем нельзя обойтись, т.е. чтобы получить высокоточные данные. Или используют за пределами границ её формальной применимости. Например, Эйнштейн не верил в существование «чёрных дыр», которое вытекает при экстраполяции его Теории куда-то через ноль — в область мнимого континуума.
Запись опубликована в рубрике Великие имена, Космос, Наука с метками , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

2 комментария: Коллизии ПОЗНАНИЯ. Часть I

  1. Берримор говорит:

    Уважаемый Андрей,
    говоря о современном статусе теорий Птолемея и Коперника как "лженаучном", я нисколько не покушался на их великое историческое значение. И этот момент подчёркивается в тексте, не отходя от кассы: Это нисколько не преуменьшает заслуг их гениальных авторов, совершивших революционные научные прорывы в деле Понимания мироздания. Сами Теории навечно остаются в истории как великие вехи на пути к Истине!
     
    Но сегодня если кто возмётся использовать их в научном исследовании и расчётах, его сочтут малость тронутым:)
    Сегодня в науке (и вокруг неё) много чего намешано:( Имхо, необходимо и желательно чётко определяться, невзирая на лица, с лже-, псевдо-, анти- и другой ненаучной накипью. 
    С уважением, Берримор

  2. Андрей Кошак говорит:

    Уважаемый Берримор,
    ну а вот с этим Вашим утверждением:
    "После появления Законов Кеплера Теория Птолемея тут же перешла в статус ***лженаучной***, спустя полторы тысячи лет успеха в качестве космологической картины мира. Разом с Теорией Коперника."
    я позволю себе *категорически* не согласиться! 🙂
    Более того, я бы не бросался такими словечками! Ибо несправедливо это, к тому же я не припомню, чтобы кто-то (кроме Вас здесь) аттестовал подобным образом ту давнюю ситуацию…
    Разумеется, здесь имеет место просто лишь коллизия вытеснения более точной теор-аппаратной компонентой, предшествующей — и менее точной (кто знает историю наук, тот помнит, на какие трудности приходилось идти в вычислениях перед тем, как Кеплер "опрокинул" мир! :)) но увы, и "революционной" именно мировоззренчески! Последнее и есть лишь камень преткновения чел-умов…
    С уважением, АК

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code

*