Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Статьи

1968. Теория относительности Эйнштейна и квантовая механика (выдержки из книги "Термодинамика", стр.422-436).


Теория относительности Эйнштейна и квантовая механика.

Вейник А.И.

Выдержки из книги «Термодинамика», 3-е издание, переработанное и дополненное,
Минск, Вышэйшая школа, 1968, стр.422-436.


        § 96. Теория относительности Эйнштейна.

        1. Специальная теория относительности.

        В 1905 г. в возрасте 26 лет Альберт Эйнштейн опубликовал специальную, а в 1915 г. – общую теорию относительности. В специальной теории относительности по-новому трактуются такие привычные и на первый взгляд хорошо известные всем понятия, как пространство, время (поэтому специальную теорию относительности иногда называют хроногеометрией), масса и т.д. Эйнштейн показал, что не существует абсолютных пространства, времени и массы, они относительны, т.е. могут изменяться в зависимости от системы отсчета. Общая теория относительности по существу является теорией тяготения.
        Специальная теория относительности базируется на двух постулатах. Первый постулат (обобщенный принцип относительности Эйнштейна) гласит: никакими физическими опытами (механическими, электромагнитными и т.д.), производимыми внутри данной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения (иными словами, законы природы одинаковы во всех инерциальных системах координат, т.е. системах, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга). Этот постулат вытекает из результатов знаменитого опыта Майкельсона-Морлея, измерявших скорость света в направлении движения Земли и в перпендикулярном направлении. Скорость света оказалась одинаковой во всех направлениях, независимо от факта движения источника (кстати, эти измерения отвергли идею существования мирового неподвижного эфира, колебаниями которого объясняли природу света).
        Второй постулат говорит о том,  что скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах координат. Этот постулат понимается (в том числе самим Эйнштейном) в смысле постоянства скорости света. Принято считать, что этот постулат также есть следствие опыта Майкельсона.
        Постулаты были использованы Эйнштейном для анализа уравнений электродинамики Максвелла и следующих преобразований Лоренца, позволяющих выражать координаты и время для движущейся системы (отмечены штрихом сверху) через координаты и время для неподвижной системы (эти преобразования оставляют уравнения Максвелла неизменными):
        x' = (x – Vt)/[1- (V^2/c^2)]^0,5  (м);    y’ = y  (м);    z’ = z  (м);        (992)
        t' = (t – xV/c^2)/[1- (V^2/c^2)]^0,5  (сек).                    (993)
        Из этих преобразований непосредственно вытекает теорема сложения скоростей Эйнштейна:
        Vc = (V1 + V2)/(1 + V1*V2/c^2)   (м/сек).               (994)
Обычный закон сложения (Vc = V1 + V2)  действует только при малых скоростях.
        На основе выполненного анализа Эйнштейн пришел к выводу, что факт движения системы (со скоростью V) влияет на ее размеры, скорость течения времени и массу в соответствии с выражениями:
        l = lo/[1- (V^2/c^2)]^0,5   (м);                        (995)
        delta t = delta to/[1- (V^2/c^2)]^0,5   (сек);                    (996)
        M = Mo/[1- (V^2/c^2)]^0,5   (кг).                    (997)
        Нулем отмечены величины, относящиеся к неподвижной (покоящейся) системе. Формулы (995) – (997) свидетельствуют о том, что длина движущейся системы сокращается, течение времени на ней (ход часов) замедляется, а масса возрастает. На основе формулы (996) возникла идея так называемого эффекта близнецов. Космонавт, который пролетел на корабле год (по часам корабля) со скоростью 0,9998с, возвратившись на Землю, встретит своего брата-близнеца, постаревшего на 50 лет. Соотношение (997), характеризующее эффект возрастания массы, привело Эйнштейна к формулировке его знаменитого закона (886):
        E = Mс^2  (дж).

        2. Общая теория относительности.

        В основе теории тяготения Эйнштейна (названной им общей теорией относительности) лежит давно известный факт равенства гравитационной и инерционной масс. Эйнштейн высказал принцип эквивалентности, согласно которому существует аналогия между движением тел в гравитационном поле и свободным движением тел в неинерциальной (двигающейся с ускорением) системе отсчета (нельзя отличить свободно падающего лифта в поле тяготения от покоящегося лифта при отсутствии поля тяготения). Так были объединены поле тяготения с полем, создаваемым ускоренным движением, и был сделан вывод об одинаковости законов природы для любых систем отсчета – инерциальных и неинерциальных.
        Эйнштейном установлена органическая связь, существующая между пространством и временем. Эта связь выражена в форме понятия пространственно-временного континуума. Расстояние между событиями в пространстве-времени определяется так называемым интервалом, бесконечно малое значение которого имеет вид
        ds^2 = (c^2)(dt^2) – (dx^2 + dy^2 + dz^2)   (м2).                (998)
        Эта формула напоминает теорему Пифагора для четырехмерного пространства (именно по этому принципу она и построена). Формула (998) трактует пространство и время как единое четырехмерное многообразие, причем выражением свойств этого многообразия является, по Эйнштейну, закон распространения фронта световой волны в вакууме.

        3. Обсуждение основных идей теории относительности.

        Прежде всего следует подчеркнуть, что ни одна другая теория не оказала такого революционизирующего влияния на физику и науку в целом, как теория относительности Эйнштейна.
        Отказавшись от привычных даваемых повседневным опытом представлений, Эйнштейн предложил совершенно новые толкования пространства, времени и массы, разрушившие веками слагавшиеся каноны. Вместе с тем ни одна другая (соответствующего масштаба) теория (по масштабам теорию Эйнштейна можно сравнивать, пожалуй, только с теорией Ньютона, заложившего основы современного естествознания) не нуждается в такой коренной перестройке основных понятий и идей, как теория Эйнштейна. В этом отношении пророческими оказались слова И.Е. Тамма: «Никто не может, конечно, предсказать, каким будет дальнейшее развитие физики, но одно, мне кажется, можно утверждать с несомненностью – идеи Эйнштейна, его анализ понятий пространства и времени и взаимосвязи пространственно-временных соотношений с находящейся в пространстве времени материей могут претерпеть в дальнейшем глубокие изменения...»*
        Анализ (с позиции общей теории) основных идей Эйнштейна показывает, что многие выводы теории относительности, несомненно, правильно отражают действительность и содержатся как частный случай в тех многочисленных связях и эффектах, которые предсказывает общая теория. Однако теория относительности ставит и решает проблему очень узко, принимая во внимание лишь крайне ограниченное число степеней свободы изучаемых систем. По сути дела из бесчисленного количества существующих форм движения материи Эйнштейн оперирует только гравитационной, хрональной, субстанциальной и метрической. Д и те он пытается свести к одной (к «единому полю»).
        В чем причина того, что Эйнштейну удалось получить определенные правильные результаты, отправляясь от таких неожиданных и казалось бы сомнительных (на первый взгляд) положений, как связь между пространством и временем? Причина состоит в том, что всякое тело располагает среди прочих также хрональной и метрической степенями свободы. Поэтому в первом приближении можно пренебречь влиянием всех остальных степеней свободы и все внимание сосредоточить только на этих двух. Вспомним, что именно так поступил Дебай, рассматривая теплопроводность тел на основе волновой степени свободы, точно так же в молекулярно-кинетической теории газов все формы движения заменяются одной – кинетической. Такой подход в принципе допустим и в первом приближении может дать правильные результаты. Но углубление в этом направлении неизбежно приводит к неясностям и ошибкам, ибо при такой ограниченной постановке вопроса не учитывается фактическое многообразие существующих форм движения и их влияние на свойства системы. Поэтому нет ничего удивительного в том, что идея связи пространства и времени оказывается плодотворной и может привести к практически полезным выводам. Что касается количественных результатов, вытекающих из теории относительности, то здесь могут содержаться неожиданные сюрпризы – все зависит от влияния неучтенных (а их большое множество) степеней свободы системы.
        Для более полного теоретического охвата (отражения) явлений действительности требуется решительная перестройка основных идей Эйнштейна. Эта перестройка должна коснуться прежде всего его взглядов на пространство, время и массу. Кроме того, надо резко расширить (а не сократить, как думал Эйнштейн) круг форм движения материи, которые подлежат рассмотрению во взаимной связи.
        Согласно общей теории, пространство (метрика), время и масса представляют собой обобщенный заряды (как и все заряды, на уровне макромира они обладают континуальными, а на уровне микромира – дискретными, т.е. квантовыми, свойствами). Это значит, что уравнение закона состояния, оценивающее любое свойство системы, должно в числе аргументов содержать три перечисленных, а также большое количество других зарядов. Именно на этой основе осуществляется взаимное влияние пространства, времени, массы и других зарядов.
        Например, скорость распространения фотонов есть кинетический потенциал, на который влияют кинетический, метрический, хрональный, субстанциальный, гравитационный и прочие заряды. Следовательно, закон распространения фронта волны света ни в коем случае нельзя рассматривать как характеристику свойств пространства (метрики) и времени. Пространство и время суть независимые заряды. Как и другие заряды, они влияют на фронт волны. Но отождествлять эти понятия (в частности, луч света и направление пространства) неправомерно.
        Независимое существование метрической и хрональной форм движения материи делает в общем случае невозможной запись (998). Несомненно, что существуют ансамбли с определенными соотношениями между числом хрононов (хрональная форма движения) и числом метронов (метрическая форма движения), но эти соотношения должны диктоваться основными законами общей теории, а не геометрическими зависимостями типа (998). Можно представить себе случай, когда свойства ансамбля подчиняются равенству (998). Но требуется еще внимательное изучение условий, при которых такой ансамбль должен существовать.
        Следующее общее замечание касается основных посылок теории Эйнштейна – двух постулатов специальной и принципа эквивалентности общей теории относительности. Нетрудно показать, что первый постулат и принцип эквивалентности суть частные следствия приближенного закона тождественности свойств, а второй постулат не соответствует действительности. Первый постулат по существу есть обобщение механического принципа относительности Галилея (1632) на все явления природы. Галилей, рассматривая механические явления, происходящие в закрытой каюте корабля, пришел к выводу, что никакими опытами (внутри каюты) невозможно обнаружить факта покоя или равномерного и прямолинейного движения корабля. Эйнштейн распространил этот вывод на немеханические явления. Согласно общей теории, постоянство количества движения (кинетический заряд) делает систему строго инерциальной (dV = 0) только в том единственном случае, если она полностью изолирована (§ 95). У неизолированной системы скорость может меняться за счет изменения других зарядов. Постоянство скорости при переменных прочих зарядах (кроме К) обеспечивается действием приближенного закона тождественности свойств (в меру того, что кинетическая форма движения слабо связана со всеми остальными). Но закон тождественности является приближенным законом, следовательно, приближенны и принципы Галилея и Эйнштейна. В меру несоблюдения закона тождественности должны обнаруживаться различия в физических законах, присущих системе при разных К (и разных других зарядах).
        О втором постулате Эйнштейна подробно говорится ниже.
        Что касается принципа эквивалентности, то он отождествляет гравитационную и хрональную форму движения. Но гравитационная и хрональная формы движения определяют независимые степени свободы, поэтому равенство соответствующих зарядов (гравитационной и инерционной масс) есть частное следствие приближенного закона тождественности свойств. Это означает, что принцип эквивалентности и основанные на нем выводы также носят частный характер (более подробно об этом сказано в § 50). При этом не оправдывается заключение об одинаковости законов природы для инерциальных и неинерциальных систем, ибо в неинерциальной системе появляется новая степень свободы – хрональная, которая и изменяет качественную и количественную сторону действующих связей.
        Наконец, последнее общее замечание касается неполноты применяемой Эйнштейном совокупности уравнений (и законов). В частности, отсутствие среди них уравнения закона диссипации делает уравнения теории относительности (как и уравнения классической механики) симметричными относительно времени. Вся теория оказывается приемлемой лишь для условий, близких к равновесным.
        Заметим, кстати, что пересмотр основных положений теории относительности неизбежно затрагивает электродинамику Максвелла–Лоренца, на базе которой была создана эта теория (§ 100).
        После сделанных общих замечаний рассмотрим некоторые конкретные исходные положения и выводы теории относительности.
        Как любопытный факт отметим, что Эйнштейн не получил Нобелевской премии ни за одну из своих работ по теории относительности (он был в 1921 г. удостоен Нобелевской премии лишь за теорию фотоэффекта, опубликованную в 1905 г.). Это, несомненно, свидетельствует о том, что теория относительности показалась прежним нобелевским лауреатам, обсуждавшим новые кандидатуры, слишком радикальной. Но на их решении не могло не сказаться также чувство неудовлетворенности, которое оставляет теория относительности.

        4. Предельная скорость распространения сигнала.

        Согласно второму постулату специальной теории относительности, скорость света в вакууме считается абсолютной (мировой) константой. По теории Эйнштейна, она определяет максимальную возможную скорость движения материального объекта. Именно поэтому во все формулы (992) – (997) в знаменатель входит величина с. По этой же причине пришлось ввести понятие массы покоя Mo и лишить фотоны этой массы, ибо они, будучи материальными объектами, двигаются со скоростью света и, следовательно, при Mo =/= 0 должны обладать бесконечной массой. Принято считать, что второй постулат есть обобщение результатов опыта Майкельсона.
        На самом деле из опытов Майкельсона не следует вывод о постоянстве скорости света и об одинаковости величины с во всех инерциальных системах координат. Опыт Майкельсона свидетельствует лишь о том, что скорость света одинакова в разных направлениях и не зависит от факта движения Земли. Аналогичным образом при стрельбе из пулемета в горизонтальной плоскости скорость полета пуль не изменяется от направления стрельбы (вдоль или поперек направления движения Земли). Но эта скорость зависит и от количества пороха в патронах, от длины ствола и т.д.
        Из закона состояния следует (§ 25), что скорость света (как и частота) зависит от большого множества факторов (зарядов). О ней твердо можно сказать только то, что она конечна и в принципе не может приобретать нулевых и бесконечных значений (§ 26). Таким образом, согласно общей теории, второй постулат специальной теории относительности не соответствует действительному положению вещей. Не существует предельной скорости движения материального объекта (кроме нулевой и бесконечной). Это значит, что все выводы теории относительности, основанные на понятии предельной скорости распространения сигнала, должны быть пересмотрены. В том числе должны быть пересмотрены соотношения (995) – (997).

        5. Масса покоя.

        Масса есть заряд, характеризующий одну из наиболее универсальных форм движения материи – субстанциальную. Сейчас трудно сказать, как выглядят ансамбли микрозарядов, не содержащие субстанционов. Но можно с уверенностью утверждать, что фотон обладает субстанциальной массой (т.е. тем, что в теории Эйнштейна принято понимать под массой покоя), и если это противоречит формуле (997), то тем хуже для формулы (997).
    По мнению автора, существуют кванты и квантино (субмикромир) массы, которые присутствуют во всех микро- и субмикрополях. Такой вывод есть наиболее логичное следствие идей общей теории.
    Как видим, общая теория наделяет массой покоя микрочастицы и поля. Это значит, что сближаются такие понятия, как вещество и поле, которые оба обладают массой покоя и, следовательно, по признаку массы их уже нельзя различать.

        6. Связь массы и энергии.

        В § 85 показано, что закон (886) эквивалентности (пропорциональности) массы и энергии есть частное следствие законов отношения потоков и тождественности свойств. При различных реакциях элементарных частиц (в том числе при излучении субмикрополя) происходит увлечение вместе с массой определенного количества других микрозарядов, следовательно, и энергии. Отсюда с определенностью вытекает вывод о том, что масса не только не пропорциональна или тем более не эквивалентна энергии, но и вообще никак не связана с общей энергией микроансамбля (или тела). Масса характеризует с качественной и количественной стороны только субстанциальную форму движения, т.е. определяет субстанциальную составляющую внутренней энергии. Но, кроме этого, каждая частица (и тело) обладает бесчисленным множеством других форм движения на уровне микромира, субмикромира и т.д. Поэтому судить по массе (по величине одного обобщенного заряда) о полной энергии тела, т.е. о количественной мере всех многочисленных форм движения материи на всех уровнях картины мира, - совершенно безнадежная затея.
        Таким образом, вывод из закона Эйнштейна [из равенства (886)] о том, что существует однозначная связь между массой и энергией, не соответствует действительности. Из всего сказанного также ясно, что массу (и энергию) бессмысленно отождествлять и с количеством материи.
        Разумеется, нет большого греха, если кто-нибудь захочет на основе каких-либо формальных соотношений, например типа (886), оценивать количественную меру всех различных форм движения не в джоулях, как это обычно принято, а в килограммах или даже дюймах. Однако такого рода условные приемы принципиального значения не имеют (в настоящее время широко распространен прием выражения массы в единицах энергии; глубокого смысла в этом искать нельзя).

        7. Эффект близнецов.

        Согласно общей теории, пространство (это обобщенный заряд) может быть стационарным и нестационарным, может укорачиваться и удлиняться в отдельных местах, искривляться и т.д. Время (это тоже обобщенный заряд) также обладает способностью течь быстрее или медленнее в зависимости от значений хронального (т.е. от скорости, ускорения и массы) и других потенциалов, и т.д. все эти и многие другие эффекты рассматриваются общей теорией в широком плане, с учетом взаимного влияния всех различных форм движения материи. Из них как частный случай вытекают эффекты, известные в теории относительности. В связи с этим остановимся на обсуждении так называемого эффекта близнецов.
        Из общей теории следует, что хрональная форма движения заметно проявляется при наличии больших скоростей, ускорений и масс (а не только скоростей, как думал Эйнштейн). Достаточно внимательно взглянуть на формулы (44) – (46), (986) и (987), чтобы убедиться в том, что форма движения хрональная перемещения эффекта близнецов не дает. Например, при постоянном положительном ускорении (космонавт покидает Землю) на корабле  происходит замедление хода часов. При обратном ускорении (космонавт возвращается на Землю) часы на корабле убыстряют свой ход. Замедление и убыстрение хода часов одинаковы по абсолютной величине и обратны по знаку. В результате упомянутый выше космонавт к моменту встречи со своим братом-близнецом постареет на те же 50 лет.
        Совсем другая картина получается под действием хрональной формы движения вращения [формулы (47) – (49)]. Если посадить двух близнецов на разных расстояниях от оси вращения круга, то на них будут действовать различные скорости и ускорения и ход часов будет неодинаковым. После остановки круга близнец, испытавший большие ускорения, окажется моложе. В этом опыте не происходит смены ускорений, и поэтому эффект замедления времени не компенсируется эффектом его убыстрения. Соответствующий опыт с радиоактивными часами проделали в Харуэлле (Англия) Дж.Дж. Хэй и его коллеги. Они использовали для этой цели эффект Мёссбауэра и таким образом полностью подтвердили вывод об изменении хода часов под действием хрональной формы движения вращения.


        § 97. Квантовая механика.

        1. Основные идеи квантовой механики.

        После открытия электрона был обнаружен фотоэффект – испускание электронов под действием света. В 1905 г. Эйнштейн дал правильное объяснение этому эффекту: в испускании каждого электрона повинен фотон – единичный квант электромагнитного излучения. Так были открыты две первые элементарные частицы – электрон и фотон. Затем выяснилось, что электрон и фотон обладают одновременно корпускулярными (это частицы) и волновыми (это волны) свойствами. При прохождении через очень малое отверстие происходит дифракция электронов и фотонов (рис.98). При прохождении электронов (и фотонов) через две щели А и В (рис.99) наблюдается интерференция – взаимное влияние потоков, движущихся в направлениях СА и СВ. Количество электронов, попавших на различные участки экрана, определяется волнистой кривой на рис.99 справа (если бы электроны подчинялись законам классической механики, то распределение плотности электронов отвечало бы пунктирной кривой). Фотография интерференционной картины на экране от двух щелей приведена на рис.100.
        Попытки описать свойства элементарных частиц с помощью средств классической физики не увенчались успехом. Поэтому были разработаны специальные методы, составляющие содержание квантовой механики. В частности, Гейзенберг выдвинул принцип неопределенности, согласно которому невозможно для одного и того же момента времени предсказать точные значения координаты и скорости  данной частицы. Неопределенность импульса Р и величина области х, в которой локализована частица, связаны соотношением (принцип неопределенности Гейзенберга):
        (deltaР)(deltaX) = h.                            (999)

        Рис.98, 99, 100.

        Чем больше допустимая неопределенность импульса, тем точнее можно определить координату частицы и наоборот.
        Основа математического аппарата квантовой механики была заложена Гейзенбергом и Шредингером в 1925 г. Например, приближенное волновое уравнение Шредингера имеет вид
        (Е + е2/r)  = - (h2/8mп^2)[(2/х2) + (2/у2) + (2/z2)] ,            (1000)
где r - расстояние от ядра;
- волновая функция Шредингера.
        Волновая функция Шредингера (-функция) является основным понятием квантовой механики. Через нее выражается распределение вероятностей осуществления определенных исходов опыта при заданной начальной стадии. Иными словами, квантовая механика оперирует только вероятностями. В частности, она не может сказать, в какую точку экрана попадет данный электрон на рис.99. Она может лишь определить вероятность, с какой электрон может оказаться в точке х (на детекторе).
        Такая неопределенность не удовлетворяет многих физиков и особенно волнует философов. Поэтому в 1932 г. фон Нейман доказал теорему, которая утверждает, что квантовая механика является «полной» теорией, т.е. не существует неизвестных, пока скрытых параметров, которые служили бы причиной наблюдаемой неопределенности. Следовательно, причина неопределенности заключена не в теории, а в изучаемых явлениях.
        Как бы там ни было, в настоящее время в квантовой механике налицо серьезные трудности, которые обусловлены двумя причинами – необходимостью дать физическое толкование применяемым законам (этот вопрос больше беспокоит философов, чем физиков) и невозможностью объяснить большое число накопившихся новых экспериментальных фактов.

        2. Обсуждение основных идей.

        Квантовая механика является великолепным выходом из того трудного положения, которое в начале нашего столетия сложилась в физике после открытия электрона, фотона и других элементарных частиц. Аппарат квантовой механики отлично приспособлен для рассмотрения тех своеобразных явлений, которые наблюдаются в микромире. Однако этому аппарату присущи многие органические недостатки, которые становятся легко обозримыми при обсуждении их с позиций общей теории, отличающейся более широкими возможностями (общая теория значительно перекрывает область применения квантовой механики).
        Прежде всего обращает на себя внимание непоследовательное применение в квантовой механике идей квантования (дискретности). В частности, пространство, время, масса, скорость и некоторые другие величины рассматриваются как непрерывные. Именно поэтому для описания наблюдаемых закономерностей пришлось прибегнуть к идеям неопределенности. Ведь невозможно с помощью времени и пространства, обладающих континуальными свойствами, описать дискретный процесс. Перенос квантов времени (хрононов) и пространства (метронов) является причиной того, что данное свойство ансамбля микрозарядов (элементарной частицы), например скорость, проявляется только на определенных дискретных расстояниях и только через конечные (дискретные) промежутки времени.** Как следствие для правильного отражения действительности приходится «размазывать» (расширять) значения координаты, скорости, импульса и т.д., т.е. применять принцип неопределенности. Таким образом, принцип неопределенности – это вынужденная дань  непоследовательности квантовой теории.
        Общая теория не нуждается в идеях неопределенности. Ее законы отличаются полной определенностью, они позволяют найти все характеристики любой индивидуальной частицы (к этой частице применяются рассмотренные выше законы; разумеется, для расчетов надо знать величины квантов микрозарядов и соответствующие коэффициенты уравнений). В случае большого числа частиц применяются методы статистики.
        Второй важный недостаток квантовой механики – это отсутствие четких определений понятия элементарной частицы или точнее отсутствие руководящих идей, которые бы позволили судить о структуре частицы. В результате такая банальная элементарная частица, как фотон, попала в разряд исключительных [этому, по-видимому, способствовало то, что свет длительное время считался волной, а также формула (997) Эйнштейна]. На самом деле фотон в принципе не отличается от электрона (об этом можно судить по фотографиям на рис.98 и 100) и других элементарных частиц. Достаточно было разобраться в структуре электрона или фотона, чтобы составить полное представление о всем микромире и об управляющих им законах. Согласно общей теории, элементарная частица – это ансамбль микрозарядов. К последним относятся масса (субстанционы), пространство (метроны), время (хрононы), электрон, термон, постоянная Планка и т.д. Число различных элементарных частиц материи бесконечно велико.
        Третий недостаток квантовой механики связан со вторым: отсутствие ясных представлений о структуре частиц не способствует нахождению всех форм движения (элементарных зарядов), которыми располагают частицы. Это порождает много неясностей, ошибок, очень усложняет и удлиняет исследования, лишает их целенаправленности.
        Наконец, четвертый недостаток – это неполная совокупность используемых уравнений и законов. В квантовой механике фактически применяется только один закон – сохранения энергии и зарядов. Всех остальных законов, которым подчиняется микромир (состояния, переноса, взаимности и диссипации), квантовая механика не знает. Остается только поражаться ее успехам при таких ограниченных средствах. Особенно важен закон диссипации. Без него уравнения квантовой механики применимы только для равновесных условий (именно поэтому они симметричны относительно времени). В частности, приближенный закон (886) также относится только к равновесным взаимодействиям. Многие реакции элементарных частиц допустимо рассматривать как равновесные. Но многие требуют другого подхода. Например, аннигиляция частиц и античастиц происходит заведомо при больших разностях потенциалов, здесь без закона диссипации обходиться невозможно.
        Приходится поражаться титанической интуиции Эйнштейна, более 30 лет боровшегося с тем направлением развития, которое приняла квантовая механика при его жизни: «...я... беспрестанно искал другой путь для решения квантовой загадки... Эти поиски обусловлены глубокой, принципиального характера неприязнью, которую мне внушают основы статистической квантовой теории».*** Эйнштейн выступал против принципа неопределенности, за детерминизм, против той роли, которую в квантовой механике отводят акту наблюдения (влиянию измерительного прибора), и т.д., вследствие чего был даже отвергнут некоторыми своими друзьями. В 1947 г. он писал Максу Борну: «В наших научных взглядах мы развились в антиподы. Ты веришь в играющего в кости бога, а я – в полную закономерность в мире объективно сущего...», «В чем я твердо убежден, так это в том, что в конце концов остановятся на теории, в которой закономерно связанными будут не вероятности, но факты...»**** Как-то в разговоре Эйнштейн заметил (по поводу назревшей потребности создания теории элементарных частиц), что уже факт существования электрона должен был быть достаточным для построения основ общей теории элементарных частиц. Тогда его слова сочли за шутку. Как видим, интуиция не обманула Эйнштейна ни в одном из вопросов.
        В чем же сам Эйнштейн как ученый видел решение проблемы, чему он посвятил свои труды в период после создания общей теории относительности (1915 г.) и до самой смерти (1955 г.)? Эйнштейн исключительно напряженно работал над созданием единой теории поля, которая охватывала бы одновременно вещество и поле (ведь масса эквивалентна энергии!), и следовательно, автоматически объяснила бы квантовые явления и свойства элементарных частиц. Под влиянием Эйнштейна идея единого поля до сих пор популярна среди некоторых физиков. Как видим, в собственных устремлениях интуиция обманула Эйнштейна и он пошел в прямо противоположном направлении: вместо того чтобы расширить круг изучаемых форм движения, он пытался все их многообразие свести к одной. С точки зрения общей теории порочность этого пути очевидна (в некотором смысле поиски единого поля напоминают поиски философского камня, который призван все многообразие веществ сводить к одному – золоту).
        В настоящее время физики всего мира обеспокоены теми трудностями, которые сложились в квантовой механике, они пристально вглядываются в будущее и ждут появления новой теории элементарных частиц, как юная Ассоль ждала принца на корабле с алыми парусами. Некоторые мечтают увидеть ее немедленно, другие не ожидают успеха до будущего века. В зарубежной печати серьезно обсуждается вопрос и принимаются меры к тому, чтобы случайно не пропустить появления новой теории. Дело заключается в том, что успехи прежних лет превратили старые теории (теорию относительности и квантовую механику) в религию, на которой были воспитаны несколько поколений ученых, определяющих теперь возможности опубликования новых идей в так называемых солидных и даже популярных журналах. В результате эти теории стали своего рода прокрустовым ложем для новых взглядов, так как солидные журналы не публикуют идей, которые хоть сколько-нибудь не похожи на общепринятые, а популярные журналы по той же причине охотно публикуют лишь идеи, которые вообще ни на что не похожи. В популярных журналах стало модным непонятное объяснять через непонятное же. Как известно, этим приемом широко пользовались еще древние греки, которые все сущее (бывшее непонятным) объясняли с помощью нескольких простейших, по их мнению, начал (тоже непонятных) - воды, огня, воздуха и т.д. В средние века такими началами служили некие невесомые жидкости - флюиды: электрическая, тепловая (теплород), флогистон и т.п. В наше время спасение (начала) пытаются искать на более «высоком» уровне, в свойствах элементарных частиц - их заряде, энергии, спине. Например, сейчас широко обсуждаются проблемы мышления, информации, термодинамики. Поэтому можно найти сколько угодно объяснений, в которых ответственным за непонятное мышление является либо спин элементарной частицы (Боуэн, 1961), либо свойства нейтрино, либо вообще неведомые атомы, испускающие неведомые лучи. Такие объяснения ничего не объясняют и ничего не отвергают, поэтому к ним относятся терпимо. Если ортодокс обнаружит в новых идеях посягательство на его религию, то против места, где излагаются затруднения прежней теории, его рукой будет начертано: «Ну и что?!», где предлагается новая теория – «Пескоград!!», а где обсуждаются выводы из нее – «Чепуха!!».
Короче говоря, по утверждению иностранной печати, сейчас сложилась ситуация, при которой, будь она в начале века, оказалось бы невозможным опубликование таких новых прогрессивных теорий, как теория относительности и квантовая механика. Чтобы преодолеть возникшую трудность, в некоторых зарубежных журналах стали печатать все, кроме явного абсурда. В результате, например, такой американский журнал, как «Физикал ревью», теперь уже никто понять не может, за исключением разве только самих авторов (злые языки ставят под сомнение и это исключение). Это - проблема, над которой сейчас многие задумываются.

Примечание.

* - Тамм И.Е., «А. Эйнштейн и современная физика». В сб. «Эйнштейн и современная физика», М., 1956, стр. 92.
** - Имеющиеся данные, иллюстрирующие принцип неопределенности и дифракцию частиц, можно использовать для определения величины хронона и метрона.
*** - Эйнштейн А. Физика и реальность Сб. статей. М., изд-во «Наука», 1965, стр.77.
**** - Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. Перев. с англ. М., 1956, стр.16 и 17.


Дополнение:

Альберт Эйнштейн - главный миф ХХ века.

Бояринцев В.И.

Выдержки из книги «АнтиЭйнштейн. Главный миф ХХ века»,
М., Яуза, 2005, стр. 142-143.

        Добавим: «В 1964 г. Президиум АН СССР издает закрытое постановление, запрещающее всем научным советам и журналам, научным кафедрам принимать, рассматривать, обсуждать и публиковать работы, критикующие теорию Эйнштейна» (журнал «Молодая Гвардия» № 8, 1995 год).
    В 1968 году вышла книга А.И. Вейника [«Термодинамика», 1968], вызвавшая критические замечания со стороны физической общественности. При этом не последнюю роль в отрицательной  оценке книги сыграло отношение автора к теории относительности в варианте Эйнштейна.
        Автор писал: «Для более полного теоретического охвата (отражения) явлений действительности требуется решительная перестройка основных идей Эйнштейна. Эта перестройка должна коснуться прежде всего его взглядов на пространство, время и массу. Кроме того, надо резко расширить (а не сократить, как думал Эйнштейн) круг форм движения материи, которые подлежат рассмотрению во взаимной связи».
        А вот мнение о критиках теории относительности редактора (И. Яглома *) русского издания книги финского математика (о самой книге – см. ниже **): «...активное противодействие теории относительности оказывали также некоторые физики и философы. Классическим сводом человеческих заблуждений и научного мракобесия служит изданный в гитлеровской Германии том «100 авторов против Эйнштейна», содержащий, увы, «изыскания» далеко не одних только фашистских ученых».
    Обратите внимание на зубодробильные формулировки и высказывания в адрес (как бы теперь сказали правозащитники) инакомыслящих!

Примечание.

* - Яглом Исаак Моисеевич (1921-1988), математик, педагог, доктор наук, профессор, автор популярных учебных и образовательных книг по математике.
http://www.math.ru/history/people/Yaglom_IM
** - Неванлинн Р. Пространство,  время и относительность (переводчик Вольперт Г., под редакцией Яглома И.), М., Мир, 1966.

См. на нашем сайте: 2005. Бояринцев В.И., "Альберт Эйнштейн - главный миф ХХ века" (выдержки из книги "АнтиЭйнштейн. Главный миф ХХ века").

Справка:

Бояринцев Владимир Иванович (1932 г.р.), аэрогидромеханик, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Института проблем механики РАН.
Бояринцев В.И., «Еврейские и русские ученые. Мифы и реальность», М.: «ФЭРИ-В», 2001, 176 с.
Бояринцев В.И., «АнтиЭйнштейн. Главный миф ХХ века», М.: «Яуза», 2005, 320 с.



        "Смертоубийственные" (или смехотворные?) аргументы из критических статей советских физиков:

        1. «Группа студентов физического факультета МГУ» – одного из «вузов, не соответствующих по своему уровню современному состоянию науки и техники» (так в приказе министра «Об усилении контроля за качеством издания учебной литературы для студентов  высших учебных заведений». - ВВА) [24.08.1969]:
        «Даже самое поверхностное знакомство с этим «трудом» показывает, что автор его знаком с физикой в самом лучшем случае по плохим научно-популярным брошюркам. Однако мы не собираемся анализировать это произведение...»

        2. Питаевский  Л.П., Халатников И.М. [УФН, 1969]:
        «Разумеется, нет никакой необходимости защищать в письме основные физические законы...»

        3. Ельяшевич М.А. [УФН, 1969]:
        «Нет никакой возможности перечислить в данной рецензии все вопросы, которые затрагивает автор, и все содержащиеся в книге необоснованные и совершенно неверные утверждения...»
        «А.И. Вейник явно претендует на роль великого преобразователя современного естествознания. Его стремление к созданию всеобщей науки о природе нашло свое отражение и в построении книги (содержащей 10 глав, 100 параграфов и 1000 формул!)».
        «...отзывы о книге давали рецензенты, совершенно некомпетентные в области теоретической физики, тогда как рекомендация курса по термодинамике в качестве учебного пособия для студентов возможна только при наличии отзывов квалифицированных физиков-теоретиков».

        4. Федоров Ф.И., Степанов Б.И. [Вести АН, 1974]:
        «В 1973 г. вышла в свет книга члена-корреспондента АН БССР А.И. Вейника «Термодинамическая пара». Среди многих поразительных качеств этого произведения обращает на себя внимание, в частности, весьма необычная структура изложения. На 21 параграф основного содержания книги приходится 357 страниц текста. При этом параграф под названием «Исходные теоретические предпосылки» (§ 3, гл. II) занимает 264 стр., а на остальные 20 параграфов приходится всего 93 страницы. Таким образом, один параграф почти втрое превышает по объему все остальные 20 параграфов книги, вместе взятые».
        «...он одним махом зачеркивает напряженный кропотливый труд тысяч ученых наивысшей квалификации, которым для раскрытия глубочайших тайн природы приходится прибегать к самому мощному и изощренному математическому аппарату, ибо иного средства нет. Вместо этого он советует всем двигаться по предначертанному им «надежному» пути основных идей и принципов. А.И. Вейник тут же излагает построенную им систему основных положений, пригодную, по его утверждению, для всех наук вообще, которая в своей всеобъемлющей общности якобы сравнима лишь с философией.
        «Мы не считаем возможным утомлять читателя даже кратким изложением основ «общей теории» А.И. Вейника. Но...»
        «Между тем любому студенту из курса физики известно, что...»
        «В настоящее время уже школьникам известно, что...»
        «В своей книге А.И. Вейник упоминает известное высказывание Н. Бора о «безумности» новых теорий. Однако все содержание его книги свидетельствует о том, что в данном случае этот крылатый боровский оборот понят, по-видимому, слишком буквально».