1.2. Постулаты механики Ньютона

Классическая механика, сформированная гением, И. Ньютонa, представлялась современникам вершиной человеческого разума, произведением, из которого нельзя выкинуть и к которому нельзя прибавить ни од­ного слова. Это представление остается неизменным и до настоящего времени. За триста лет она в своем раз­витии достигла как бы совершенства, и на сегодняшний день многими учеными определяется как полностью за­конченная в развитии физическая теория, включающая в себя несколько еще не решенных математических задач. Никаких новых достижений, как и изменения понятий­ного аппарата, в области механики уже не ожидается. Это единственная физическая теория, которая в течение столь длительного времени не подвергалась не только ревизии, но даже сколь-нибудь серьезной критике. Чуть ли не единственным критиком, в основном понимания инерции в механике, выступал Э. Мах.

Современная физика во всех своих представлениях ба­зируется на понятийном аппарате классической меха­ники исходя из того, что ее ясные и четкие основания не носят характера физических постулатов или гипо­тез и полностью подтверждены эмпирически. Да и сам Ньютон категорически утверждал, что гипотез не измышляет. Но так ли это? Ведь остальные направления физики включают в себя до сотни постулатов, а в меха­нике они почему-то отсутствуют. Может быть, существует некая неявная форма постулатов? Иными словами, встречаются постулаты, существование которых скры­то даже от авторов физических теорий, но которые оказывают большое влияние на сами теории.

Поскольку постулаты, как и понятия, есть категории не физические, а гносеологические, проанализирую не­которые основные положения механики Ньютона с по­зиций диалектики. Насколько информирован я, такого анализа до сих пор не проводилось.

Известно, что И. Ньютон был человеком глубоко ве­рующим и всю свою жизнь занимался теологией. Из­вестно также, что теология опирается на реальность, объективность данного Богом мира. И в этом понима­нии объективности внешнего мира позиция теологии совпадает с материалистическими представле-ниями. В свою очередь, философское мировоззрение И. Ньютона базировалось на господствовавшем в XVII-XVIII веках механицизме. Это совмещение в мировоззрении одного ученого различных философских направлений в значи­тельной степени способствовало достаточно адекватно­му описанию им механических явлений, происходящих в природе.

В то же время, гносеологическая неопределенность мировоззрения не могла не отразиться на построении понятийного аппарата механики: она привела, с одной стороны, к формулированию определений, некорректно описывающих отдельные свойства природы. С другой, к возникновению целой системы скрытых или выска­занных, но не услышанных, постулатов, до настоящего времени не только влияющих на развитие механики, но и тормозящих развитие всей физики. Отмечу, что в со­временной физике отсутствует понятие «скрытые по­стулаты» и, более того, не предполагается наличие ка­ких бы то ни было постулатов в классической механике. Тем не менее, такие постулаты в ней присутствуют.

Основная работа И. Ньютона «Математические начала натуральной философии» начинается с определений, ак­сиом или законов движения. Именно эта часть «На­чал...» обусловливает гносеологическую направленность всего произведения, и именно в ней заложено большин­ство неявных постулатов механики. Их достаточно много, и в настоящей работе упоминаются только неко­торые, наиболее значительные, и проводится их краткий анализ.

Прежде всего, отмечу, что для Ньютона физическое тело не есть субстанция, обладающая бесконечным ко­личеством взаимосвязанных свойств, и не все свойства являются постоянными атрибутами тел любого вида. Наоборот, в его понимании, как и в современной физи­ке, свойства тел могут быть фундаментальными или производными, могут присутствовать у одних тел и от­сутствовать у других, возникать и исчезать в различных взаимодействиях, не иметь связи с иными свойствами тела и т.д.

Наиболее фундаментальным свойством тел постули­руется неизменная масса — понятие, которое практиче­ски заменяет в механике понятие «тело» и как бы пере­ходит из категории свойства в разряд субстанции. Иногда слово «масса» заменяется словом «материя». Масса без достаточного обоснования разделяется на инертную и гравитационную, и постулируется ра­венство этих «различных» масс.

Пространство провозглашается абсолютным само­неподвижным эфирным вместилищем, не взаимодейст­вующим с находящимися в нем телами и не передающим взаимодействия, т. е. эфир в нем инертен.

Время есть длительность, одинаковая для всей Все­ленной, неизменная и не связанная с пространством и телами сущность. Иными словами, время и абсолютно и относительно.

Тела и материя не обладают собственным движе­нием (самодвижением). Постулируется, что единст­венным способом движения является перемещение (одного) одних тел относительно (другого) других. Поэтому существует только два вида движения: пря­молинейное поступательное и вращательное, осталь­ное — их различные сочетания. Иначе говоря, всякое движение по Ньютону есть смена положения движуще­гося тела относительно других тел, принимаемых за не­подвижные, а не относительно себя и окружающего пространства. Постулируется, что всякое движение тел есть последствие какого-то взаимодействия, происхо­дит оно с некоторой скоростью и при отсутствии внешних сил является постоянным прямолинейным, иначе говоря — движением по инерции. Представление о прямолинейном равномерном движении с постоянной скоростью, которое является неявным постулатом, стало основой для возникновения в классической меха­нике постулата об относительности равномерного движения. Эта относительность предполагает равно­правие состояния покоя и равномерного прямолинейного движения, т. е. одно и то же тело и в движении, и в состоянии покоя тождественно само себе. Качествен­ное различие между ними отсутствует, так же как и категория качества в механике.

Особенно заметно, как уже упоминалось, отсутствие категории качества при рассмотрении взаимного притя­жения тел — закона всемирного тяготения. В нем по­стулируется, что подъем тела над поверхностью Зем­ли, сопровождаемый изменением внешнего гравитаци­онного поля, не производит никаких перемен в структуре и в количественных параметрах свойств данного тела. В результате раз­рывается система взаимосвязи притягиваемых тел, тела обосабливаются от свойств, и в первую очередь от массы, которая остается неизменной всегда; исчезает физический характер взаимодействия, а вместе с ним возникает необъяснимость пропорционального измене­ния потенциальной и кинетической энергии у подни­маемого тела и непонимание физической сущности при­тяжения.

Выше перечислена только часть постулатов И. Нью­тона. К ним можно добавить отсутствие гравиотталкивания и невозможность экранирования гравитацион­ного поля, всемирность тяготения (и, следовательно, одноранговая структура Вселенной), провозглашение направленности сил притяжения между центрами притягиваемых тел — так называемое центральное притяжение, введение без обоснования методов геометрии в механику и приравнивание физи­ческих и геометрических размеров в любой области пространства, направленность центростремительных сил к центру вращения, проявление сил только в дейст­вии и только при взаимодействии масс; неявно посту­лируется, что другие свойства тел с силой не связаны и т.д.

Естественно, что все это обилие постулатов почти без изменения входит во все современные физические тео­рии, и, в первую очередь, в теорию гравитации, вызывая постоянное возникновение новых постулатов, усложняя понимание сущности физических явлений и приводя, в конечном итоге, к перманентному кризису всех разде­лов физики.

Наиболее сложными и наименее понятными вопроса­ми механики Ньютона, если исключить не менее слож­ное представление об инерции, являются вопросы о воз­никновении движения, о возможности движения с постоянной скоростью и об относительности этого дви­жения. И хотя большинство ученых не сомневаются в полной разработанности этих вопросов — ведь сущест­вует четкий и однозначный математический механизм, описывающий (так же как и явление инерции) количе­ственно все нюансы движения тел в пространстве — эта уверенность еще не доказывает наличия прямолинейно­го относительного движения тел в природе без взаимо­действия с окружающим пространством.

Постулирование же относительности движения может являться не ответом, а только основой для подгонки ма­тематического аппарата под определенные эмпириче­ские данные. Гносеологические корни явления относи­тельного движения остаются скрытыми и неясными для понимания, а, следовательно, и для формализации. Это есть следствие того, что в механике Ньютона нет онто­логического ответа на вопрос: откуда берется движение и что оно есть как физическое явление? Возможно ли в природе существование прямолинейного движения с постоянной скоростью? И происходит ли в процессе движения взаимодействие тела с окружающим про­странством?

Ответ на эти «детские» вопросы дается простым ут­верждением (т.е. тем же постулатом), что движение есть существующий всегда процесс, а поскольку пространст­во является не имеющим свойств вместилищем, запол­ненным самонеподвижным инертным эфиром, то его свойства допускают возможность существования в про­странстве, при отсутствии гравитации, прямолинейно­го перемещения самонеподвижных тел с постоянной относительно «истинно неподвижных» друг к другу других тел скоростью. Причем объективный критерий определения «истинно подвижных» и «истинно непод­вижных» тел отсутствует.

При изучении «Начал...» с недоверием воспринимает­ся эта путаница в вопросах, связанных с относительным движением, и создается впечатление, что Ньютон пишет об относительном движении, а думает о его абсолютно­сти, т.е. сам не верит в такую относительность; провоз­глашает возможность существования самонеподвижно­го эфира и одновременно заявляет о его отсутствии; вводит пространство — вместилище эфира и тел, а ищет элементы взаимодействия его с телами. И, наконец, в последней фразе с чувством неудовлетворенности, по-видимому, результатами исследования констатирует, что писать что-то конкретное об эфире — тонком дис­персном веществе — рано: слишком мало накоплено эмпирических данных (это не помешало Э. Маху в сво­ей «Механике» заявить, что Ньютон ни разу не упомя­нул в «Началах...» о существовании эфира).

Чтобы найти ответы на эти вопросы, надо определить­ся в сущности движения и его месте в системе физиче­ских явлений.

Рассмотрим этот вопрос онтологически. Возьмем для примера кусочек мела и часы. Поскольку эти два пред­мета есть тела, то сначала рассмотрим: одинаковыми или разными свойствами они обладают? И чем принци­пиально отличаются?

Чаще всего дается следующий ответ: данные тела имеют различные свойства и этим принципиально отли­чаются. Естественно, что такой ответ неверен. В полном соответствии с механикой он исходит из независимости свойств друг от друга и из возможности существования у разных тел различных свойств.

Диалектическое единство материальных тел предпо­лагает наличие у всех тел бесконечного набора одних и тех же рядовых взаимозависимых свойств, которые во взаимосвязи и образуют тела. Разли­чие же тел заключается в том, что каждое из состав­ляющих его свойств имеет свою количественную вели­чину, и инвариантная взаимосвязь одинаковых свойств одного тела всегда количественно отличается от ана­логичной взаимосвязи свойств другого тела. И это от­личие имеет принципиальный характер для понима­ния сущности физических явлений.

Теперь положим кусочек мела на стол и зададимся вопросом: движется ли мел относительно стола? В ответ на этот вопрос удивительное единство проявляют столь разнородные направления науки, как классическая ме­ханика, идеалистическая и материалистическая филосо­фии. Они отвечают: нет. Мел относительно стола не­подвижен.

Если для классической механики и идеалистической философии этот ответ естествен, то для материалисти­ческой философии он просто нелеп. Ответив «нет» и за­гнав себя в угол противоречием данного ответа основ­ному положению диалектики о движении как форме бытия материи (иначе — материя без движения не су­ществует), материалисты-философы, выкручиваясь из неприятного положения, продолжают: Но!! Ведь стол находится на Земле, а Земля вместе с ним и с мелом, вращаясь, движется по орбите вокруг Солнца, а Солнце, в свою очередь, движется и т.д.

Вот это «но» и фиксирует принципиальное отступле­ние материалистов от диалектики и непонимание этого отступления. Уже одно «но» подчеркивает, что в дан­ном конкретном случае происходит подмена материаль­ной системы — «мел» — другой системой «Земля». А в результате подмены мел, не обладая свойством самодвиже­ния, становится по определению невещественным, не­материаль-ным. Что само по себе абсурд.

Это как раз тот случай, когда, не имея возможности обнаружить движение тела (в данном случае мела) от­носительно стола и зная, что диалектика предписывает такое движение всем телам, материалист может утвер­ждать, что «да, я не вижу, движется мел относительно стола или нет. Но согласно законам диалектики он дол­жен относительно него двигаться. И придет время, ко­гда способ, посредством которого происходит это дви­жение, будет найден.

Это как раз тот случай, когда диалектика подсказыва­ет физике направление поиска определенного свойства, которым обладают все без исключения тела — свойст­ва самодвижения. А конкретное выражение это само­движение (как подробнее будет показано ниже) нахо­дит в собственной пульсации каждого вещественного тела в зависимости от его фиксируемых свойств, структуры и размеров. И параметры пульсации опреде­ляются именно свойствами, структурой и размерами тел.

Поэтому самопульсирующий мел, находящийся на по­верхности пульсирующего стола, будет всегда дви­гаться относительно самого стола и относительно пространства, в котором он находится. Причем пери­од пульсации мела отличается от периода пульсации стола, и, следовательно, это движение будет непрерыв­ным.

Вопрос о периоде и амплитуде пульсации, как и об изменении количественной величины других свойств обоих тел, не является принципиальным ни для физики, ни для философии. Принципиальным является то, что все вещественные тела как относительно само­стоятельные физические системы обладают свойством самодвижения — пульсацией, и игнорирование этого свойства в механике, как и в любой физической теории, невозможно.

Самодвижение тел и есть то свойство, которое обусловливает все виды взаимодействия и движения тел, включая перемещение их относительно пространства, других тел и вращения. Вынужденное провозгла­шение Ньютоном неявного постулата о самонеподвиж­ности тел и инертного вещественного эфирного про­странства привело к тому, что механическое движение тел, их перемещение в пространстве, оказалось, невоз­можно привязать ни к эфиру, ни к пространству, по­скольку движущиеся тела не взаимодействовали с ними и оставались тождественными своему состоянию в по­кое. Именно эта самотождественность самонеподвиж­ных тел в состоянии покоя и в движении привели Нью­тона к необходимости искусственным путем, иначе волевым порядком, определять, указывая пальцем, ка­кие тела в пространстве являются истинно покоящими­ся, а какие — движущимися относительно истинно по­коящихся. Естественно, что другой указующий перст может превратить движущиеся тела в неподвижные, а «истинно неподвижные» в движущиеся. Это очень на­глядно продемонстрировал А. Эйнштейн в теории отно­сительности введением равнозначности движущихся и не­подвижных систем отсчета. Отсутствие в классической механике представления о возможности фиксации неподвиж­ности или движения тел в пространстве и является основой принципа относительности, принципа, отсут­ствующего в природе, но, тем не менее, занимающего положение станового хребта в современных физических теориях, формализующих процессы взаимодействия и движения тел.

Признание самодвижения тел, а, следовательно, и ве­щественности пространства, в котором эти тела на­ходятся, несовместимо с принципом относительности уже потому, что предполагает взаимосвязь и взаимо­действие любого самоподвижного тела с окружающим его пространством. Поэтому всякое изменение поло­жения этого тела в пространстве, движение его от­носительно пространства будет сопровождаться из­менением форм взаимодействия с пространством, а вместе с ним и собственного самодвижения тела. Пе­риод собственной пульсации тела в движении будет отличаться от того периода пульсации, которое оно имеет, когда находится в относительном покое (отно­сительный покой — отсутствие пространственного пе­ремещения тела или перемещения тела относительно других тел, принимаемых за истинно покоящиеся по Ньютону). И говорить о какой бы то ни было самотож­дественности пульсирующих тел в состоянии покоя и в состоянии движения не приходится. Тело покоящееся всегда качественно отличается от тела движущегося. Поэтому всякое движение тела в пространстве явля­ется абсолютным движением взаимодействия дви­жущегося тела с окружающим вещественным про­странством.

Таким образом, сущностью движения является свойство постоянного самопульсирования всех тел. Именно оно становится основой всякого перемещения и вращения, а поскольку, как уже говорилось, в процессе перемещения тела в пространстве период его само­пульсации изменяется, то изменяются и его взаимодей­ствие с пространством, что обусловливает невоз­можность равномерного прямолинейного движения с постоянной скоростью, так же как и движение по инерции. И отсюда тоже следует вывод об отсутствии в природе относительного движения.

Механика Ньютона в неявной форме постулирует изо­тропность пространства. А это значит, что переход из одной области (точки) пространства в другую область (точку) не сопровождается никакими изменениями в структуре, свойствах и скорости тела, осуществляющего этот переход, и, в частности, тело, как и измерительные инструменты в нем, не изменяют своих геометрических размеров. Само собой разумеется, что такое понимание движения есть чистая абстракция, основывающаяся на принципе относительности и не вписывающаяся в законы диалектики.

За триста лет существования механики ее основные положения, неявные постулаты и гипотезы стали для всех ученых истиной в последней инстанции, не подле­жащей переосмыс-ливанию, а сама механика — класси­ческой, образцом теорети-ческого описания физических процессов.

Однако ее гипотезы, аксиомы и постулаты, с одной стороны обусловили механике в рамках мегамира системное понятийное описание природы, а с другой — оставались постоянным тормозом диалек­тического развития физики. Именно они привели в ко­нечном итоге к кризисному состоянию современной фи­зики. И ее дальнейшее развитие полностью опреде­ляется тем, как быстро неявные гипотезы и постулаты будут исключены из физических теорий.