О силе и энергии

В современной началу XXI века физике на момент написания этого текста существует два понятия, между собой настолько близких, что нередко используются как синонимы в обыденной речи, однако вполне различаются в пределах строгой науки и по формулам, и по предметным областям. Это понятия силы ("F=ma") и энергии ("E=mc2"). При том, что различие по субобластям представляет, соответственно, различие классической механики (мезомира) и общекосмологическое для всех трех миров (квантового микромира, классического мезомира и астрономического макромира), суть различия силы и энергии в их математических формулах представляет лишь то, на что умножается масса некоторого физического (вещественного) объекта, тела или, более точно и обобщенно, заполненного объема (в физическом значении) или позитивного пространства (в архитектурно-композиционном значении). Причем если в первом случае на массу умножается переменная величина, причем логарифмическая, то во втором – величина постоянная, и это постоянство выражено в двух аспектах: космологическом постоянстве скорости света и математическом постоянстве возведения этой величины в квадрат в рамках данной формулы. При том, опять же, что первая формула более применяется и мыслится в связи с мезомиром, тогда как вторая универсальна, и в константах этой универсальности любая переменная находит свой предел (что, в свою очередь, представляет метафизическое утверждение безотносительно к его эмпирической подтверждаемости).

Между тем, можно сказать, что на сегодня человечество располагает эмпирическим и операционализируемым определением именно силы, а не энергии, хотя определение последней мыслится и как всеобщее и несомненное научно-культурное достижение, и как база непротиворечивых теоретических расчетов. И хотя космология Эйнштейна подвергалась (и продолжает подвергаться) критике едва ли не с момента ее появления, я приведу соображение, на которое не обращает внимание массовый рассудок, ожидаемый в его способности к простому натуральному выводу. "E=mc2" в этом смысле свидетельствует, как сила научного авторитета и расхожих установок препятствует простой метанаучной оценке с позиции общих средств критического мышления, причем помимо того обстоятельства, что движению физической науки путем контринтуитивных постулатов положил начало И.Ньютон. Здесь способность рассуждать ограничивается как бэконовскими привычками-"идолами", так и теми познавательными контекстами, что задаются на массовом школьном уровне, без того, чтобы при этом были заданы другие: сказав "А", не говорят "Б". А уже на уровне дальнейшего вузовского изучения школьное воспринимается как самоданное, даже несмотря на получение требуемой дополнительности этих контекстов.

Если брать отмеченные формулы силы и энергии, то при том, что и та, и другая содержат недопроясненности, определение силы не является контринтуитивным в отличие от определения энергии. Действительно, ускорение, представляя логарифмическую величину, отсылает ко все еще недопроясненным категориям импульса и инерции (как "вязкости импульса"), а будучи логарифмическим, аналитически закладывает в базовую физическую категорию, с одной стороны, понятие масштаба, с другой – биофизическое (а значит, и панвиталистическое) представление как универсальный принцип структурирования в невооруженно наблюдаемом мире. Но, не представляя окончательной проясненности сути импульса и инерции, они все же есть содержание эмпирического наблюдения, и операционализируемы. Понятие силы относится ко временам, когда физика мыслилась сугубо эмпирической наукой, а положенный в XIX веке водораздел эмпирической и теоретической физики в сложных математизмах еще не наступил. Главными виновниками этого водораздела, судя по всему, стали Дж.Максвелл и Ф.Редтенбахер, а также некоторые обстоятельства их биографии. Так, удивляет мнение Максвелла о М.Фарадее как о "великом математике", тогда как сам Фарадей был преимущественно эмпириком-экспериментатором и не использовал матаппарат уровня Максвелла. Про "окончательное решение эмпирического вопроса" педагогом и художником Редтенбахером в Политехникуме Карлсруэ также хорошо известно. Эмпирика в физике таки вылезла, но уже в прикладной – в машиностроении, и притом в виде эстетики, благодаря усилиям ученика последнего и также педагога и художника Ф.Рело. Стандарты прикладной научности, а также самой научности в прикладном ключе с "математическим слоем теоретической составляющей" были заданы на уровне гомилетической гуманитарной практики. И этот период начала подмены теории математикой совпал с началом третьего друкеровского периода активного внедрения фундаментальных открытий в экономическую практику, и почти одновременно – с началом экономических кризисов: так, выход в свет книги Ф.Рело "Теоретическая кинематика" как раз приходится на 1875 год, когда случился первый из них.

Причина принятия и распространения формулы энергии Эйнштейна – скорее всего, в том, что "научной бюрократии" и "работящему народу" логика курьезным образом оказывается... не нужна. Подобно тому, как основной массе юристов она оказывается нужна в очень ограниченном виде, но последним совершенно противопоказано воображение для правоприменительной практики. Прозрачная, но не замеченная контринтуитивность формулы "E=mc2" состоит в двух обстоятельствах.  Прежде всего – в том, что эта формула представляет выражение классической арифметики, и мыслится как таковое, безотносительно к тому, в результате какой логики и аппарата вычисления она была получена. То есть эта формула представляет выражение, вполне описываемое в аксиоматике Цермело-Френкеля, и не может иметь в своем содержании релятивистских отсылок на квантовую или иную неклассическую логику. При том, что, будучи универсальной формулой для всех трех физических миров, она также не может быть конституирована квантовой логикой, относящейся, в рамках господствующих на момент ее возникновения и активного применения парадигмальных предпосылок, лишь к одному из них (проявление одного мира в другом и, соответственно, логики одного из них в другом – отдельная, сравнительно поздняя и все еще достаточно экзотическая, тема на момент написания этих строк). То есть нельзя сказать, что "c2" в этой формуле обусловлен иными способами интеллектуального постижения, кроме классико-математических. А если так, то и вся формула "E=mc2" при c=const=ок.300 000 км/сек есть формула, в которой используется величина, равная 90 млрд. км/сек., ибо величина скорости, умноженная на саму себя, в итоге дает величину скорости, и никакую иную. И это – безотносительно к фактору наличия у этой формулы физического содержания помимо математического, о чем речь ниже.

Здесь от сторонников формулы Эйнштейна чаще всего можно слышать ссылку на все ту же математичность статуса этой формулы, заданной как "не более, чем объяснительный конструкт", оказавшийся удобной находкой для теоретизирования по сложным космологическим вопросам – при умолчательном предположении о том, что математическое теоретизирование было в физике "от века", ибо далеко не все физики, занимаясь "общественно полезным трудом" в рамках своей деятельности, знакомы с историей своей же науки – либо не имея таковую в корпусе учебного курса, либо попросту не проявляя любопытства в этом предмете, будучи убеждены в линейном характере развития "прогрессивного естественнонаучного знания". Как отмечено выше, это было не "от века", а во вполне конкретный исторический период, причем недавний сравнительно с историей самой физической науки. "Научной бюрократии" и не должно быть дела до ее истории, когда есть конкретные "требования промышленности", с исчезновением которых в конкретном сообществе в нем исчезает и сама институциональная наука с ее бюрократией. Однако ни одна наука не развивается вне более общего контекста истории мысли, современного ей.

Между тем, именно с точки зрения сторонников формулы Эйнштейна последняя признается в своей ценности как имеющая именно физическое содержание, полезное для развития физических теорий. То есть "E=mc2" рассматривается как результат неких строгих умственных усилий, на-гора представляющий некие ценные сведения об окружающем мире и сути природных явлений, а не только лишь как "математическая игрушка". Это значит, что данная формула заведомо соотнесена с парадигмальными космологическими установками, в контексте которых она используется и считается оправданной, и такой установкой, в первую очередь, является c=const – выражение-спутник этой формулы. Это значит, что одновременно признается допустимым использование величины физической скорости в 90 млрд. км/сек. и невозможность превышения величины этого же параметра в 300 тыс. км/сек. в рамках одного и того же набора космологических констант (коих, как известно, десятки). Каким образом Эйнштейн (или кто-либо еще, занимаясь подобным и пришедши к тому же результату), получил ее с "c2", не имеет никакого значения: если эта формула получена правилосообразно, то здесь изъян либо в предпосылках, либо в логической модели, либо это представляющий "чудо природы" парадокс (на который также почему-то никто не обратил внимание). Но это уже есть разговор в пользу регрессирующих теорий И.Лакатоса, защищающихся отрицанием "modus tollens".

Есть еще одно, мало вменяемое, объяснение апологетов формулы энергии, состоящее в том, что-де "c2" как реальная физическая величина неким образом "зашита" или "свернута" в массе той единицы вещества или объема, конкретная энергия которого (общая энергия, кстати) измеряется этой формулой, и не может быть развернута в прямолинейную скоростную величину выше скорости света, потому, что это запрещает теория. Это объяснение, безотносительно к его обоснованности (слабой, на мой взгляд, как и все прочие), интересно тем, что содержит виртуалистическую предпосылку о "скрытых возможностях" физических объектов в общекосмологическом смысле аристотелевых "potentia" и "кругового движения", то есть величины, инвертирующей ту же интуицию ускорения, но без аспекта логарифмического развертывания последней.

В итоге имеется двойной скандал в физике:

• вменяемого определения энергии в этой науке нет, несмотря на наличие "формулы-замазки" или "формулы-бумажника";

• "формула-замазка" массово признается в качестве научной истины и космологического постулата, несмотря на прямую противоречивость ее постулирующей космологии.

Исходя из этого, возникает вопрос о том, следует ли вообще выделять энергию в отдельную от силы категорию, а не считать ее аспектацией последней. Особенно с учетом того, что лежащие в основании силы импульс и инерция также межмирно универсальны (включая микромир элементарных частиц, обладающих или не обладающих спином). Кстати, используемое в современной физике выражение "сила инерции" не вполне корректно, поскольку получается круг в определении: определение силы аналитически включает понятие импульса, через которое определяется инерция, но который сам определяется через ускорение как "изменение количества движения", однако само это изменение может определяться через импульс как эквивалент общефилософской феноменологической категории интенции.  В целом же, собственно движение во всех его видах и формах представления – одна из ключевых проблемных тем общего умозрения натурфилософии. Здесь имеет место как раз тот самый третьепозитивистский случай, когда естественный язык в своих терминологических редукциях мешает ясности умозрения. Импульс есть ускорение движения или это ускорение есть действие импульса – здесь поле аргументов бесконечно.

***

Помимо того, что есть в плане определения энергии в конвенциональной физической космологии, но протяжении XX века формировалось представление об энергии Р.Б.Фуллера, в котором все три уровня мироздания пронизывались связью единых представлений, а для некоторых из них закладывалась основа. Как я уже отмечал в своих комментариях к работам "американского Леонардо", сам Фуллер при всей оригинальности его идей соотносился с достижениями современной ему физики и призывал к тому же своих учеников. Однако что касается прояснения базовых интуиций, то здесь он был минимально конформен, осуществляя ревизию научного наследия вплоть до Эйлера, Декарта, Кеплера и Евклида. (Вслед за ним я иду дальше и считаю, что ревизии и рецепции подлежит и доевклидово наследие – как раз для лучшего понимания наследия научно-технических революций "классической эпохи".) Понятие энергии у Фуллера тесно связано с понятием формы. Он акцентирует и дает геометрическое, а не алгебраическое, представление об этой категории. Квантом энергии у него является тетраэдр безотносительно к тому, какую конкретную форму, материальное воплощение и габариты он имеет. Собственно, для него форма и есть ничто иное, как способ структурирования и предъявления энергии на материальном субстрате, в своем элементарном выражении также представляющем структурирование форм. Подобие этих форм от масштаба к масштабу составляет идею рекурсии Фуллера (мое представление о рекурсии несколько отличается, поскольку я противопоставляю категории рекурсии и модели в смысле научной методологии). То есть энергия у него межмасштабна, и в этом подобна ускорению в определении силы классической механики – не то зависящему от импульса, его меняющего, не то порождающему этот самый импульс... его же изменением. Как бы то ни было в этих кругах дефиниций, классическое ускорение соответствует эоническому понятию о времени.

Само же понятие силы имеет у Фуллера примечательный коннотативный эквивалент. Она больше аспектируется не движением, но состоянием системы как некой устойчивости-в-протяженности. Причем оптимальным способом обеспечения этого состояния является именно устойчивость-в-натяженности как наименее ресурсозатратная и преимущественно радиальная. То есть для него в плане силы сильно то, что устойчиво на разрыв, а strength и intencity, аспектирующие силу, имеют преимущества перед solidity и hardness, аспектирующими собственно массвность и массу. То есть для Фуллера сила и масса не рядоположные в одной формуле, но в некотором смысле противоположные физические категории. При декларируемом, да и во многом фактическом, движении в русле естественнонаучной ортодоксии изобретений Фуллера, его представления о природе вещей содержат моменты радикально от нее отличия. (Эта ситуация, кстати, весьма похожа на ту, что имела место с изобретениями и представлениями Н.Тесла). Фуллерово понятие о натяжении, взятое как общекосмологическое, в некотором смысле возвращает тему близкого и дальнего взаимодействия, бытовавшую в качестве предмета дискуссий в физике XIX века (участником которой, кстати, был М.Фарадей), причем возврат этот осуществляется особым образом. Если исходить из допущения, что в абсолютно плотных проводящих средах волны распространяются с абсолютной скоростью, что натянутые механизмы-ванты являются проводниками не только поперечных, но и продольных волн, и что вакуум, как максимальную разреженность, также можно мыслить как натянутость среды распространения именно продольных волн, то идея близкодействия в сумме таких интуитивных допущений, безотносительно к "мясу" наращенных на них дополнительных гипотез и матаппарата, получает объяснение через категорию натяжения как космологического состояния (tension), вполне себе в явном виде заявленную в качестве таковой самим Фуллером в его работах. Которая также вполне себе мыслима в качестве категории силы, но не движения, а связи. И нарушение этой связи как раз представляет условие самого движения, что согласуется с классической физикой. Это же представление образует примечательную альтернативу представлению о частицах – "участниках взаимодействия" и частицах – "переносчиках взаимодействия" (довольно корявому, на мой взгляд, ибо представляет очередное "бегство от функции в предмет"). То есть о "квантах" и "веществе", мыслимом в корпускулярной интуиции. По Фуллеру же, в природе нет никакой корпускулярной "точечности", но есть максимальная сжатость, мыслимая как физическая окружность минимального радиуса - узел пересечения или самозамкнутая петля; и максимальная растянутость в прямую, мыслимая как периметр окружности с бесконечно большим радиусом. И сжатие, и натяжение образуют для Фуллера как "силы связи", так и силы формообразующей деформации. Что также ничуть не противоречит известной классике, но является оригинальным взглядом на нее. Будучи вдохновлено идеями Фуллера, целое поколение инженеров и физиков 1960-х годов творило в духе этих идей, не будучи, однако, склонным к широкому афишированию своей приверженности им, именно из-за их невероятной смелости и революционности, а значит – из опасения остракизма в среде коллег, от которых зависят научный успех и репутация.

Добавить комментарий