В начале ХХ века физика располагала двумя признанными теориями, каждая из которых объясняла природные явления лишь в одной разновидности – механикой Ньютона и электродинамикой Максвелла. Соответственно были известны только два вида фундаментальных взаимодействий - гравитационное и электромагнитное.
Первые три-четыре десятилетия ХХ века радикально изменили положение дел в физической науке. С развитием квантовой механики, атомной и ядерной физики учёные выявили ещё два типа взаимодействий – сильное и слабое. Этот период справедливо считают подлинной революцией в физике.
Но с середины двадцатого столетия наметился спад в наращивании новых фундаментальных достижений. При этом прикладная наука продолжала стремительно развиваться. Были созданы лазеры, ядерная энергетика, полупроводниковая электроника и ещё многое другое.
Основной задачей физики, как науки, является описание законов природы и, исходя из этих законов, предсказание ожидаемого поведения физических систем в реальности. Это значит, что физика нужна для того, чтобы понять, как устроена природа, найти ее законы и использовать их как для того, чтобы прогнозировать природные явления и для того, чтобы на их основе создавать новые технологии.
Существует раздел физики, в котором в качестве основного способа познания природы используется создание математических моделей явлений и сопоставление их с реальностью. Это теоретическая физика.
Можно на историческом примере показать, что расчёты в рамках математической модели и физический смысл явления это совсем не одно и тоже.
До начала XIX века физики считали, что переносчиком тепла и вообще причиной тепловых явлений является некая невесомая жидкость, названная теплородом. Приток теплорода в тело должен вызывать его нагрев, вытекание — охлаждение. Все расчёты в рамках теории теплорода давали прекрасное соответствие с опытными данными.
Теория теплорода была отвергнута только после создания молекулярно-кинетической теории в работах Клаузиуса, Больцмана и Максвелла. И теперь тепловые явления определяются массой и средней скоростью движения атомов и молекул.
Но ведь расчёты в рамках неправильной теории давали правильные результаты!
По моему скромному мнению, основным предназначением теоретической физики должно быть объяснение и обобщение экспериментальных данных на основании уже известных физических законов, а также создание математического аппарата для вычисления физических величин в реальных системах и экспериментах. А самой главной задачей должно являться создание реальной физической картины мира на основании имеющихся на данный момент знаний.
К концу ХХ века в физике накопилось огромное количество проблем (парадоксов), что свидетельствует о неблагополучии в сложившейся картине мира и является сигналом о необходимости пересмотра этой картины.
Современная теоретическая физика создаёт много таких теорий, которые не очень-то способствуют пониманию картины мира, причём большинство из них вообще нельзя экспериментально проверить.
После опубликования сомнительных теорий относительности появилась тенденция использовать в физике постулаты и гипотезы, основанные на предположениях, аксиоматически принимаемых за истину. Их потом невозможно или очень трудно проверять экспериментально.
На симпозиуме по проблемам современной физики в 1968 году лауреат Нобелевской премии, один из основателей квантовой физики, Поль Дирак высказал своё видение задач и методов теоретической физики. Мнение гениального физика-теоретика следовало бы взять на вооружение современным теоретикам.
Цитата:
«Можно выделить два главных подхода в теоретической физике. Один из них исходит из эксперимента. В этом случае теоретик поддерживает тесный контакт с физиками-экспериментаторами, читает обо всех полученных результатах и пытается охватить их экономной и удовлетворительной схемой».
«В другом подходе главным является математика. Теоретик критически исследует существующую теорию. Он пытается выделить едва заметные дефекты и устранить их. Вся трудность заключается в том, чтобы устранить неудовлетворительные места, не причинив ущерба большим достижениям теории.
«Вот таковы два основных подхода, но, конечно, жесткую грань провести между ними нельзя. Между этими двумя крайними подходами существует целая градация».
«По какому пути следовать, в большой степени зависит от объекта изучения. В том случае, когда о предмете ничего не известно и требуется осваивать абсолютно новую область, волей-неволей приходится придерживаться эксперимента. В новой области сначала просто собираешь и классифицируешь экспериментальные данные».
«В любой области физики, где мало что известно, приходится следовать за экспериментом, чтобы не попасть в плен безудержных спекуляций, которые почти наверняка окажутся ложными. Я не хочу полностью опорочить умозрительный образ мышления. Он может оказаться и занимательным, и полезным, даже будучи ошибочным. Необходимо всегда держать разум открытым для новых идей, т. е. нельзя полностью отвергать спекуляции, но в то же время нужно быть очень осторожным, чтобы не дать себе увязнуть в них».
Можно только добавить, что Дирак не только физик, но ещё имел учёную степень доктора философии.
Следуя логике развития физики, при открытии нового явления (или физического закона) – объект открытия обязательно проверяется экспериментально. На основании реальных опытных данных создается физическая гипотеза и, возможно, математическая модель. И только в случае нескольких экспериментальных подтверждений гипотеза переходит в ранг теории.
А на деле всё происходит совсем не так.
Можно привести много примеров, когда теория возникала сразу и без каких-либо экспериментальных подтверждений. Например существование тёмной материи и тёмной энергии вообще невозможно проверить опытным путём, и тем не менее в космологии приняли их как данность.
Существует целое направление теоретической физики - теория суперструн. В настоящее время есть пять различных вариантов теории. Не вникая в детали, т.к. понимание суперструнных теорий требует серьёзной математической подготовки, отметим лишь то, что для описания этих струн требуется 10 пространственных измерений. Неужели мы живём в десятимерном пространстве?
Естественно, что нет и не будет никаких вариантов экспериментального подтверждения теории струн.
А что происходит сегодня в физика элементарных частиц? Ни один физик не скажет вам сколько частиц реально существует в нашем мире. В разных научных публикациях их количество варьируется от от 150 до 400! И это без учёта большого количества частиц, которые считаются гипотетическими. Их существование не было экспериментально подтверждено.
Интересно, что из наблюдаемых частиц стабильными считаются только: протон, три типа лептонов, три типа нейтрино и их античастицы. Остальные частицы (мезоны и барионы) самопроизвольно распадаются за время от приблизительно 1000 секунд (для свободного нейтрона) до 10-22 секунды (для резонансов).
А иногда, после взаимного соударения они могут трансформироваться в другие «элементарные частицы», и никто не знает, что же с этим делать. Физическая теория здесь оказалась явно неспособной для объяснения данной ситуации.
В качестве примера рассмотрим два самых известных открытия частиц — нейтрино и бозона Хиггса.
Можно встретить в различных публикациях утверждение о том, что планеты и даже звёзды прозрачны для нейтрино. Оказывается есть такие частицы — нейтрино, которые способны проходить сквозь них не испытывая никаких столкновений и взаимодействий. Сия информация