Ещё раз о кризисе в теоретической физике

(Продолжение моего поста о развитии науки, приведшем к современному кризису науки)

Итак, в конце 19-го века произошла «Научная революция», которую можно назвать революцией против методологических основ классической физики Ньютона, Максвелла, Лорентца, и иже с ними десятков великих физиков, для которых построение теорий не мыслилось вне рамок аксиоматического подхода.

Как вы знаете, каждая революция начинается со становления новой идеологии. Коммунистическая идеология потому еще называется марксизмом, что эта идеология была заложена Марксом. Воодушевленные идеей, что все беды от богатых, «бедные» (т.е., те которые хотели стать более богатыми) перебили богатых (т.е., тех, кто уже успел стать хоть немного богаче «бедных») и создали «идеальное» общество диктатуры пролетариата в лице своих вождей (которые калашниковым поддерживали эту реформу около ста лет). 

А какова была идеология «Научной революции» того времени? Ее построили несколько человек, но, в основном, можно сослаться на Эрнста Маха. Это был прекрасный физик-экспериментатор и, как теперь выяснилось, совершенно примитивный философ. У меня есть подозрение, что создать новую идеологию – махизм - его заставила злость на теоретиков: добывая тяжелым трудом факты, которые лежат в основе науки, экспериментаторы всегда остаются на заднем плане. Как Мах решил восстановить справедливость?

Очень условно можно сказать, что революция началась в 1882 году, когда вышла его книга «Экономическая природа физического исследования». Затем были: «Механика: Историко-критический очерк её развития» (1883), «О преобразовании и приспособлении в естественнонаучной мысли» (1884) и «Анализ ощущений» (1886). Но революция не закончилась в 1886 году. Понадобилось еще лет 25-30, чтобы революционеры полностью подавили «белую гвардию». Причем, как и в случае с Марксом, сам Мах не принимал участия в этой борьбе. Ими стала многочисленная гвардия тех, кому его идеи показались очень перспективными в плане приобретения преимуществ перед прежней научной элитой.

Так в чем же заключались идеи, которые предложил ученым Мах? Несколько упрощая, изложу их практическую суть.

Прежде всего, Мах провозгласил, что теория должна иметь только практический смысл: позволять рассчитать нужную характеристику. Согласно этому ценность теории только в том и заключается, что она выдает расчет. И для этого она должна подчиняться не требованиям логики, последовательности и замкнутости идей, а должна удовлетворять требованиям экономии труда. Что это значит?

Это значит, что теорию нужно строить, затрачивая минимум усилий и времени. Вы можете подобрать уравнения методом проб и ошибок. Еще лучше по экспериментальным данным создать эмпирическую формулу (как, скажем, формула Бальмера). Вовсе не обязательно, чтобы формулы были как-то связаны между собой: достаточно для каждого практического случая иметь формулу, дающую быстрый и правильный ответ. (Для таких уравнений теперь принято название «эффективный», т.е., работающий в ограниченной области параметров; достаточно сказать, что большинство современных лагранжианов и уравнений, используемых для расчетов, являются и называются эффективными).

Борьба махистов с «ретроградами, динозаврами, метафизиками» и т.д.» (как великих физиков классической эпохи не стеснялись называть махисты), продолжалась несколько десятилетий. Я не хочу вдаваться в подробности того, как получилось, что в этой научной революции победила идеология Маха. Единственно, что следует подчеркнуть: она победила тотально, точно так же как революция 17-го года. Уже примерно в 1920-25 году почти все «белые» либо вымерли, либо замолчали, и воцарилась «диктатура» махистов. От коммунизма человечеству удалось освободиться. А махизм (хотя это название уже не афишируется) принят как религиозная догма до сегодняшнего дня и не собирается сдаваться.

А чтобы меня не упрекнули в преувеличении, я приведу определение современной теории, данное известным вам незаурядным физиком-теоретиком и прекрасным популяризатором, которому Вы можете полностью доверять:

http://igorivanov.blogspot.gr/2012/01/2-contact-2.html?showComment=1337930428349#c8342053410138439304 
Анонимный 22/5/12 20:31
«Здравствуйте, Игорь! у меня такой вопрос: математика классической и квантовой физики резко отличаются. С чем это связано? Конечно, понятно, что микромир и макромир сильно отличаются, нельзя ввести понятие траектории частицы и т.д. но зачем вводятся всякие операторы?! В чем основная суть этих операторов? Всякие какие-то собственные вектора и собственные значения...
Спасибо!»

Igor Ivanov25/5/12 09:20
«Прежде всего, надо осознать, что теорфизика не претендует на объяснение того, как на самом деле что-то происходит в природе. Теорфизика лишь претендует на то, что может предложить математические модели, которые хорошо описывают явления, на основе которых можно делать предсказания и их затем проверять.

Тогда становится понятно, что ничто не ограничивает ту математику, которая нужна теорфизикам для построения моделей. Например, если оказывается, что при помощи комплексных чисел удается описать то, что не удавалось при помощи вещественных, то хорошо. Или если оказывается, что для описания электрических и магнитных взаимодействий тел удобно ввести понятие электромагнитного поля, которое как-то «разлито» в пространстве, то тоже хорошо. Если оказывается, что для описания гравитации вместо обычного пространства удобнее (и эффективнее с точки зрения объяснений и предсказаний) использовать искривленное пространство-время, то тоже хорошо.

Переход от одной математической модели к другой не плавный, а скачком. Вот есть у нас некий набор экспериментальных фактов, который не удается описать предыдущей теорией (т.е. классической механикой). Причем не удается на принципиальном уровне, в классической механике просто нет места для подобных явлений. Что тут делать? Приходится придумывать другой математический формализм, в котором главную роль будут играть уже другие объекты. Квантовая механика — это и есть такой формализм, который не плавно вытекает из классической механики, а строится с основ. Но как только формализм придуман, надо его честно изучить и развивать. Если по ходу дела появляются какие-то заумные сложности, ну что ж поделать, надо честно это использовать — ведь эта математическая модель со своими заумностями всё равно лучше описывает реальность, чем другие модели.

На самом деле есть и переход дальше — от квантовой механики к квантовой теории поля. Там тоже меняются правила игры: ключевыми становятся уже другие объекты, и формализм работы с ними становится посложнее. Но зато эта теория может успешно описывать и предсказывать те явления, которые не могла (и не стремилась) квантовая механика». (Конец цитаты)

Игорь - как всегда, четко - сформулировал то, что определяет методологию современной физики. И думаю, что нужно также отдать должное его честности: не много найдется физиков-теоретиков, которые бы признались в том, что физика развивается методом проб и ошибок. Трудно понять, нравится ли ему самому такой подход, но можно не сомневаться, что он с ним смирился.

Почему методология Маха не является хорошим методом, спросит кто-нибудь. Отвечу на это, сославшись на народную поговорку: искать истину, как иголку в стоге сена, очень трудное и тупое занятие. Построенная таким методом картина мира мозаична. Для ответа на каждый новый вопрос нужно лезть снова в «стог сена». Для овладения такой «теорией» необходимо затратить огромный труд на зазубривание найденных решений – совсем так, как это было в жреческих школах Древнего Египта и Вавилонии. И последний – злободневный отрицательный момент: такой метод рано или поздно ведет к застою. 

А как должно быть? Об этом говорят весьма известные ученые – Планк, Шредингер, философ Поппер, и др..: 
http://kyriak.socionet.ru/files/Physics_crisis_origin.pdf
Здесь Вы найдете также библиографию (обратите особое внимание на книги Хоргана и Войта). Ну, и понятно, что всё мной сказанное Вы можете проверить, воспользовавшись Интернетом.

На данный момент идеология махизма настолько пропитала все стороны фундаментальной физики, что всякий возврат к прежнему для теоретиков немыслим.  Это то же самое, что попытаться вернуть христианскую церковь к языческим временам. И настрой мозгов не тот, и невыгодно экономически.