Тема «физика и диалектика», казалось бы, заезженная, давняя, ничего нового добавить нельзя. Да, это так, и всё же, особенно в последние десятилетия, физика очень удалилась от диалектики, потеряла прежнюю с ней прочную связь. С уходом из нашей жизни идеологии марксизма, диалектика природы, между тем, никуда не делась. Диалектика была, есть и будет, независимо – какая идеология на дворе. С книгой Ф. Энгельса «Диалектика природы» я познакомился впервые в октябре 1983 года. Купил запросто в нашем «Доме книги», тогда совершенно замечательном книжном магазине. Конечно, книга произвела большое впечатление, неизгладимое. Диалектический метод анализа развития научной мысли здесь сработал прекрасно. Из кажущегося хаоса поисков, находок, случайных и не случайных открытий возникает стройная, логичная система, со смыслом. По фрагменту, по кусочку собирается пазл великой картины мироздания. Двойственность, дуалистичность материи и форм её движения обнаруживается везде и во всём. «Так называемая объективная диалектика – пишет Энгельс, – царит во всей природе, а так называемая субъективная диалектика, диалектическое мышление, есть только отражение господствующего во всей природе движения путём противоположностей, которые и обусловливают жизнь природы…». Ключевое слово здесь – противоположности; второй закон диалектики: закон взаимного проникновения противоположностей, иначе, закон единства и борьбы противоположностей.
Как ни странно, но именно второй закон диалектики подвергается особой критике и отрицанию некоторыми любомудрами, мол, он не всегда выполняется, мол, он не имеет достаточной доказательной базы. Но когда начинается разбор по существу, то оказывается, что сами критики второго закона перевирали логику диалектики, не учитывали других важных моментов и обстоятельств. Любая форма движения в физическом мире есть результат диалектической противоположности, борьбы, противостояния двух сил. Простой пример – движение планеты по орбите вокруг Солнца. Первичный импульс орбитального движения планета получила при формировании Солнечной системы, и движение это инерционно, кинетическая энергия движения планеты сохраняется во времени. Однако если бы орбита была идеально круговой, то сохранить энергию движения планете было бы почти невозможно. Но все устойчивые орбиты больших и малых планет – эллипсы, где скорость планет переменчива: замедляется при удалении от Солнца и ускоряется при приближении к Солнцу. При приближении к Солнцу планета получает дополнительный импульс движения, ускоряется. И именно это ускорение делает орбитальное движение планеты достаточно устойчивым во времени, хотя не бесконечно. Орбитальное движение планеты по эллипсу по своему существу ничем не отличается от колебания обычного маятника в поле гравитации («тяготения») Земли. Если гипотетически исключить сопротивление воздуха и трение, то маятник мог бы колебаться бесконечно долго. В этом устойчивом колебательном движении имеется противоборство двух сил – силы инерционного кинетического движения и силы «тяжести», иначе, силы гравитационного вакуумного давления. Все устойчивые движения – цикличны, периодичны, с двойственностью сил. Даже само гравитационное поле вокруг массивного тела неоднородно, а представляет собой градиент давлений и плотностей среды физического вакуума, их разность. На поверхности массивного тела и в ближайших недрах давление и плотность среды минимальны. Тогда как при удалении от поверхности – плотность и давление среды пропорционально растут по закону обратных квадратов.
Но особенно наглядно диалектика природы видна в явлениях, которые мы называем электричеством и магнетизмом. Хотя много лет идут разговоры о якобы существовании в природе монополей, магнитных и электрических, но на самом деле монополи в природе не могут существовать, т. к. для любой собственной динамики, к тому же, порождающей своё поле, нужна двоичность, дипольность. Монополь же, как источник поля, предполагает отсутствие этой дипольности. Однако вы можете спросить: а как же электрическое поле электрона или протона, ведь они же – монополи?! Вот тут-то и скрывается роковая ошибка. Монополей нет, а есть вихревая, вращательная динамика частиц и квазичастиц. А любая вращающаяся частица – диполь, магнетон, порождающая своё вихревое поле, диполь одновременно с правой и с левой закруткой. Известный опыт с «электризацией» султанов как бы доказывает монопольность электрических зарядов. Но на самом деле это не так. Чтобы разобраться с подобным феноменом – надо решить, наконец, вопрос об электроне и антиэлектроне (позитроне)! Есть ли у электрона двойник, его зеркальное отражение?! Потому что без такого двойника электрона многое в электродинамике выглядит искусственным, надуманным. Например, опыт с электрофорной машиной. При вращении ручки машины, что собирается, какие заряды на правом шарике и какие на левом шарике? Говорят о положительном заряде и отрицательном… Но, что это – положительный заряд, отрицательный заряд? Толком никто сказать не может. Предпочитают говорить о разности электрических потенциалов как о «противоположности» избытка электронов и недостатка электронов, как о разности давления в газовой среде. Но ведь крутящиеся диски электрофорной машины трением о воздух разделяют заряды в равных количествах, и количество зарядов на правом шарике равно количеству зарядов на левом! Какая тут разность количества зарядов?! И если заряды одного знака, то почему при контакте шариков заряды вмиг уничтожаются с выделением света и тепла? Так ведут себя только заряды противоположных знаков! Но у нас в физике «запрещено» говорить о положительных электронах, антиэлектронах. Хотим мы того или не хотим, но реальность позитронов надо признавать, они вопиют о себе! Электрон отличается от позитрона лишь винтом закрутки, больше ничем. Влетая в магнитное поле, электрон пойдёт к одному полюсу магнита, а позитрон – к другому. Электрическое поле положительного и отрицательного знака – лишь концентрация на обкладках конденсатора или сфере позитронов и электронов. Если не хотим называть античастицу электрона позитроном, то давайте назовём их негатив-электроны и позитив-электроны (n-электроны, p-электроны)!
В полупроводниковой индустрии давно прописалось представление о положительных электронах, как о дырках. Но на практике специалисты предпочитают работать именно с позитронами, а не с дырками! Пресловутый pn-переход, где при диффузии образуется потенциальный барьер, невозможно представить, состоящим из электронов и дырок. Дырка – это вакансия в атоме кристалла полупроводника, пустое место. Так что одна сторона потенциального барьера pn-перехода – пустоместная, другая - электронная! Вы можете себе это представить?! Сомнительно. С другой стороны, если два тела полупроводников с p-проводимостью и с n-проводимостью соединить, то тепловые свободные электроны должны проникнуть в тело с p-проводимостью, занять все дырки, вакансии, и на этом история закончится, произойдёт естественное выравнивание зарядов. Но этого не происходит! Всю «механику» полупроводимости не понять без представления именно о p-электронах, антиэлектронах, позитронах, как ни неприятно это кому-то слышать. Теория дырок устарела и не отвечает реальному положению дел в полупроводимости. Как и природа статического электрического заряда, и природа электрического тока останутся не понятыми до конца без представлений о двойственности, дуальности так называемых зарядов – электронов и позитронов.
Вообще, разделение электрических зарядов на, условно говоря, положительные и отрицательные – есть основа электродинамики, непререкаемый факт диалектики природы. Без разделения зарядов не было бы самой жизни, т. к. живая клетка есть маленький генератор тока, где в химических реакциях происходит это самое разделение зарядов, которые многое определяется в работе живого организма. Но у нас из участников этих важных процессов узаконен только электрон, тогда как позитрон – почти под запретом. Хотя, в научных трудах и диссертациях по работе живой клетки «плюсики» всё же пишутся наравне с «минусами», как ставятся «плюсики» и в электрических схемах электроприборов. Т. е. положительные позитроны есть, и с этим глупо спорить. Электроны и позитроны на равных правах участвуют во всех явлениях электромагнетизма, это надо признать открыто.
В книге «Диалектика природы» Ф. Энгельс не раз обращает внимание на философское положение о том, что движение есть форма существования материи, а материя есть единство притяжения и отталкивания, и что сумма всех притяжений и отталкиваний во вселенной неизменна, постоянна. Я бы даже добавил: сумма всех притяжений и отталкиваний равна нулю. Этим я подвожу, быть может, к самому важному в понимании диалектики природы, а именно, к природе и особенностям динамики единой среды, которая теперь в науке именуется физическим или квантовым вакуумом. Структурная среда, сочетающая элементы непрерывности и дискретности. Динамика в ней возможна только в одном случае – если эта единая среда в себе самой имеет противоположность, разделение, способность принимать два антагоничных состояния, переходящие по колебательному закону из одного в другое. А именно – сжатие и расширение элементов среды, колебания плотности элементов в пределах условной сферы; образно – «дыхание вакуума». По всей видимости, со световой скоростью или близкой к световой.
Во второй половине девятнадцатого века, когда был открыт в физике ряд важных законов, в том числе – закон сохранения энергии, учёные рассматривали атом и тело, из них состоящее, как постоянный получатель и «отдаватель» лучистой энергии. Сколько лучистой энергии вошло в атом в первый момент времени, столько же энергии вышло в другой момент времени. Этим и объясняется закон сохранения энергии атома. А в атоме есть энергия, об этом говорит и физика, и химия! В 1872 году австрийский физик Генрих Шрамм впервые вывел формулу эквивалентности массы и энергии через квадрат скорости света. В 1874 году справедливость формулы Шрамма подтвердил русский учёный Николай Умов. Существование «входа и выхода» лучистой энергии ни у кого из работников науки не вызывало возражений. Это косвенно подтверждал и электромагнетизм Фарадея-Максвелла. Такое приходяще-уходящее движение лучистой энергии в атоме было в духе дуальности: притяжение-отталкивание. И всё-таки, оставались вопросы, которые и привели физику к квантовой революции 1900 года. Макс Планк показал, что энергия излучения может излучаться и поглощаться только квантами, порциями. Под вопросом оказалась континуальность, непрерывность материи, с чем многие учёные не могли примириться. Частичное решение проблемы нашлось в теории относительности движения, где пространство и время соединились в один континуум. К сожалению, многие не поняли – что это значит. А это значит, что приматом физики стало фундаментальное диалектическое положение – движение есть форма существование материи, а материя есть единство притяжения и отталкивания. Та единая среда, которая когда-то звалась эфиром, теперь именуется физическим вакуумом, квантовым вакуумом, потому что энергия всех колебаний и волн в ней кратна постоянной Планка, кванту действия. Среда физического вакуума в сверхмалом объёме способна сама в себе разделяться на два антагонистичных состояния – сжатие и расширение, которые переходят одно в другое по колебательному, волновому закону. Конечно, это не в буквальном смысле – притяжение и отталкивание, а продольные упругие колебания плотности элементов квантовой среды. Но поступательно-возвратная форма движения вполне отвечает диалектическому образу притяжения и отталкивания. К тому же, здесь оно в неразрывном единстве. Здесь же – ключ к пониманию дуализма, двойственности частиц и волн, так как сама среда физического вакуума по структуре своей дуалистична, сочетает непрерывность и дискретность.
И в заключение. Квантовая физика, вообще говоря, – колебательная, волновая физика. А любое колебание по своей сути диалектично. Но и квантовая физика отнюдь не безупречна. Например, откуда берётся энергия движения квантовых колебаний? Её приходится постулировать. Ладно бы ещё случайные, неупорядоченные формы колебательной динамики, но ведь речь идёт об упорядоченных, динамике «дыхания вакуума»!.. Но и теория относительности движения в этом смысле не безупречна! И она построена на постулатах. Специальная теория относительности постулирует существование равномерно и прямолинейно движущейся системы отсчёта, чего в природе нет. А Общая теория относительности постулирует существование ускоренной системы отсчёта, не особо задумываясь об энергии ускорения. Иначе говоря, даны движения, но откуда что берётся – вопросы без ответов…