CC BY
99
УДК 167:530.1
Моисеев Борис Михайлович
кандидат технических наук, доцент Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова
Яковлев Виталий Юрьевич
доктор философских наук, профессор Костромской государственный технологический университет
jako vle w@mail. ш
ЭПИСТЕМОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВТОРОГО ПОСТУЛАТА СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
В статье критикуется общепринятое представление о том, что такое постоянство скорости света. Ключевые слова: философия науки, фундаментальная физика, специальная теория относительности, скорость света.
Когда мы говорим о скорости, то должны иметь в виду два объекта - первый (дви-. жущийся) и второй, по отношению к которому рассматривается движение первого. Пусть второй объект - это некоторая инерциальная система отсчета (ИСО). Можно указать множество других ИСО, движущихся относительно первой. Представление о скорости света как о мировой константе приводит к логическому следствию, что в любой из рассматриваемых ИСО численное значение скорости света одинаково. Абсурдность подобных представлений порождает множество спекуляций на бытовом, техническом, научном и философском уровнях. В данной статье предпринята попытка эпистемологического анализа возможности и границ представлений о том, что такое постоянство скорости света.
Физическая величина скорость света относится к фундаментальным физическим константам. В школьном курсе физики это утверждение подается со ссылкой на опыт Майкельсона, но без детального разбора этого опыта. В университетском курсе общей физики постоянство скорости света вводится со ссылкой на специальную теорию относительности (СТО). В курсе теоретической физики это положение детально уже не обсуждается. Например, во втором томе Ландау-Лифшица обоснование постоянства скорости света выглядит так: «Опыт показывает, что справедлив так называемый принцип относительности. Согласно этому принципу, все законы природы одинаковы во всех инер-циальных системах отсчета. <...> Из принципа относительности вытекает, в частности, что скорость распространения взаимодействий одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Таким образом, скорость распространения взаимодействий является универсальной постоянной. Эта постоянная скорость одновременно является <.> скоростью распространения света в пустоте; поэтому ее называют скоростью света» [3, с. 11-12].
В современном варианте второго постулата СТО - постулата постоянства скорости света - утверждается следующее: «Скорость света в вакууме
одинакова по всем направлениям и в любой области данной инерциальной системы отсчета и одинакова во всех инерциальных системах отсчета» [11, с. 34]. Скорость любого физического объекта является относительной величиной и должна определяться по отношению к другому физическому объекту. В вышеприведенной формулировке второго постулата СТО вторым объектом является наблюдатель, находящийся в некоторой ИСО, «привязанный» к некоторой системе координат. Другими словами, скорость света численно одинакова для всех наблюдателей и по всем направлениям.
Поскольку изучающий курс физики человек должен эту науку понять, нельзя не отметить элемент абсурда в вышеприведенной формулировке второго постулата. Излучив световой импульс в некотором направлении, один из наблюдателей может на быстроходном транспортном средстве начать «догонять» свет, а его приятель так же быстро может начать «убегать» от света, то есть начнет движение в противоположную сторону. Согласно СТО передний фронт светового импульса должен удаляться с одинаковой скоростью от первого и от второго наблюдателей.
Внутренний протест, возникающий при попытке осмыслить это «явление», неизбежно делит, например, студентов-физиков на две категории. Тот, кто второй постулат в вышеприведенной формулировке «понимает», может стать физиком-теоретиком, так как современная фундаментальная теоретическая физика, к сожалению, не требует качественного осмысления физических явлений. Тот, кто второй постулат понять не может, фундаментальной физикой заниматься не будет, но вполне может заниматься прикладной наукой. Есть еще немногочисленные представители третьего направления, пожелавшие любой ценой разобраться в непонятом явлении. Как правило, их судьба в науке незавидна. Реальное же большинство студентов даже не пытаются понять второй постулат СТО, откладывая это или просто не желая на нем останавливаться.
Следует отметить, что Альберт Эйнштейн, с которым обычно связывают рождение СТО, не имеет
к вышеприведенной формулировке второго постулата прямого отношения. Постулат постоянства скорости света в формулировке Эйнштейна выглядел так: «Скорость s светового луча в пустоте постоянна, причем она не зависит от движения излучающего тела» [15, с. 45]. Как видим, в этой формулировке нет утверждения об изотропном характере скорости света, а утверждение о независимости скорости света от состояния движения излучающего тела сегодня доказано экспериментально. Например, в баллистическом эксперименте с фотонами синхротронного излучения, проведенном в Харьковском ФТИ [1], прямыми измерениями скорости света подтверждено, что скорость света при движении источника света со скоростью V не равна C+V.
Изотропный характер скорости света впервые был введен математиком Минковским. В сделанном им обобщении СТО скорость света изотропна (численно равна) в любом направлении. Это математически красиво, но физически некорректно. Именно отсюда следует и отрицание среды (эфира), и поле без физического носителя, и множество других абсурдных положений современной теоретической физики, приписываемых Эйнштейну, но фактически принадлежащих его последователям и интерпретаторам.
Второй постулат СТО в варианте Минковского логически не моделируется, и никогда не подтверждался экспериментально. Более того, существует множество экспериментальных фактов, опровергающих утверждение о независимости скорости света от скорости наблюдателя (приемника света). В качестве примера достаточно назвать радарные наблюдения Венеры [10; 17].
Среди теоретиков, унаследовавших идеи Мин-ковского, до сих пор существует путаница в принципиальных вопросах - экспериментальных и логических основах теории. Например, украинские авторы [2] в курсе теоретической физики утверждают, что релятивистские эффекты, например, замедление хода времени, реальны. Ход времени зависит не от того, что кажется наблюдателю, а только от состояния движения исследуемых тел.
Утверждения других авторов совершенно противоположны. Например, Ю.Б. Румер и М.С. Рыв-кин в своей работе обращают внимание на то, что реально не существует ни уменьшения длины, ни замедления времени [8]. Это только эффекты, наблюдаемые из неподвижной системы. Такую же точку зрения высказывает В.А. Угаров: «Следует подчеркнуть, что различие показаний часов из различных инерциальных систем отсчета, которое мы получили, не имеет ни малейшего отношения к какому либо нарушению хода часов в той или иной системе. Как и в случае изменения длины линеек, речь идет просто о разных способах измерения времени. Все часы во всех системах идут идеально точно» [11, с. 83-84].
Несмотря на то, что второй постулат Эйнштейна не содержит утверждения об изотропном характере скорости света, в неявном виде это утверждение в СТО есть. При описании синхронизации часов световыми сигналами скорость света принята равной c и туда, и обратно - в любом направлении. Эйнштейн заимствовал данное положение у Пуанкаре, для которого это было своеобразным соглашением, конвенцией. Следует признать, что и Пуанкаре, и Эйнштейн понимали, что СТО - продукт некоторого соглашения, и потому продукт приближенный, условный. Такой вывод можно сделать, анализируя их публикации. Эддингтон и Рейхен-бах в годы становления СТО писали об этом прямо [12]. Эйнштейн, будучи в преклонном возрасте и подводя итоги жизни, в письме Соловину от 28 марта 1949 года писал: «.Нет ни одного понятия, относительно которого я был бы уверен, что оно останется незыблемым. Я даже не уверен, что нахожусь на правильном пути вообще» [14, с. 561].
Авторы некоторых научных публикаций и учебников физики второй постулат СТО обосновывают отрицательным результатом эксперимента Май-кельсона. Такие утверждения поверхностны и свидетельствуют лишь о том, что авторы не анализировали проблему глубоко. Майкельсон не измерял скорость света, а проводил интерференционные эксперименты. Согласно теории, если светоносная среда (эфир) неподвижна, то отрицательный результат опыта ожидается теоретически, как говорится -по определению. Причина этого в том, что в любой ИСО в любом направлении средняя скорость света «туда» и «обратно» равна константе c - скорости света относительно эфирной среды (или относительно физического вакуума в современных терминах). Что же мог доказать отрицательный результат эксперимента Майкельсона со светом, движущимся «туда» и «обратно»? Только то, что теория неподвижного эфира верна. А что мог доказать положительный результат (сдвиг интерференционной картины)? Только то, что теория неподвижного эфира не верна, то есть эфир увлекается Землей - частично или полностью, в зависимости от полученного результата.
Майкельсон в своем эксперименте ожидал получить сдвиг интерференционной картины, соответствующий скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца, то есть примерно 30 км/с. Реальный сдвиг оказался значительно меньше - от 3 до 15 км/с [16], и результаты были признаны как отрицательные. Из факта отрицательности результатов можно было сделать вывод, что теория неподвижного эфира верна. Любые другие выводы из эксперимента Майкельсона и многочисленных экспериментов других авторов - неоправданная экстраполяция [16]. Это, по-видимому, понимал и сам Майкельсон, так как в 1903 году самокритично писал о том, что если результат опыта оказался от-
рицательным, то это могло бы указать, что в самой теории заключается еще какая-то неясность или неполнота, которую не удалось объяснить до сих пор [4]. О том же писал Лоренц в письме Релею в 1892 году: «Не может ли быть некоторого пункта в теории опыта мистера Майкельсона, который до сих пор не был замечен» [13, с. 111].
Сейчас, практически век спустя, стало ясно, что эксперименты Майкельсона и его многочисленных последователей [16] не могут служить основой ни для отрицания светоносной среды, ни для объявления скорости света постоянной величиной для всех наблюдателей. Эти эксперименты лишь подтвердили теорию частичного увлечения светоносной среды. Эксперименты разных авторов давали разные результаты, так как проводились в разных условиях: на разных высотах в атмосфере, в металлических трубах или без труб, в разное время суток и т. п., но во всех интерференционных экспериментах наблюдался сдвиг интерференционной картины - разный по величине в разных экспериментах.
Факт непостоянства скорости света относительно наблюдателя усматривается даже в современной ортодоксальной теории. В формулах СТО, позволяющих делать расчеты и экспериментальные предсказания, фигурирует не скорость света с, а выражение = 7(С - v)(c + V) , имеющее смысл
средней геометрической скорости света в светоносной среде «туда» и «обратно» [5]. Следовательно, в своем позитивном содержании СТО - это по-прежнему классическая теория, в которую заложено распространение света в светоносной среде. Свидетельством тому являются сохранившиеся в СТО скорости c+v и с—>. Несмотря на путаную логику при построении теории, несмотря на явно приближенный (имеющий ограниченную точность) метод синхронизации часов, количественные результаты (разумеется, с некоторой точностью), получаются в этом случае корректными.
Один из авторов данной статьи в 2004 году выполнил расчет и получил следующий результат. Если существует светоносная среда и константа с -характеристика этой среды, являющаяся скоростью распространения электромагнитного взаимодействия, то при движении наблюдателя в светоносной среде со скоростью V в любом направлении средняя скорость света при движении «туда» и «обратно» равна константе с.
С одной стороны, результаты расчета были объективны и очевидны. С другой стороны, возникал вопрос: почему же таких очевидных деталей не видят другие? Вопрос этот не оставлял автора даже после публикации на эту тему двух статей [6; 7]. Через некоторое время выяснилось, что сомнения напрасны: перелистывая четвертый том «Общего курса физики», автор проведенного расчета
нашел следующее замечание Сивухина: «Отрицательный результат опыта Майкельсона доказывает, что в земной системе отсчета скорость света в вакууме изотропна, то есть не зависит от направлений его распространения. Под скоростью света здесь понимается средняя скорость в двух прямо противоположных направлениях - она и только она определяет результат опыта ...» [9, с. 628]. Таким образом, изотропность скорости света не следует понимать так, будто это одинаковое численное значение во всех направлениях. Подобная интерпретация - всего лишь теоретическое обобщение, не проявляющее себя негативно на практике потому, что сегодня, в быту и в технике, мы имеем дело со скоростями, намного меньшими с.
Классики физической науки прекрасно понимали различие между утверждениями, имеющими абсолютный характер, и утверждениями, принятыми условно. Например, Паули был против того, чтобы второй постулат СТО называли постулатом «постоянства скорости света»; он считал, что такое название может привести к недоразумениям [9]. История развития науки показывает, какие недоразумения могут возникнуть в данном разделе физики.
Эволюция СТО в течение столетия, многократные переписывания этой теории с научной и учебной целью многочисленными авторами, вносящими искажения и ошибки, чаще всего мировоззренческого характера, привели к тому, что СТО сегодня содержит логические противоречия и не соответствует результатам ряда экспериментов. Положение усугубляется тем, что эту теорию нельзя обсуждать публично - СТО чрезмерно политизирована.
Усилиями тысяч современных исследователей второй постулат СТО уточнен. В современном звучании скорость света - это характеристика светоносной среды (эфира, физического вакуума), заполняющей космическое пространство. Среди множества ИСО есть выделенная, где скорость света равна с во всех направлениях.
Учитывая условности и соглашения, допущенные при разработке СТО (в частности, при формулировке второго постулата), можно сделать вывод о том, что и сама СТО, как и любая другая физическая теория, имеет приближенный характер. По этой причине общепринятое представление о том, что СТО является физической теорией - эталоном, требует профессионально осмысленной корректировки. Проблемы современной физики трудно, а порой и невозможно понять корректно, так как искажения наполняют популярные издания, учебники и монографии. В связи с этим хотелось бы обратить внимание на философско-методологические основания современной физики, которые требуют пристального и непредвзятого внимания.
К общим проблемам обоснования СТО относится:
1. Пространственно-темпоральная ограниченность и человеческая размерность опыта научного познания, который не охватывает универсум во всех возможных его измерениях и не является полным и всеобщим.
2. Дедуктивно-индуктивный путь построения СТО, в связи с чем ни одно из естественнонаучных следствий теории нельзя считать окончательно обоснованным.
Частные гносеологические проблемы обоснования СТО фокусируются в следующих тезисах.
1. Утверждение о постоянстве скорости света по отношению ко всем инерциальным системам отсчета (то есть независимость скорости света от скорости источника и скорости наблюдателя) является базовым в СТО, из которого вытекают все ее следствия.
2. Результаты опыта Майкельсона не могут интерпретироваться как решающее доказательство принципа постоянства скорости света - релевантность этого опыта к теории относительности ограничена и носит косвенный характер. Экспериментального обоснования утверждение о постоянстве скорости света в отношении v/c в границах первого порядка точности не имеет.
3. В методологическом значении утверждение о постоянстве скорости света является постулатом, который не поддается экспериментальной проверке и принимается на веру. Ограниченность постулата проявляется в том, что он справедлив всегда и для всех инерциальных систем материального мира. Однако конкретная физическая теория (СТО) необходимо имеет границы применимости, за пределами которых положения теории превращаются в свою противоположность - заблуждение.
4. В ситуации, когда объясняющий момент СТО абсолютизируется, постулат о постоянстве скорости света и лежащие в его основании теории, по существу, онтологизируются, становятся не средствами формализованного описания мира, а свойствами самой реальности.
5. Современная эпистемология проблематизует семиозис «самоочевидного» смысла постулатов СТО, делает востребованной рефлексию процедур смыслообразования и конструирования в методологии научного исследования.
6. Постулат СТО имплицитно фундируется на метаконцептах неявно принятого абсолютного и конечного пространства и времени, несвязанных с какой-либо системой отсчета и независящей от нее. Иными словами, основной постулат СТО о постоянстве скорости света не обоснован экспериментально, а вводится посредством метаязыка, основанного на философии классической научной рациональности. В предпосылках теории относительности понятия «скорость», «длительность», «время» фундируются на основании избранной системы наблюдателя, в то время как сам постулат говорит обо всех возможных инерциальных системах.
7. Эпистемологическое значение проблематичности постулата заключается в том, что он невозможен без априорных метафизических понятий, не выводимых из опыта и не конституированных в логическом инструментарии самой теории относительности. Указанные концепты являются необходимым основанием СТО, при этом они сами, как несомненная самоочевидность вещей, остаются для большинства ученых, включая автора СТО, вне методологической рефлексии.
8. Экспликация гносеологических проблем возможности и пределов научного знания в релятивистской физике указывает на то, что, несмотря на теоретическую аргументацию и косвенную экспериментальную проверку, в СТО невозможно элиминировать вопрос об избранной системе наблюдателя, который не может одновременно наблюдать поведение нескольких инерциальных систем, находясь в локальной системе отсчета. Божественный взгляд на Мир со всех возможных его сторон невозможен.
Таким образом, признавая научные заслуги
А. Эйнштейна, применившего в физике аксиоматический системный метод в СТО, следует указать на ограниченность и познавательные пределы этого метода, в структуре которого можно выделить общие и частные онтологические и гносеологические проблемы и границы допустимости.
Положение о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета на практике является априорным конвенциональным утверждением, которое не вытекает из СТО, но обосновывает саму эту теорию, отражая фундаментальное онтологическое противоречие бытия Мира и бытия человека, остающегося, по словам Протагора, «мерой всех вещей» в качестве распознающей системы отсчета.
Библиографический список
1. Баллистический эксперимент с фотонами синхротронного излучения / П.И. Гладких, А.С. Маз-манишвили, Л.В. Репринцев, П.И. Филиппов. -Харьков, ХФТИ, 1977. - 18 с.
2. Бугаенко Г.А., Фонкич М.Е. Курс теоретической физики. - Киев: Радяньска школа, 1965.
3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 2: Теория поля. - М.: Наука, 1973. - 504 с.
4. Майкельсон А. Световые волны и их применения. - М.; Л.: Гостехиздат, 1934. - 144 с.
5. Моисеев Б.М. Теория относительности и физическая природа света. - М.: КомКнига, 2006. - 168 с.
6. Моисеев Б.М. Подтверждает ли эксперимент Майкельсона специальную теорию относительности? // Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова. - 2005. -№ 1. - С. 47.
7. Моисеев Б.М. О втором постулате специальной теории относительности // Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова. - 2005. - № 5. - С. 4-7.
8. РумерЮ.Б., РывкинМ.С. Теория относительности. - М.: Учпедгиз, 1960. - 212 с.
9. СивухинД.В. Оптика. - М.: Наука, 1985. - 752 с.
10. Толчельникова-Мурри С.А. Радарные наблюдения Венеры подтвердили классическое (галилеево) правило сложения скоростей // Актуальные проблемы естествознания начала века. Материалы Международной конференции. - СПб.: Анатолия, 2001. - С. 367-383.
11. Угаров В.А. Специальная теория относительности. - М.: Едиториал УРСС, 2005. - 384 с.
12. Франкфурт У. И. Очерки по истории специальной теории относительности. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 196 с.
13. Холтон Д. Эйнштейн, Майкельсон и «решающий» эксперимент // Эйнштейновский сборник, 1972. - М.: Наука, 1974. - С. 104-211.
14. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. 4. - М.: Наука, 1967. - 600 с.
15. Эйнштейн А. Теория относительности. -Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. - 224 с.
16. Эфирный ветер: Сб. статей / под ред.
В.А. Ацюковского. - М.: Энергоатомиздат, 1993. -288 с.
17. Wallace B.G. Radar Testing of the Relative Velocity of Light in Spase // Spectr. Lett. - 1969. -№ 2 (12). - P. 361-367.
УДК 581.1
Оальников Евгений Валентинович
доктор биологических наук, доцент Ярославская государственная медицинская академия
sаlniko v_evgeny@mail. ш
Костин Андрей Александрович
доктор медицинских наук, доцент Российский университет Дружбы народов, г. Москва
Кузьмин Андрей Федорович
кандидат медицинских наук, доцент Костромской государственный университет имени Н.А. Некрасова
Фатеев Дмитрий Михайлович
Ярославская государственная медицинская академия
ВОЗДЕЙСТВИЕ НЕФРЭКТОМИИ И РЕЗЕКЦИИ ПОЧКИ НА ОБМЕН КАТЕХОЛАМИНОВ В КРОВИ У БОЛЬНЫХ РАКОМ ПОЧКИ
У больных раком почки по сравнению с группой здоровых людей в крови наблюдалось повышенное содержание адреналина (АД) и дофамина (ДА) (в среднем в 2,0 раза, р<0,05) практически при неизменном уровне норадреналина (НА). После проведенных операций по нефрэктомии или резекции почки в 1-й послеоперационный день наблюдения содержание АД и НА в крови выросло в среднем в 3,5 раза (р<0,05) по сравнению с дооперационными больными, что объясняется стрессорным воздействием на организм. К концу наблюдения (на 28-й день) после операции нефрэктомии уровень НА и ДА в крови так и не пришел к значениям у здоровых людей, а после резекции почки обмен катехоламинов нормализовался уже к 28-му дню наблюдения.
Ключевые слова: кровь, обмен катехоламинов, нефрэктомия, резекция почки.
В настоящее время выявляется тенденция к неуклонному росту заболеваемости злокачественными новообразованиями и смертности от них [1; 10; 13]. Среди них - рак почки. По темпам роста, среди всех злокачественных новообразований, он занимает в России 2-е место [7].
Основным методом лечения рака почки, по-прежнему, остается хирургический [3; 7; 14]. Радикальная нефрэктомия долгое время являлась основным способом лечения рака почки. В связи с развитием и внедрением в клиническую практику высокоэффективных методов обследования (УЗИ, КТ, МСКТ, МРТ) и совершенствование хирургической техники сделало возможным появление новых, в том числе, органосохраняющих, методов лечения опухоли почки, которые по радикальности не уступают нефрэктомии [2-5].
Если целесообразность и возможность проведения органосохраняющих операций по абсолютным или относительным показаниям (рак единственной почки, билатеральный почечно-клеточный рак, монолатеральный почечно-клеточный рак с нарушением функции противоположной почки) на сегодняшний день доказаны многочисленными исследованиями, то проведение этих операций по элективным показаниям по-прежнему остается предметом дискуссий [2; 4; 5].
С учетом того, что катехоламины (КА) являются главными регуляторами активности как медиа-торного (норадреналин, дофамин), так и гормонального звена (адреналин) симпатоадреналовой системы, представляет интерес исследование содержания КА в крови у больных после нефрэктомии и резекции почки.
© Сальников Е.В., Костин А. А., Кузьмин А.Ф., Фатеев ДЖ, 2012
