Поздняков Николай Иванович. Системная физика - решение шестой проблемы Гильберта введение

Н.И. Поздняков

СИСТЕМНАЯ ФИЗИКА --

РЕШЕНИЕ ШЕСТОЙ ПРОБЛЕМЫ

ГИЛЬБЕРТА

МОНОГРАФИЯ

Нижний Новгород 2008

УДК 53

ББК 22

П 47

Поздняков Н.И.

Системная физика - решение шестой проблемы Гильберта: Монография / Н.И. Поздняков. - Нижний Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии гос. службы, 2008. - 122 с.

ISBN 978-5-85152-727-2

Излагается решение проблемы аксиоматизации классической физики, или решение шестой проблемы Гильберта.

Физическая реальность рассматривается как единая самоорганизующаяся система, которая образована путем взаимодействия многомерных базисных подсистем геометрического пространства, астрономического времени, вещной субстанции и хронального эфира. Результатом взаимодействия этих подсистем являются гравитационное и электромагнитное поля, электрическая и инертная материя.

Разработана система унифицированных физических величин, с помощью которой выявлена физическая сущность известных физических величин, законов, и сформулированы новые законы.

Для ученых и специалистов в области естественных наук.

УДК 53 ББК22

ISBN 978-5-85152-727-2 No Поздняков Н.И., 2008

ВВЕДЕНИЕ

Я снова повторяю - цель физики на самом её фундаментальном уровне заключается не только в том, чтобы описать мир, но и объяснить, почему он таков, каков он есть.

[Вайнберг С., 2004, с. 171]

Мы знаем и то, что, как несколько переводов поэтического произведения на другой язык или на другие языки не только не мешают друг другу, но и восполняют друг друга, хотя ни один не заменяет всецело подлинника, так и научные картины одной и той же реальности могут и должны быть умножаемы - вовсе не в ущерб истине.

[Флоренский П.А., 1991, с. 8]

В настоящей работе излагается решение проблемы аксиоматизации классической физики, или решение шестой проблемы Гильберта. Под классической физикой мы будем понимать совокупность теоретических разделов физики: механику, теорию электричества, электродинамику и термодинамику. В результате аксиоматизации классической физики была разработана теория, которую автор назвал - "системная физика".

Главным противоречием классической физики является то, что физическая реальность едина, а её теория состоит из разрозненных разделов. Разделы классической физики практически не связаны друг с другом. Каждый из них имеет собственные объекты изучения, собственный набор понятий, собственные методы изложения и собственные теоретические результаты. Объединение четырех разделов физики в единую аксиоматизированную физическую теорию -- это и было целью настоящей работы.

Говоря об актуальности аксиоматизации классической физики, в качестве аргумента в её пользу можно привести следующие слова [Касьян А.А., 1990, с. 43, 44]:

"Аксиоматизация позволяет получить новые результаты и, значит, уяснить физический смысл некоторых явлений, получить новые приложения теории. Аксиоматизация позволяет выявить скрытые противоречия теории, её парадоксы, прояснить логическую структуру теории, выявить связи и отношения между различными элементами системы физического знания".

Проблема аксиоматизации физики известна с начала прошлого века как шестая проблема Гильберта. Системная физика - это решение задачи аксиоматизации физики, а значит и решение шестой проблемы Гильберта. Формулировка шестой проблемы Гильберта приведена в книге [Гильберт Д., 1969, с. 34].

"С исследованиями по основаниям геометрии близко связана задача об аксиоматическом построении по этому же образцу тех физических дисциплин, в которых уже теперь математика играет выдающуюся роль: это в первую очередь теория вероятностей и механика".

В формулировке шестой проблемы Гильберта говорится об аксиоматизации лишь теории вероятности и механики. Д. Гильберт, вероятно, предполагал, что остальные разделы классической физики будут аксиоматизированы впоследствии и постепенно присоединены к механике.

В чём же была причина столь медленного продвижения вперёд в деле аксиоматизации классической физики? Я думаю, что основных причин две. Первая причина приведена в книге А.А. Касьяна [Касьян А.А., 1990, с. 45]:

"Важное препятствие на пути формализации физических теорий состоит в том, что они имеют физический смысл".

Вторая причина трудности аксиоматизации классической физики заключается в специфичности объектов, составляющих физическую реальность, и в сложности усмотрения их единства. В настоящее время известно четыре вида взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. И прежде чем формальным образом аксиоматизировать физику, исследователями была поставлена задача: разработать теорию объединения всех четырех взаимодействий, или осуществить так называемое Великое Объединение. Одна из центральных идей Великого Объединения -- это идея геометризации физики. Рассматривая эту идею Дж. Уилер [Уилер Дж., 1979, с. 544] говорит:

"...имеются две прямо противоположные точки зрения на сущность физики:

1) Пространственно-временной континуум служит лишь ареной проявления полей и частиц. Эти последние сущности чужды геометрии. Их следует добавить к геометрии для того, чтобы вообще можно было говорить о какой-либо физике.

2) В мире нет ничего, кроме пустого искривленного пространства. Материя, заряд, электромагнетизм и другие поля являются лишь проявлением искривленного пространства. Физика есть геометрия".

Дж. Уилер принимает вторую точку зрения. Однако такая непосредственная геометризация не способна обеспечить теории физический смысл, а также обеспечить единство в многообразии физической реальности во всей её природной полноте, поскольку в такой теории исчезает материя, электричество и электромагнитные поля. Физика не есть геометрия.

По мнению автора, решение проблемы объединения классической физики лежит на пути применения принципов самоорганизации, системного подхода, с последующей унификацией и геометрической структуризацией элементов целостной системы Вселенной. В современной философии проблема существования физической реальности рассматривается с точки зрения её системного единства. Вот что говорит А.М. Мостепаненко [Мостепаненко А.М., 1987, с. 9] по этому поводу:

"Опыт свидетельствует, что любые объекты и события внешнего и внутреннего мира, любые наши понятия и символы не являются изолированными феноменами: они входят в определенные системные комплексы"...

И далее -

"Если задана подобная система (или закон её построения), существующими могут считаться любые объекты и связи, естественным образом входящие в рассматриваемое системное целое. С такой точки зрения, существовать - значит естественным образом входить в систему любой природы (концептуальную, символическую, художественную, социальную, физическую, биологическую и т.д.), так или иначе зафиксированную в процессе познания и практики".

Если говорить о Вселенной как о системе, то следует уточнить её основополагающие системные свойства. И для этого необходимо ответить на вопрос, почему мир таков, каков он есть? В качестве ответа на этот вопрос в современной философии сформулирован антропологический принцип [Мостепаненко А.М., 1987, с. 92]:

"Основываясь на этом, Картер сформулировал "слабый" и "сильный" антропологические принципы. Первый утверждает, что наше положение во Вселенной с необходимостью привилегированно в том смысле, что оно должно быть совместимо с нашим существованием в качестве наблюдателей. Второй гласит, что "Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей"" [Картер Б. Совпадения больших чисел и антропологический принцип в космологии. С. 373].

Перефразируя слова Декарта, Картер пишет: "Cogito ergo mundus talis est". ("Я мыслю, поэтому мир таков, каков он есть") [Там же].

Принимая антропологический принцип, можно сформулировать и обратный антропологический принцип. Суть этого принципа заключается в следующем. Если Вселенная допускает в процессе эволюции возникновение наблюдателя, то значит, Вселенная является системой изначально подобной наблюдателю и в своем основании содержит свойства, которые обеспечивают возникновение наблюдателя. Или, короче говоря, если наблюдатель соответствует Вселенной, то и Вселенная соответствует наблюдателю. В подтверждение этого утверждения приведем цитату из заключения монографии А.М. Мостепаненко [Мостепаненко А.М., 1987, с. 92]:

"Наконец, всё более ясно обнаруживается, что проблема существования в физике и космологии тесно взаимосвязана с проблемой существования во Вселенной разумной жизни. Факты свидетельствуют в пользу того, что возможность существования жизни и разума заложена уже на самых фундаментальных уровнях структурной организации материи. Древнее понимание человека как микрокосмоса находит в современной науке новые и неожиданные подтверждения".

А значит, мы можем предположить, что та "возможность существования жизни и разума", которая "заложена на самых фундаментальных уровнях структурной организации материи", обеспечивается тем, что Вселенная, так же как и структуры жизни, является самоорганизующейся системой. Отличие состоит только в уровнях самоорганизации, которые в процессе эволюции в структурах жизни многократно усложняются. Сущность самоорганизации Вселенной, которая обнаруживается уже на самом изначальном, фундаментальном уровне, состоит в том, что каждый элемент этой самоорганизующейся системы сам взаимодействует с остальными элементами системы, и тем самым обеспечивается существование Вселенной и её эволюция к разуму. Примерами самоорганизующихся физических систем являются: Галактики, Солнечная система, планеты, молекулы вещества, атомы, элементарные частицы, электрические заряды, электромагнитные волны, гравитационные поля и само пространство и время. Таким образом, самоорганизующейся системой является не только Вселенная, а в целом вся физическая реальность. Идея самоорганизации физической реальности становится особенно актуальной, как только мы приходим к мысли, кроме всего прочего, считать пространство и время полноправными элементами этой самоорганизующейся системы.

При создании модели самоорганизующейся системы физической реальности и моделей её физических элементов, образующих базисные подсистемы при их взаимодействиях, мы будем использовать принципы: самоорганизации, двойственности, системный подход и еще две идеи: принципы системной унификации и принципы системной диалектики, с помощью которых обеспечивается минимизация элементов базисных подсистем.

На следующем этапе создания модели самоорганизующейся физической реальности необходимо определить структуру физических элементов базисных подсистем, а также виды их взаимодействий. Данная задача решается путем геометрической структуризации базисных подсистем.

Сущность геометрической структуризации состоит в следующем. С помощью средств и понятий комбинаторной топологии определенные свойства элементов и структур многомерного геометрического пространства распространяются на остальные элементы и структуры базисных подсистем физической реальности, в качестве которых выступают: вещная субстанция, астрономическое время и хрональный эфир.

Такой способ геометрической структуризации позволяет получить унифицированные физические элементы базисных подсистем и физические комплексы, которые обладают физическими величинами, подобными величинам многомерных геометрических объектов. Поскольку элементы геометрического многомерного пространства обладают физическими величинами (длина, площадь, объём и т.д.), которые полностью определяются их структурой, то и другие, геометрически структурированные элементы базисных подсистем и физические комплексы будут обладать собственными унифицированными физическими величинами, которые также будут полностью определяться их структурой.

Таким образом, должна быть реализована главная идея настоящей работы, состоящая в том, что физическая реальность рассматривается как единая самоорганизующаяся система, которая образована путем взаимодействия многомерных базисных подсистем. Результатом взаимодействия этих многомерных базисных подсистем являются пространство, время, гравитационное и электромагнитные поля, электрическая и инертная материя. Основываясь на этой идее, автором разработана теория, в которой сформулированы четкие определения гравитационного и электромагнитного (фотонного) поля, а также инертной и электрической материи. В этой теории в результате геометрической структуризации и унификации базисных подсистем стало возможным записать все физические величины классической физики в унифицированном виде и разместить их в специальных комбинаторных матрицах, а также вывести общие формулы для любой физической величины и, следовательно, для любого закона физики.

В заключение автор выражает большую благодарность бывшему главному конструк-
тору Научно-исследовательского института измерительных систем им. Ю.Е. Седакова
(НИИИС), ныне покойному д.т.н. Н.З. Тремасову за участие в обсуждении настоящей работы и своевременную поддержку. Автор выражает особую благодарность бывшему главному инженеру НИИИС к.т.н. Л.Н. Нахгальцеву за участие в обсуждении основных идей этой работы и моральную поддержку. Автор выражает также свою признательность бывшему начальнику отдела НИИИС к.т.н. А.М. Качкаеву за обсуждение рассматриваемых в работе проблем и конструктивные замечания, позволившие автору более четко определить направление научного поиска и сконцентрировать свои усилия на определении объектов исследования. Автор выражает свою искреннюю благодарность ведущему инженеру НИИИС Е.А. Шеронову за предоставление возможности пользования его научно-технической литературой.

Автор выражает особую признательность бывшему профессору кафедры системного анализа и математики Волго-Вятской академии государственной службы, ныне покойному, д.т.н. А.Т. Надееву за участие в обсуждении настоящей работы на семинаре и положительный отзыв о ней. Автор выражает особую благодарность профессору кафедры математики ННГУ доктору ф.м.н. А.И. Саичеву за участие в обсуждении настоящей работы на семинаре, положительный отзыв и моральную поддержку.

Автор выражает огромную благодарность помощнику главного конструктора НИИИС И.Г. Вышиванному за положительный отзыв о настоящей работе и большую помощь в подготовке её к изданию.

Исследование не могло бы состояться без моральной поддержки близких людей: моей жены Л.А. Поздняковой и дочери Н.Н. Поздняковой.

Автор будет признателен за оценку работы, ждет ваших писем: npozdniak@rambler.ru

Целиком монографию можно скачать по адресу: http://technic.itizdat.ru/users/npozdniak

6 СИСТЕМНАЯ ФИЗИКА - РЕШЕНИЕ ШЕСТОЙ ПРОБЛЕМЫ ГИЛЬБЕРТА

ВВЕДЕНИЕ 5

П 47

Оставить комментарий © Copyright Поздняков Николай Иванович (npozdniak@rambler.ru) Размещен: 14/06/2014, изменен: 14/06/2014. 17k. Статистика. Статья: Естествознание		Ваша оценка:
Аннотация: Излагается решение проблемы аксиоматизации классической физики, или решение шестой проблемы Гильберта.

Поздняков Николай Иванович Системная физика - решение шестой проблемы Гильберта введение

Поздняков Николай Иванович
Системная физика - решение шестой проблемы Гильберта введение