Опус о близкодействии и дальнодействии
Немного о недоразумениях в противостоянии «Близкодействие vs. Дальнодействие».
Дальнодействие — это концепция, согласно которой тела непосредственно действуют друг на друга через пустоту. Часто добавляют сюда, что действие происходит мгновенно.
Близкодействие — это концепция, согласно которой тела действуют друг на друга только непосредственно соприкасаясь друг с другом. Для того, чтобы одно тело подействовало на другое тело, находящееся на определённом расстоянии от него, требуется материальный посредник (среда или промежуточные тела). Обычно добавляют, что такое действие на расстоянии передаётся с определённой скоростью.
Очевидно, что представление о близкодействии рождено осязанием и слухом, а представление о дальнодействии — зрением и ощущением тяготения. В принципе, обе концепции известны с античности.
Здесь же я попытаюсь по памяти изложить развитие вопроса с точки зрения физики нового времени. Расскажу, что я знаю об академической диалектике развития этих концепций (близкодействие vs. дальнодействие).
Впервые услышал основные тезисы этого изложения от школьного учителя физики. (Продвинутый был чувак.) Потом уже из других источников предстала полная детальная картина репина.
Не совсем здесь выдерживается хронологическая последовательность. Скорее, это логическая ретроспективная диалектика.
Тяготение. Начало противостояния
Так вот. Конкретный махач по теме разгорелся во времена Ньютона. Когда он ввёл понятие силы и предоставил нам свои законы свободного падения и всемирного тяготения. (И не важно, что по этому поводу говорил сам Ньютон.)
Мы в этот момент имели очевидное механическое близкодействие во всяких законах Гука, явлениях трения и т. п. Сюда же неплохо ложилась акустика, как и тепловые явления (выбивается только теплопередача излучением).
В общем много явлений очевидно демонстрировали близкодействие.
И тут вдруг мы через Ньютона получаем математическую концепцию дальнодействия в явлениях тяготения.
Здесь дальнодействие очевидно. Оно математическое. Масса действует на окружающие тела с силой убывающей пропорционально квадрату расстояния.
В чём содержался ответ сторонников близкодействия? Первый ответ был в идее гравитационного поля.
Тогда появилось понятие потенциал, эквипотенциальные поверхности и т.п. Поле стало тем самым гипотетическим материальным посредником взаимодействия. Тела взаимодействуют не друг с другом. Вместо этого массивное тело взаимодействует с гравитационным полем, находящимся в той же точке.
Симулякровость концепции поля резко бросалась в глаза. Поэтому постоянно шёл поиск корпускулярной альтернативы полевому близкодействию. Даже в 19 веке интересные построения делал лорд Кельвин на эту тему (тяготение объяснялось разницей давлений). Корпускулярность — штука понятная и всем милая. Учитывая, что там идёт понятные всем механические взаимодействия типа толкания людей в автобусе. К тому же в это время активно завирусилась гипотеза микромира (прежде всего через молекулярно-кинетическую теорию).
Та же самая двойственность возникла при открытии электрического взаимодействия. Кулоновское притяжение работало точно так же как и тяготение. Та же самая обратная пропорциональность квадрату расстояния. Два заряда действуют друг на друга непосредственно и на расстоянии.
В общем примерно такая картина наблюдалась в начале 19 века. Сторонники дальнодействия предъявляют тяготение и кулоновское взаимодействие как явные примеры дальнодействия. Поля рисовать никто не отказывается, но этим полям отказывают в субстанциональности в виду явной симулякровости этого рака мозга.
Хотя некоторые всерьёз пытаются «натянуть поля на глобус», представив гравитационное и электрическое поля как ещё один из модусов материи.
Подозрительный магнетизм
Некоторый урон сторонники дальнодействия понесли вместе с началом изучения магнитных явлений.
Вот тут поле предстало совсем в другом качестве. Оно могло вполне конкретно выстраивать опилки вдоль линий этого поля.
И вообще магнитная сила очень странная. Она действует на предметы совсем не так, как гравитационная масса или электрический заряд. Там начинается всякое верчение, а не просто притяжение / отталкивание.
В общем, магнитное поле было не таким уж полностью симулякровым как гравитационное и электрическое.
Тем не менее, для всех трёх сил — тяготение, электричество и магнетизм — было справедливо, что взаимодействовали именно заряды. Это дальнодействие.
Аргументы близкодействия всё ещё были достаточно слабы. А корпускулярное близкодействие выглядело не иначе как химерный нано-Бог.
Близкодействие наносит сокрушительный удар
И тут в самый разгар дальнодействия открыли взаимосвязь электричества и магнетизма.
Хотя вначале ничего не предвещало беды. Опыты Фарадея всегда выполнялись с материальными телами.
Например, двигали магнитный сердечник внутри катушки. Ну двигали и двигали.
Теперь видим, что магнитный заряд умеет действовать на электрический заряд, который, по-видимому (!), находится в проводнике.
Плохо было то, что полевая модель давала уже более красивые интерпретации и математические построения, чем модель взаимодействия зарядов через дальнодействие.
Следующие сокрушительные удары:
- Открывают, что свет распространяется с конечной скоростью.
- Герц открывает электромагнитные волны, которые распространяются с той же скоростью света.
Ну пипец. Вот в этот момент начало играть качество близкодействия, которое предполагало, что взаимодействие происходит не мгновенно.
Началась короткая и яркая эпоха эфира. Близкодействие праздновало триумф. (Гравитацию пока отложили в сторону. Там искали корпускулярное объяснение типа объяснения лорда Кельвина.)
Эфир прекрасная среда. Он является полным аналогом воздуха. И с корпускулами там нет проблем, если представлять его себе в стиле молекулярно-кинетического воздуха.
Шиза подкралась незаметно
Итак сторонники близкодействия триумфально купаются в эфире и закрывают последние лазейки для поклонников дальнодействия.
На поприще гравитации работает лорд Кельвин.
В электромагнетизме работает множество разных учёных. Изучают свойства эфира через свойства электромагнитных волн. И наоборот, изучают свойства электромагнитного взаимодействия, пытаясь зацепить эфир водой, Землёй и всякими другими предметами (Майкельсон-Морли).
Заметим, что полевая теория по-прежнему является симулякром. Как со стороны дальнодействующих, так и близкодействующих людей. Используется чисто как наглядная геометрическая модель и для расчётов.
Тут вдруг возникает досадная помарка на безупречно чистом небе близкодействия. Выясняется, что электромагнитные волны не просто поперечные, а ещё и вращающиеся. (Ну это было понятно ещё из опытов Фарадея.)
Молекулярно-кинетический эфир для такого не годится. Нужно искать другое наглядное представление.
…И тут Максвелл окончательно разобрался как математически построить описание электромагнетизма, добавив к смещению Фарадея (изменение магнитного поля порождает электрическое) свой знаменитый член (изменение электрического поля порождает магнитное). Его система уравнений давала решение в виде волны без зарядов. А скорость движения этой волны как раз соответствовала нужной скорости Герца.
Все прифигели. Неправы оказались оба лагеря. Нет ни дальнодействия, ни близкодействия (через эфир). Но вдруг электромагнитное поле перестало быть симулякром. Оно из наглядной картинки неожиданно превратилось в ту самую невидимую материальную субстанцию.
Да, формально, это близкодействие, но совсем не то близкодействие, которого хотели его сторонники.
Нужно сказать, тогдашние физики с честью приняли вызов. Эпоха эфира сменилась эпохой поля.
Лорд Кельвин даже забросил свои корпускулярные занятия.
Под одну гребёнку с электромагнитными полями сразу записали и гравитационное поле, которое тоже наделили субстанциональностью в надежде, что когда-то смогут найти и что-то типа гравитационных волн.
Ага. На этот момент оставалось решить всего 4 открытых вопроса. Молодого Планка отговаривали идти заниматься физикой. Ведь в ней всё уже открыто и разработано.
Но шиза уже почувствовала вкус мозга людей…
«Человек свихнувшийся»
Метафизическое достижение электромагнитной теории и начало конца
Нельзя недооценивать революцию в науке, которая была совершена на поприще электромагнетизма.
Физики-теоретики впервые открыли невидимую материю (поле). И эта материя не была никаким симулякром. И нашли эту материю на кончике пера.
Если раньше физики изгоняли из природы всяких невидимых химер, порожденных суевериями (например, теплород), то теперь впервые добавили к наблюдаемому то, что не воспринимается физическими чувствами.
Эйнштейн зашлифовал эти достижения, устранив проблему неинвариантности законов электромагнетизма относительно преобразований Галилея. Построил свою СТО. Можно жить спокойно. Во всех инерциальных системах координат мир ведёт себя одинаково. Неподвижного Бога нет, и всё такое.
…Правда СТО что-то сделала со временем, которое перестало быть адекватным и стало потихоньку терять связь со временем, которое мы смотрим на часах. Фигня, наверное. Переживём.
Что стало с полем?
Одновременно подрос молодой Планк, который чудом всё же решил потусоваться среди скучающих физиков. Ну и он в качестве развлечения порешал одну из 4-х задач (излучение абсолютно чёрного тела), получив свои грёбанные кванты.
Что?! Корпускулярщиков же только что выгнали с позором!
А теперь такое милое электромагнитное поле, которое все так красиво рисовали как парочку летящих и вращающихся векторов, время от времени, стало превращаться в фотоны (кванты света).
Где-то рядом новая инкарнация лорда Кельвина сразу начала искать гравитоны)))
Какое близкодействие? Что действует-то?
Шрёдингер тут объяснил, что тем самым передатчиком взаимодействия является не поле и не частица, а некая пси-функция (плотность вероятности). Понятное дело, что к этому мало кто был готов.
Да, в электромагнетизме, вроде как, близкодействие по-прежнему побеждает. Только не понятно теперь, кто взаимодействует. Сами взаимодействующие тела вдруг исчезли.
Конец
Окончательно свихнуться помог Эйнштейн со своей ОТО. Он и раньше не вёлся на симулякры лорда Кельвина. А теперь решительно взял быка за рога, апеллируя к знакомому всем падающему лифту и знакомому всем свету (исходно — дальнодействие).
Время Эйнштейн уже раньше потревожил скоростью. Теперь он замахнулся на пространство. Да так замахнулся, что сделал его функцией от массы. Теперь не тела находятся в пространстве, а само пространство рождается телами.
Теперь нет взаимодействующих тел (Шредингер). Нет пространства, которое их разделяет (ОТО). Нет нормального поля, которое наполняет пространство (фотоны). Нет ни гравитонов, ни гравитационных волн. Даже время уже перестало быть временем. Нет ни близкодействия, ни дальнодействия.