Принято считать, что современная наука имеет ответы почти на все вопросы, касающиеся устройства мира, в котором мы живём. А то, что изучается в школе на уроках физики, химии, биологии и других естественнонаучных дисциплин - лишь малая толика огромного научного багажа человечества, накопленного многими поколениями наших предков. Но наука не стоит на месте и теперь вторгается в такие сферы, о которых обычный человек имеет довольно смутное представление. Отсюда возникает мистическая вера в то, что понимать происходящие в этом мире процессы могут лишь очень узкие специалисты в той или иной отрасли знаний. То есть, на учёного нужно обязательно много лет учиться и всё равно ты сможешь понять лишь малую часть того, о чём размышляют на научных симпозиумах седовласые академики, доценты и различные кандидаты в доктора.
На самом деле окружающий мир устроен намного проще, чем это описано в учебниках, и понять всё его многообразие и функциональность может любой человек, независимо от уровня образования и склада мышления. Для этого вполне достаточно обладать определённой наблюдательностью и любопытством, а также, знать пару-тройку базовых принципов, которыми руководствуется природа. Перечислим их:
Принцип разнообразия
В самом общем виде он означает, что в окружающем мире нет ничего такого, что можно было бы назвать двойником или абсолютно точной копией чего-либо. Даже если нам кажется, что объекты друг на друга похожи как близнецы-братья, мы всегда сможем найти между ними различия. Обычно их легко обнаружить лишь внимательно приглядевшись, но иногда могут потребоваться специальные инструменты. Что называется, было бы желание.
Но не только материальные объекты следуют этому принципу, а также любые физические явления и процессы. Яркий тому пример - форма молнии во время грозы. Несмотря на общее сходство, рисунок грозового разряда никогда не повторяется. То же можно сказать о снежинках, геометрическая форма которых строго подчинена определённым законам микромира. Тем не менее, при всей их похожести, мы не найдём и пары одинаковых, даже если потратим на поиски всю свою жизнь. Морские волны, раз от раза накатывающиеся на берег, создают на нём новый рисунок из песка, мелкой гальки и ракушек. Если выбрать небольшой участок пляжа и сделать миллиард его фотографий, при сравнении окажется, что нет ни одного повторяющегося рисунка.
То есть, если мы видим человека, который утверждает, что он единственный и неповторимый, а вся Вселенная вращается вокруг него, то не стоит сразу объявлять его сумасшедшим или закоренелым эгоцентристом. Возможно, он более близок к реальности, нежели большинство добропорядочных граждан. К счастью, это утверждение касается не только любого из людей, но и всех остальных обитателей мира, в котором нам посчастливилось появиться на свет.
Принцип масштабирования
Можно сказать, что он в какой-то мере является противоположностью по отношению к предыдущему принципу и позволяет находить общие черты между объектами и явлениями, которые уж никак не могут быть похожими, учитывая серьёзное различие в их размерах. К примеру, взяв несколько крупинок речного песка и поместив под микроскоп, мы обнаружим их поразительное сходство с булыжниками, лежащими тут же на берегу речки. Для большого дерева всегда найдётся схожий по строению сорняк, растущий неподалёку.
Типичным примером иллюстрации принципа масштабирования может служить морская береговая линия, когда сравниваются её участки, сфотографированные с разной высоты. Если не брать в расчёт различные большие и малые объекты, попавшие в поле зрения объектива - камни, птиц, деревья, лодки рыбаков и огромные круизные лайнеры, то может показаться, что мы имеем дело с одним и тем же рисунком береговой линии. Причём, форма изгибов и зигзагов будет поразительно схожа, будто бы мы снимали один и тот же участок в разную погоду и время суток. Руководствуясь этим принципом можно сравнить маленькую ящерку с крокодилом, кошку с лошадью, костёр с действующим вулканом, лампочку с солнцем или луной, в зависимости от яркости.
То есть, принцип масштабирования позволяет сравнивать объекты, которые на первый взгляд совсем не имеют ничего общего.
Принцип непрерывности
Пожалуй, это самая загадочная закономерность, существующая в нашем мире. Проиллюстрировать её можно на примере цепочки событий, происходящих на основе причинно-следственной зависимости. То есть, в природе нет ни одного явления, которое бы имело начало и конец. Можно сказать, что мы специально упрощаем наше восприятие любых физических процессов путём их условного разделения на фазы, а крайние точки обозначаем как границы их продолжительности. Типичный пример, указывающий на существование такого природного принципа - круговорот воды в природе. Очевидно, что дождю предшествует достаточно длительный процесс насыщения воздуха влагой, а когда её концентрация в атмосфере достигает какого-то пикового значения, вода выпадает в виде осадков. Но на этом процесс не останавливается, ведь сразу после дождя начинается процесс парообразования, который через определённое время сформирует облака и непременно всё повторится, но где-нибудь в другом месте. Отсюда следующая природная закономерность:
Принцип повторяемости
Он является прямым следствием предыдущего принципа. Дело в том, что "природный инструментарий" не так широк, как нам пытается доказать наука. Арсенал средств, которым располагает мироздание, довольно скромен, но благодаря существованию принципа разнообразия, даже схожие по всем признакам явления каждый раз будут протекать со значительными либо едва уловимыми изменениями. День сменяет ночь, за летом следует осень, зима, весна и потом снова наступает лето, после вдоха непременно будет выдох - это лишь малая часть повторяемых событий, которые мы видим и ощущаем на протяжении всей своей жизни. Но даже после нашей смерти мир не перестанет существовать, продолжая функционировать на всех иерархических уровнях мироздания - микроскопических и глобальных.
Непрерывность слишком тяжела для разума любого мыслящего существа, и поэтому нам проще её воспринимать отдельными эпизодами, которые складываются в общую событийную картинку. Действительно, намного удобнее следить за событием, у которого имеется начало и конец. Сутки мы делим на утро, вечер, день и ночь, потом ложимся спать, а завтра начинается всё сначала. Дождь - лишь самая эффектная часть процесса превращения воды в пар и обратно, и поэтому нам удобнее его воспринимать отдельным событием, нежели бесконечной цепочкой каких-то природных преобразований.
Дабы не забывать о существующей в окружающем нас мире непрерывности, отдельные её фазы, имеющие сходство друг с другом по тем или иным признакам, далее по тексту мы будем именовать Сценариями. Этот термин наилучшим образом иллюстрирует некоторое событие, начало и конец которого можно обозначить произвольным образом. То есть, именно так, как писатель выделяет некий наиболее яркий период из жизни своего персонажа, чтобы не отвлекаться на другие, менее интересные события, такие как его рождение, обучение в школе, и всё то, что можно оставить за рамками литературного произведения. Масштаб и длительность описываемого события может быть каким угодно - один день, год или даже столетие, когда речь идёт о жизни не отдельного человека, а о целом народе.
В природе постоянно происходят события, которые могут быть выделены в качестве условно целостного процесса. Горение дров в печке - это ни что иное, как очень яркий эпизод в череде событий, приведших к такому приятному результату. Когда-то из земли появился росток, жадно впитывающий солнечный свет, воду из земли и углекислоту из воздуха. В результате стечения большого количества обстоятельств выросло дерево, которое срубили и сделали из него доски. Через какое-то время они пошли на дрова и оказались в печи. В процессе горения древесины энергия вернулась обратно в окружающую среду в виде тепла, света, а углеводородная материальная основа древесины вновь вернулась в своё первоначальное состояние - углекислый газ и водяной пар. Осталась лишь горстка золы и тёплые во всех смыслах воспоминания...
Но если какой-либо принцип описывает лишь определённые закономерности, существующие в природе, то её законы являются непреодолимыми. То есть, в отличие от законов, которые придумывают люди, законы природы нельзя нарушить ни при каких обстоятельствах. Будь ты хоть Верховный Властелин Вселенной, даже в этом случае ты будешь обязан их исполнять. Законов природы даже меньше, чем базовых принципов - всего два. Учитывая их непреодолимость, назвать какой-то из них главным или более важным, вряд ли возможно. Поэтому, мы их просто назовём. Первым в нашем списке будет:
Закон Сохранения Энергии/Массы
Следует отметить тот удивительный факт, что современная наука склонна разделять Закон сохранения Массы и Закон сохранения Энергии, считая их вполне самостоятельными. Такое положение выглядит довольно странно, учитывая полное признание академическим сообществом постулата Аристотеля об эквивалентности Массы и Энергии, который обычно записывается следующим образом - М=Е. То есть, признавая тождественность этих понятий, наука почему-то стесняется их объединить в единый закон природы, для которого уже не потребовалось бы изобретать каких-либо "костылей" из разряда открытых или замкнутых систем.
Процесс горения углеводородного топлива, пожалуй, наиболее удачно подтверждает данный тезис.
Очевидно, что масса древесины, попавшая в топку, и масса золы по окончанию процесса горения не будут равны, даже с учётом выделившихся при этом газов и водяного пара. Сравнительно небольшая, но всё же, существенная часть массы бесследно пропадёт, что может быть расценено как нарушение Закона сохранения Массы. Если же мы учтём количество выделившейся тепловой и световой энергии, то всё встанет на свои места - как раз потому, что часть топлива превратилась в энергию. Максимально скрупулёзно посчитав количество энергии и массы углеводородного топлива до начала горения и после, мы лишь подтвердим непреодолимость Закона сохранения Энергии/Массы. То есть, даже на таком простом и очевидном примере можно смело утверждать, что масса способна превращаться в энергию. Обратный процесс столь же естественен для природы, разве что происходит он не так стремительно как горение дров в печи. Чтобы выросло дерево, потребуется много времени, солнечного света, воды и углекислого газа. Благодаря наличию азота в атмосфере Земли растительная клетка способна к фотосинтезу - химической реакции, при которой вода и углекислый газ образуют органические молекулы, называемы углеводородными. В конечном счёте, они и являются строительным материалом для древесины. Следует отметить, что принцип разнообразия также позволяет образовываться углеводородам в природе совсем без участия растений и солнечного света. Для этого требуются несколько иные условия - высокая температура и давление, которые имеются глубоко под поверхностью Земли. Именно там происходит синтез другого углеводорода - нефти.
Следующим законом природы будет:
Закон Вечного Движения
Историкам науки он известен как "Постулат Аристотеля о вечном движении". Современные учёные склонны посмеиваться над этим "псевдонаучным атавизмом", считая его неким этапом становления науки, но всё же, тупиковым. Тем не менее, есть все основания считать учение Аристотеля не только верным, но и абсолютно необходимым для науки. Отрицание этого Закона Природы уже сейчас завело науку в дебри голословных утверждений, для доказательства которых постоянно изобретаются сомнительные сущности, подтверждающие лишь самих себя и не несущие никакой практической пользы. О том, насколько важно движение для нашей Вселенной и почему она не может без него обойтись, будет изложено далее по тексту.
Может показаться, что мы забыли упомянуть какие-то другие важные законы природы, о которых нам сообщает учебник физики. Действительно, природных закономерностей непреодолимого свойства гораздо больше двух, но при ближайшем рассмотрении они окажутся лишь частными случаями указанных выше базовых законов, а их различие состоит лишь в форме записи. От внимательного взгляда исследователя не укроется поразительная схожесть законов Ома в электрике, Гука в механике, правила Бернулли в гидравлике и других, каждый из которых является лишь иной формой записи Закона Рычага, открытие которого почему-то приписывают Архимеду. Собственно, это и есть наиболее простая интерпретация Закона сохранения Энергии/Массы. Также можно скромно предположить, что все другие законы физики, описанные в учебниках, в которых нет признаков указанного выше закона, вряд ли таковыми являются. Скорее, это некие Правила или Закономерности, дающие схожий результат при соблюдении определённых условий.
Итак, далее по тексту Законом мы будем именовать только то, что непременно соблюдается и чего нельзя преодолеть никакими методами, в отличие от "писаных людьми законов", которые что дышло - куда повернул, туда и вышло. То есть, если для существующего закона имеются или даже просто подозреваются какие-то исключения, то это уже Правило либо Закономерность.
Теперь несколько слов о математике и её роли по отношению к естественнонаучным дисциплинам, главными из которых по праву считаются физика, химия и биология. Под математикой мы обычно понимаем её базовый раздел - арифметику, её логическое развитие - алгебру и "первый край научной мысли" - высшую математику. Справедливости ради, следует упомянуть и квантовую физику, которая является развитием алгебраических идей, поэтому к физическим взаимодействиям в реальном мире вряд ли может применяться. На данный момент всё, что можно назвать Квантовой физикой - по большей части поэтический вымысел, расширяющий горизонты восприятия действительности, внушающий надежды на удивительные открытия в самом недалёком будущем, но практическая ценность всех этих фантазий представляется сомнительной.
С середины 19-го века до начала 20-го в академической среде шла ожесточённая дискуссия по поводу целесообразности применения математики для описания тех или иных физических процессов. Даже бытовало такое шутливое выражение:
Арифметика и геометрия дружны с физикой, но там где начинается алгебра, физика заканчивается.
Аргументы каждой из сторон понятны и вполне справедливы. Суть конфликта можно описать следующим образом:
Считается, что арифметика - это максимально упрощённая математика, но такое утверждение не вполне корректно. Действительно, арифметика имеет дело с простейшими математическими действиями, такими как сложение, вычитание, умножение и деление, но на этом сходство заканчивается. Принципиальное отличие арифметики от алгебры и высшей математики состоит в том, что она работает только с реальными физическими объектами либо с их частями, называемыми дробями. Посчитать яблоки или деревья, количество денег в кошельке и вес мешка муки - это всё арифметические задачки. Геометрия родственна арифметике, но в ней рассматривается уже форма реальных объектов, которые также складываются вместе или наоборот, разбираются на отдельные части. Для постройки дома или моста через реку вполне достаточно знаний арифметики, геометрии и физики, чтобы придать всей конструкции определённую форму, рассчитать прочность её отдельных компонентов и их количество. Более сложные математические расчёты несколько улучшают и уточняют конечный результат, но принципиальной роли, всё же, не играют.
Разделение арифметики и алгебры на самостоятельные дисциплины произошло примерно в конце второй половины 19-го века, когда возникло и окончательно укоренилось понятие "ноля", обозначающее не только "пустоту" в качестве числа, но и переход с его помощью в область отрицательных значений. Этот момент можно считать рубежом, окончательно отделившим алгебру от арифметики, геометрии и физики, в которых счёт всегда начинается с единицы, а "ноль" для них так и не стал полноценным числом.
Конечно, цифра "ноль" существовала задолго до момента "коренного перелома", но её функция всегда была вспомогательной и заключалась в обозначении перехода на следующий уровень размерности - условно "старший" в область десятков, сотен и далее, либо "младший" - к дробям десятичным, сотенным, тысячным. Такой подход целиком сообразуется с физикой, в которой масштаб объекта играет важную роль, а значит, и цифра "ноль" для неё вполне уместна и даже необходима, но числом она не является ни в коем случае.
Отрицательными величинами ни физика, ни арифметика не оперируют - минус указывает лишь на действие вычитания и больше ни на что. Геометрия также складывает и делит любую форму без использования ноля, а любая геометрическая фигура всегда положительна. Соответственно, физика, арифметика и геометрия имеют дело лишь с реально существующими материальными объектами, которые всегда положительны и отличны от ноля. Обозначение противоположных выводов батарейки как "плюс" или "минус" - тоже условность, удобная в жизни, но вовсе не означающая, что на "минусовом" выводе возникают какие-то отрицательные частицы. Этот момент обсудим в той части размышления, где подробно рассмотрим электричество.
Продолжаем...
Победное вторжение разделов математики более "высокого порядка" буквально во все естественнонаучные дисциплины, произошедшее в первой половине 20-го века и существующее по сию пору, всё более превращает физику в фантазию на тему: "как могло бы быть, если бы...", с каждым днём отдаляя её от ответов на вопрос:
Как устроен этот мир?
В дальнейших рассуждениях мы попытаемся вернуть здравый смысл в физику, попутно объясняя те природные явления, которые современная наука лишь описывает языком математических формул, даже не пытаясь объяснить, почему происходит именно так, а не иначе. Действительно, намного проще описать физический процесс какой-нибудь малопонятной формулой, нежели показать механическую суть того или иного взаимодействия. То есть, какие рычаги и пружинки тянут за ниточки и приводят весь этот механизм в движение. А поскольку многие природные процессы и по сию пору находятся за рамками нашего понимания, то можно сказать, что в самом начале 20-го века алгебра, а также, высшая математика и квантовая физика, действительно спасли физиков от настоящего позора, а значит, и всю современную науку. Зачем понимать суть физического процесса, если есть формула, способная дать приемлемый результат при наличии определённых входных данных? Своеобразное волшебное действо, где формула является тем самым заклинанием, а карандаш - это волшебная палочка, создающая на листе бумаги тайные знаки...
И всё же, не станем принижать роль математики в современном мире, поскольку и для "Царицы Всех Наук" имеется широчайшее поле деятельности - работа с нематериальными объектами, к коим относятся Информация, Аналитика, Статистика и другие цифровые данные. Создание виртуальных миров на экране монитора - то место, где без математики не обойтись, и физика здесь играет лишь вспомогательную роль, обеспечивая аппаратную поддержку, без которой потоки цифровых данных не могли бы воплотиться в визуальные образы.
Но есть сфера, в которой математика действительно способна сделать то, что физике не под силу ни при каких обстоятельствах - создание мыслящего существа, пускай и не слишком живого. Дело в том, что такие понятия как Разум и всё что связано с мышлением, с материалистических позиций необъяснимы. И если все попытки квантовой физики трактовки обычных природных процессов выглядят как шарлатанство, то в работе с нематериальным она действительно способна на многое. Во всяком случае, компьютер, у которого кроме ответов "да" или "нет", будут ещё и такие варианты как - "предполагаю", "надеюсь", "возможно, но не факт", уже более похож на мыслящее существо, нежели на станок по производству гвоздей.
Далее по тексту речь пойдёт только о физической составляющей окружающего нас мира, а размышление о нематериальном отложим на недалёкое будущее.
Итак, начинаем!
Часть 1. Великая Триада
Пространство-Время
Когда мы говорим о Пространстве, то воспринимаем его некой ёмкостью, в которую можно положить что угодно, а затем достать и переложить в другое место. Но Пространство, внутри которого существует наша Вселенная, имеет несколько иную суть. Чтобы её прояснить, следует сообщить следующее:
Во-первых, оно безгранично. То есть, принцип непрерывности в полной мере присущ Пространству. Отсутствие границ означает, что у него нет ни начала, ни конца, а значит, просверлить в нём дырку, используя какой-нибудь хитроумный прибор, никак не получится. Просто потому, что сверлить негде - границ нет. Отсюда первый неприятный вывод, который очевиден - попасть из одной точки пространства в другую, используя подпространственный двигатель, "кротовую нору" или портал - человечество не сможет никогда. Подобные способы передвижения целиком отдадим на откуп писателям-фантастам, а сами будем искать иные способы перемещения из одной галактики в другую, более реальные с позиций физики и здравого смысла.
Вторая причина, по которой мы никак не можем воздействовать на Пространство - его нематериальность. То есть, оно не имеет никакого физического воплощения, которое можно было бы потрогать или понюхать. Его даже измерить нельзя, поскольку оно безгранично. Объектом оно тоже не является, поскольку существует в единственном числе и не может быть посчитано. Даже всесильная математика это понятие скромно обходит своим вниманием, так как и она не может его адекватно описать. Знак бесконечности - максимум, на что способна Царица Всех Наук, но это лишь закорючка на листе бумаги, не способная сказать о Пространстве ничего полезного в практическом смысле.
Тем не менее, Пространство существует, иначе некуда было бы поместить целую Вселенную, в которой есть люди, звёзды, галактики и много чего ещё.
Пространство - это Сущность, то есть то, что реально существует. Также можно сообщить, что Пространство абсолютно. То есть - неделимо и самоподобно. Это означает, что Пространство мы не можем ни с чем сравнить, ведь оно единственное в своём роде, и на части не делится.
Здесь обязательно следует отметить, что с позиций философии и диалектики можно сказать, что Пространства объективно не существует, и это также будет верным утверждением. Просто потому, что Пространство нельзя считать объектом, даже нематериальным, с коими так мастерски оперирует математика. А поскольку Пространство объектом не является, то рассуждения о нём с каких угодно позиций бессмысленны.
Тем не менее, исключительно для удобства восприятия мы всё же будем считать Пространство реально существующим, поскольку дальнейшие построения будут лишены необходимого фундамента, ведь нашу Вселенную обязательно нужно поместить в какой-то сосуд. Человеческое сознание так устроено - если есть полезная вещь, она должна иметь своё место - коробочку или ящик, откуда её можно периодически доставать и подолгу рассматривать через увеличительное стекло.
Пришло время дать определение:
Пространство - абсолютная сущность Вселенной, на которую не распространяются как известные, так и гипотетически возможные законы природы. Понятие - "пространство" используется в качестве универсального вместилища для любых возможных объектов, материальных и гипотетических, а также для определения их позиции/расположения/удалённости по отношению друг к другу. Пространство существует объективно, но не может рассматриваться в качестве материального объекта, так как не является частью Материи.
На этой позитивной ноте закончим с Пространством, чтобы перейти к следующей абсолютной сущности.
Когда мы говорим о Времени, то воспринимаем его исключительно через призму причинно-следственной связи в образе незримой реки, текущей из прошлого через настоящее в будущее. Его нельзя ни потрогать, ни понюхать. Возможно ли его каким-то другим образом почувствовать - вопрос дискуссионный, ведь одни утверждают, что реально ощущают временной поток, другие категорически отрицают подобного рода чувственное восприятие. Время как и Пространство нельзя измерить или зарегистрировать каким-то хитроумным прибором. И всё потому, что оно нематериально. Более того - абсолютно. То есть, неделимо и самоподобно.
Утверждения о том, что человек способен измерять Время представляются обычной подменой понятий, ведь движение стрелки по циферблату к самому Времени не имеет никакого отношения - это лишь длительность некоего физического процесса, не более того. С таким же успехом можно считать капли воды или падающие с дерева листья, принимая их за течение незримой реки - Времени.
Также следует заметить, что все утверждения о замедлении или ускорении времени на основании опытов с часами - электронными, механическими или какими-то иными, которые якобы подтверждают теорию Эйнштейна о зависимости времени от тех или иных механических процессов, к примеру, движения с околосветовыми скоростями - типичное заблуждение, которое проистекает лишь из математических расчётов, произведённых в полном отрыве от реальных законов природы. Механизм, измеряющий период длительности того или иного физического процесса, какой угодно совершенный, ничего не говорит о Времени, а значит, любые математические манипуляции с ним, якобы подтверждённые инструментально - изначально ошибочны.
Отсюда неприятная новость - перемещение во времени с помощью какого-нибудь хитроумного механизма - сюжет для фантастического рассказа, не имеющий ничего общего с реальностью. Доказательством этого тезиса послужит простой гастрономический эксперимент. Если кому-то вдруг удастся создать такую мясорубку, которая провернёт фарш в обратную сторону так, чтобы в результате получалась корова, жующая траву, то он станет величайшим изобретателем всех времён и народов. Увы, причинно-следственная связь работает только в одну сторону, а значит, своими нынешними действиями и поступками мы можем воздействовать лишь на будущее - прошлое недоступно никому ни при каких обстоятельствах - его уже нет.
Утверждения гениев-математиков о том, что можно влиять на Время, если перемещаться в Пространстве очень быстро, выглядят симпатично, но лишь на экране компьютерного монитора. Как уже отмечено выше по тексту, математика действительно способна творить настоящие чудеса, но её возможности в сфере физических взаимодействий весьма ограничены, поэтому то, что на листке бумаги выглядит вполне правдоподобно, не всегда возможно воплотить в реальности. Увы, Время нельзя ни ускорить, ни замедлить, но это вовсе не повод для уныния, если научиться использовать его рационально и эффективно.
Следующий итог размышления:
Время - абсолютная сущность Вселенной, на которую не распространяются как известные, так и гипотетически возможные законы природы. Понятие "время" используется для описания продолжительности любых действующих причинно-следственных взаимодействий, динамических процессов, а также, прошедших событий или тех, которые могут случиться в будущем. Время существует объективно, но не может рассматриваться, ни в качестве пространственной величины, ни в качестве материального объекта, так как является самостоятельной сущностью - непространственной и нематериальной.
Итак, мы рассмотрели лишь два компонента Великой Триады - Пространство и Время, благодаря которым существует окружающий мир в привычном для нас виде. Теперь можно перейти к последней абсолютной сущности, влиять на которую мы можем самым непосредственным образом. И даже - попытаться сделать окружающий мир более приятным местом для обитания.
Материя
Несмотря на то, что эту Сущность Мироздания можно потрогать и понюхать, мы всё равно её будем считать абсолютной. То есть - самоподобной и неделимой. Аргументы следующие:
Материю вполне можно рассматривать в качестве самоподобной сущности, так как сравнивать её всё равно не с чем. Просто потому, что у нас нет другой Вселенной, а значит, первый признак абсолюта особых доказательств не требует. Второе свойство абсолютной Сущности - неделимость. Здесь ситуация выглядит несколько сложнее, ведь вещественность и многообразие различных форм и проявлений Материи как бы сами по себе подразумевают возможность делить и умножать всё и вся без каких-либо ограничений. Но мы помним, что Материя занимает Пространство целиком, а другого Пространства, куда бы мы могли переложить на время часть Материи, у нас нет. Это значит, что отделить даже самую маленькую частичку Материи у нас не получится. И проблема вовсе не в том, что мы не умеем отделять, а в том, что некуда это переложить - Мироздание нам не предоставило такой возможности, а значит, все "ингредиенты" всё равно останутся лежать в одной кастрюле до скончания веков.
С абсолютностью Материи мы в общих чертах разобрались, продолжаем!
В отличие от двух других сущностей - Пространства и Времени, Материя обладает свойством вещественности. То есть, все её проявления имеют физическое воплощение в виде реально существующих материальных объектов, физических явлений, таких как свет, тепло или холод, либо в качестве динамических процессов - движения, сопротивления, деления, слияния и многих других. То есть, Материю мы всегда можем опознать через два её главных свойства - обладание массой либо энергией. Их мы обсудим подробно, но несколько позже.
Пространство бесконечно и Материя заполняет его целиком. То есть, в нём нет ни одного закоулка, куда бы Материя не смогла проникнуть. Иначе говоря, в нашем мире нигде нет Пустоты, которую наука именует Вакуумом. Отсюда следует вывод о том, что Материя так же бесконечна, как и Пространство. Материя существует столько же, сколько и само Время, то есть - она тоже вечна. Согласитесь, приятно себя ощущать частью чего-то вечного и бесконечного...
К огромному сожалению, для академической науки последний тезис не является бесспорным. На данный момент господствующей считается теория о том, что в какой-то момент времени наша Вселенная, и Материя в том числе, возникли из "Великого Ничто" в результате "Большого Взрыва". Построение сугубо математическое, а значит - вряд ли имеет хоть какое-то отношение к реальности, ведь тогда указанная теория вступает в серьёзное противоречие с законом сохранения Массы/Энергии и постулатом Аристотеля об их эквивалентности. Другими словами, для возникновения любого взрыва, даже небольшого, требуется наличие некоторого количества взрывчатого вещества, обладающего необходимым запасом энергии. А для такого, из которого может возникнуть целая Вселенная, Энергии должно быть бесконечно много. То есть, примерно столько, сколько её имеется в нашей Вселенной прямо сейчас. Отсюда следует вывод о том, что "Большой Взрыв", если он действительно когда-либо произошёл, ни при каких обстоятельствах не мог стать причиной рождения Вселенной, а был лишь отдельным ярким эпизодом в её бесконечном существовании. Просто потому, что согласно принципу непрерывности, любому взрыву должен предшествовать длительный процесс накопления достаточного количества энергии для его осуществления, либо эквивалентной массы, способной выступить в качестве топлива. Даже ребёнок знает, что Ничто взорваться не может. Взрослые почему-то так не считают. Наверное, потому, что они хорошо учились в школе, и умеют правильно делить на ноль. Примерно таким образом и возникают великие открытия...
Ту же ситуацию можно рассмотреть и с другой точки зрения:
Забудем о "Великом Взрыве" и о том, откуда возникают Вселенные, слетающие с острия карандаша на лист бумаги, лежащий на краешке письменного стола. Предположим, что Пространство и Время каким-то удивительным образом существовали без Материи. Но в этом случае они не смогли бы реализовать своих основных качеств - протяжённости для пространства и продолжительности для времени. Всё дело в том, что только Материя способна проявить существование Пространства посредством заполнения его материальными объектами, а Времени черед подвижность этих же объектов, ведь начало и конец конкретных физических процессов мы как раз и считаем временными промежутками, которым даём конкретные названия - секунда, минута, час, год. Очевидно, что Движение и Время - смысловые синонимы, поскольку только динамический процесс позволяет измерять Время путём присвоения определённым временным периодам каких-то конкретных значений. Если любое движение во всей Вселенной вдруг прекратится, то мы не сможем отличить начало процесса от его конца - Время остановится, а значит, и вовсе перестанет существовать. Не будет ни прошлого, ни будущего - лишь настоящее, которое не меняется. Вспомним "безумное чаепитие" от Льюиса Кэрролла: "Время на меня обиделось. У нас теперь всегда пять часов". Увы, в этом случае остановятся не только стрелки часов, но и сердца всех млекопитающих... Собственно, в этом и состоит главный смысл "Постулата Аристотеля о вечном движении", который современная академическая наука давно списала в архивы истории. И напрасно, ведь без термина Движение попросту невозможно описать ни один физический процесс.
Говоря иначе - только наличие Материи подтверждает и проявляет существование Пространства и Времени через свойства вещественности и подвижности тех или иных предметов, планет, звёзд, газов, молекул и атомов. Именно поэтому Пространство, Время и Материя именуются Великой Триадой, ведь друг без друга они попросту не могут существовать. Пространство обеспечивает для Материи доступное место, обладающее безграничным объёмом, а Время позволяет проявиться причинно-следственной зависимости через движение на бесконечном периоде продолжительности. Существование Пространства и Времени без Материи бессмысленно со всех точек зрения - теоретических и практических. Впору вспомнить шутливое изречение:
Природа не совершает глупостей, для этого она создала людей.
Ранее было отмечено, что Материя заполняет Пространство целиком.
Можно ли это как-то представить?
Наиболее близкой аналогией будет модель, которую назовём: "Змея, кусающая себя за хвост". В мифологии такая змея (обычно в мужском роде - Змей) называется Уроборос.
Итак:
Представим, что где-то в Пространстве и Времени обитает очень длинная змея. Она одна, и ничего кроме неё нет, так как Пространство она занимает всё без остатка. Насколько змея велика или мала, нам неизвестно, так как сравнивать её не с чем - она единственная в своём роде и неповторимая. К тому же - она неразделима, что для живого существа более чем оправдано.
Змея находится в постоянном движении, независимо от того - спит она или бодрствует. В любой момент Времени она перемещается относительно своего же тела. Какие её части соприкасаются в данный момент времени, и какое расположение они имеют относительно головы и хвоста - определить невозможно, так как неизвестно расстояние от того и другого, ведь по условию - наша змея имеет неопределённую длину.
А сейчас добавим в модель такое понятие как - Непрерывность, чтобы помочь нашей змее существовать не только в Пространстве, но и во Времени.
Как любое живое существо в Природе, наша гипотетическая рептилия должна чем-то питаться, чтобы двигаться как можно дольше и не умереть от голода. Мы условились, что кроме этой змеи в Пространстве нет ничего другого. Значит, кушать ей придётся себя. В нашей модели змея настолько длинна, что без особого ущерба для собственной жизни она заглатывает свой же хвост, который медленно переваривается где-то в недрах своего безразмерного существа. Так как пасть змеи уже занята, перекусить себя в каком-либо другом месте, и умереть от потери крови, она не может. Соответственно, разделиться на несколько частей ей не под силу.
Вот, собственно, и всё, что мы можем сказать об этом удивительном животном...
Конечно змея, питающаяся сама собой - явление для природы противоестественное, но нам требовалась лишь наглядная модель для вольного теоретического построения, в результате которого ни одно реальное животное не пострадало.
Эта модель также подтверждает Закон сохранения Материи, ведь и так понятно, что занимая Пространство целиком, Материи просто некуда деваться, и ей придётся вечно находиться в нашей Вселенной в неизменном количестве.
И если Масса Материи - величина неизменная, то её размер, плотность, форма, структура и подвижность везде различна. Именно поэтому Материя столь разнообразна в своих проявлениях. Одни материальные объекты в результате различных взаимодействий преобразуются в другие - большие рассыпаются на множество малых и сверхмалых, а те в свою очередь собираются вместе и могут образовать нечто гигантское. И всё благодаря главному закону существования Материи - Движению, так как это - обязательное условие её существования.
Как было сказано ранее, связь между Материей и Временем существует до тех пор, пока Материя находится в движении. Как только это условие будет нарушено, распадётся Великая Триада, а значит, и наша Вселенная тоже прекратит своё существование, ведь она - совокупность трёх Абсолютов - Пространства, Времени и Материи.
То же самое, но чуть другими словами учебник физики именует - Законом сохранения Энергии. Некоторое количество энергии от одного тела может перейти к другому, но только в результате взаимодействия между ними. Количество энергии всей системы остаётся неизменным, она лишь перераспределяется иначе между её участниками - покоящееся тело начинает двигаться, а подвижное потеряет такую возможность, целиком или частично. Так в наиболее кратком изложении будет выглядеть Закон сохранения Энергии.
Более подробно об Энергии и Массе мы поговорим в следующей части размышления.
Теперь, когда основные моменты определены, пора дать Материи строгую формулировку. Она будет такая:
Материя - абсолютная сущность Вселенной - неделимая, самоподобная, вещественная. Имеет свойство многообразия форм, проявлений и состояний. Материя заполняет Пространство по всей его протяжённости в действующем периоде Времени. Любое из проявлений Материи может быть изучено при наличии инструментального или иного метода исследования, но в качестве самостоятельной сущности рассматриваться не может.
Вселенная
Несколько увлёкшись тремя сущностями Мироздания, мы совершенно забыли о главном. Пора определиться с тем, что мы понимаем под Вселенной.
Достаточно подробно рассмотрев участников Великой Триады, можно представить такую формулировку:
Вселенная - неразрывная совокупность трёх абсолютных сущностей - Пространства, Времени и Материи.
Природа, Мироздание, Космос, Всё Сущее, окружающий Мир - это лишь другие имена Вселенной. Главное, что основа всех этих понятий - Триединство трёх Абсолютов, а как это называть, не особенно и важно.
Может возникнуть такой вопрос:
Абсолютна ли Вселенная?
Ответить на него достаточно просто. Если её самоподобие можно считать доказанным, так как, о существовании другой Вселенной нам ничего неизвестно, то признак неделимости однозначно не соблюдается, ведь будучи совокупностью трёх абсолютных сущностей, Вселенную условно можно разделить сразу на три части. Отсюда делаем вывод, что Вселенная не абсолютна.
На очереди следующее важное понятие.
Иерархия
Когда мы рассуждаем о бескрайних просторах Вселенной, сознание всегда сопротивляется, ведь в привычной жизни мы наблюдаем полную противоположность безграничности - Ограниченность. Легко представить комнату с четырьмя стенами, дом, в котором она находится, улицу, город и даже планету Земля. Всё в нашей жизни имеет размер и границы. Продолжая эту аналогию, воображение нам дорисует Солнечную систему, вращающуюся вокруг центра галактики Млечный Путь, а та в свою очередь летит во Вселенной непонятно куда, так же как и другие галактики, большие и маленькие. Астрономы утверждают, что этот Уровень далеко не последний, и все галактики, которые удалось увидеть в мощные телескопы, составляют структуру "старшего порядка" - Метагалактику.
Метагалактик так же много, как песчинок на берегу океана?
Без сомнения! Вселенная безгранична, и всем объектам, большим и маленьким в ней всегда найдётся место.
Если мы обратим взор в противоположном направлении, не в космос с планетами и звёздами, а в Микромир, заглянув в микроскоп, то увидим не менее удивительную картину - целый Мир, ничуть не менее разнообразный и вычурный, нежели у нас над головой.
Вот и получается, что жители планеты Земля с их огромными технологическими возможностями пока ещё не доросли до путешествия к звёздам, но в то же время, человек слишком велик, чтобы проникнуть в микромир с бесчисленным количеством материальных объектов и микроорганизмов, многие миллиарды которых легко уместятся на кончике швейной иглы. На бесконечной "иерархической лестнице" человек занимает лишь узенькую ступеньку, ниже и выше которой располагаются другие миры. И это никакие не параллельные реальности, о которых нам рассказывают писатели-фантасты, а маленькие и большие частички грандиозного конструктора, название которому - Вселенная.
Важно знать, что на "других иерархических ступеньках" действуют те же законы природы, и физические процессы идут по тем же сценариям, которые мы наблюдаем в повседневной жизни. Всё как у нас, только масштаб другой.
Вселенную также можно сравнить и с матрёшкой. Внутри большой находится маленькая, а в той - ещё меньше. И так далее. Но даже в очень большой матрёшке много маленьких не поместится: пять, десять, двадцать, не более, в то время как в настоящей Вселенной этих уровней бесчисленное множество.
Для более наглядной иллюстрации совместного существования больших и меленьких материальных объектов во Вселенной будет уместна такая студенческая притча:
В аудиторию входит преподаватель физики, достаёт пустую трёхлитровую банку из увесистого портфеля и спрашивает студентов:
- Банка пустая?
Удивление студентов сменяется заинтересованностью и вскоре следует ответ:
- Да.
Профессор достаёт из портфеля целлофановый пакет, и видно, что там лежат крупные камни. Затем он неторопливо укладывает их в банку. Когда последний камень оказывается внутри, он спрашивает:
- Теперь банка полная?
- Конечно, - отвечают студенты, с интересом следя за действиями преподавателя.
Профессор достаёт из портфеля второй пакет, в котором тоже лежат камни, но значительно меньшего размера. Их он высыпает в банку, которую периодически встряхивает. Проходит какое-то время, и весь пакет оказывается внутри стеклянной ёмкости. Затем следует вопрос к аудитории:
- Теперь банка полная?
После небольшого раздумья, студенты всё же отвечают:
- Да, - но в их голосе слышится некоторая неуверенность.
Услышав положительный ответ, профессор снова тянется к портфелю, и на этот раз достаёт целлофановый пакет с речным песком. Высыпает его из пакета в банку, периодически встряхивая, пока всё содержимое не оказывается внутри.
- Теперь она полная? - спрашивает профессор притихшую аудиторию.
Пауза длится дольше обычного, но в какой-то момент с заднего ряда произносят вполне уверенно:
- Без сомнений!
Профессор пытается разглядеть говорящего, и переспрашивает:
- Вы уверены?
На что получает бодрый ответ:
- Конечно!
Тогда он достаёт из портфеля бутылку пива, и выливает её содержимое в банку, заполненную камнями с песком. Конечно же, ни единой капли не пролилось мимо, а бутылка в руках преподавателя стала пустой. Торжествующе окидывая взглядом притихших студентов, профессор поднимает руку, указательный палец которой указывает вверх:
- Какой мы можем сделать вывод? - в аудитории тишина. Недолгая пауза, затем он продолжает. - А вывод такой! Если вам кажется, что некая ёмкость заполнена до предела, и в неё уже ничто вместиться не может, Знайте! Для пива в ней место всегда найдётся!
Триумф преподавателя на фоне восхищённых взглядов студентов.
Занавес...
Прежде чем перейти к следующему этапу повествования, следует представить новый термин, который может оказаться полезным для последующих построений:
Иерархический уровень - условная среда, в которой рассматриваются объекты с близкими физическими параметрами, способные к взаимодействию.
Никаких особых комментариев здесь не требуется, разве что следует акцентировать внимание на словосочетании "условная среда". То есть, принадлежность того или иного объекта к определённому иерархическому уровню мы определяем самостоятельно, руководствуясь логикой и множеством субъективных факторов. Полными физическими синонимами для него будут - уровень масштабности и ступень размерности. То есть, в физическом мире иерархия не говорит о подчинении одного другому, а лишь указывает на степень отличия размеров сравниваемых объектов. Тот, что крупнее, больше, массивнее - именуется "старшим" в иерархии, меньший будет "младшим".
Строение Вселенной
Любой, кто внимательно относится к окружающей природе, наблюдает за её процессами и пытается вывести общие для всех процессов закономерности, постоянно замечает удивительную схожесть строения различных материальных объектов, сильно отличающихся друг от друга по масштабам. Разглядывая песчинку под микроскопом, мы видим обычный булыжник, за который могли бы запнуться, прогуливаясь где-нибудь в лесу или по берегу реки. Наблюдая ночное небо в мощный телескоп, при определённой удачливости можно увидеть пролетающий мимо Земли метеор или комету, которые кроме размеров ничем не будут отличаться от камня на дороге или песчинки под микроскопом.
Но это только то, что человеческое зрение способно увидеть. Существует масса природных сценариев, которые происходят вне поля нашего зрения, многие из которых мы хорошо представляем, опираясь на собственные ощущения либо на показания приборов, регистрирующих тот или иной естественный процесс. Течение реки, дуновение ветра, солнечный свет и тепловое излучение - все эти процессы отражают общие природные закономерности, наблюдаемые в окружающем Мире. Отличия лишь в размере частиц, которые их порождают, и как следствие - возможности наших органов чувств к их регистрации.
Отсюда важный вывод:
Все природные процессы в микро- и макромире происходят по общим сценариям, отличие лишь в размерах объектов, в них участвующих.
Долгое время в научном мире господствовал Атомизм - философская доктрина, согласно которой "первичным элементом" во Вселенной является - Атом. Многие положения этого учения до сих пор считаются фундаментальными для науки, правда, теперь с множеством уточняющих оговорок. Если физика своё понимание "ассортимента" элементарных частиц значительно расширила за счёт таких как - лептоны, кварки и калибровочные бозоны, то современная химия до сих пор руководствуется пониманием "неделимости атома" в качестве рабочей модели. Ничего удивительного здесь нет, ведь химия - наука сугубо прикладная, поэтому она работает только с тем, что реально существует.
В задачи данного исследования не входит перечисление всех существующих и вымышленных элементарных частиц с их удивительными свойствами. Поэтому здесь будет обозначен лишь простой для понимания "общий каркас" строения вещества во Вселенной без каких-либо конкретных названий, главный критерий которого - масштабирование при переходе на следующую "иерархическую ступеньку Мироздания". Независимо от того, какой следующий масштаб мы выберем - "младший" в микромир или "старший" в макромир, функциональность элементов и их "ранг" в общей для всех "системе координат" останутся прежними.
Схема такова:
"Младший" иерахический уровень
Система (либо Заряд "старшего" иерахического уровня)
Условный суб-уровень
Заряд (либо Система "младшего" иерахического уровня)
Атом
Молекула
Кластер
Система (либо Заряд "старшего" иерахического уровня)
Условный суб-уровень
Заряд (либо Система "младшего" иерархического уровня)
"Старший" иерахический уровень
Формулировки такие:
Заряд - материальный объект, представляющий собой единую систему, состоящую из элементов, солидарно движущихся по некоторой замкнутой траектории.
Атом - материальный объект, состоящий из ядра и оболочки.
Молекула - физический объект, состоящий из атомов, соединённых оболочками.
Кластер - сообщество атомов и/или молекул в составе единого объекта.
Система - физический объект, представляющий собой сообщество различных элементов.
Подробнее каждый элемент из этого списка обсудим в части, посвящённой строению вещества.