Критика дальнодействия в физике

В. Н. Гуськов

В статье дана обобщенная критика всех форм дальнодействия. В том числе и принятой в современной физике за основу — концепции опосредованного действия. Она, согласно точки зрения автора, не отражает сути происходящего в физической природе. Следовательно, современная физическая теория основана на заблуждении.
Восприятие материала статьи потребует от читателя пересмотра ряда сложившихся, традиционных, представлений о физической природе.

История вопроса

Во все времена формирование представлений о физическом действии являлось одной из основополагающих проблем теоретической физики. Есть все основания считать что, несмотря на значительный прогресс в развитии физической науки проблема действия актуальна и в настоящее время.
По мере развития физической науки взгляды на физическое действие также изменялись. Однако всегда сохранялся паритет между мировоззренческой концепцией физического действия и теоретической составляющей науки.

Проследить формирование существующей концепции физического действия в исторической ретроспективе несложно. В первую очередь она связана с научной деятельностью выдающегося физика 17-18 веков – Исаака Ньютона.
В 1687 году были опубликованы его знаменитые «Математические начала натуральной философии», чем было положено начало развития физики как математической науки.
Ньютон, как и древние атомисты считал реальными атомы, частицы материи из которых состоят все физические объекты, а также вакуум, (пустоту) заполняющий все пространство между ними. Из его законов следовало, что для взаимодействия удаленных друг от друга физических объектов не требуется никаких материальных посредников. Действия могут осуществляться мгновенно и через пустоту.

Между тем в те далекие времена в науке господствовала концепция близкодействия Декарта, согласно которой никакой пустоты в природе нет и быть не может. Все пространство заполнено материей, частицы которой, находясь в непрерывном движении непосредственно контактируя, действуют друг на друга.
Таким образом, все явления физического мира сводились к взаимодействию соприкасающихся материальных частиц.
Не было в физике Декарта места и силам, тем более силам, реализующим действие на удаленные физические объекты через пустоту. (Такое мировосприятие вошло в историю физики под названием картезианского, от латинского произношения имени Декарта – Картезий).

Не удивительно, что на все вопросы, касающиеся заполненности пространства и природы физического действия, картезианцы и последователи Ньютона имели свои точки зрения, весьма отличающиеся друг от друга. Противостояние двух концепций вылилось в длительные научные и богословские дискуссии, переходящие порой в ожесточенные споры. (Это противостояние идей близко и дально действия сохранилось и поныне).

Между тем научный прогресс шел своим чередом, и, казалось бы, весомым аргументом в противостоянии двух концепций стало создание Максвеллом своей теории электромагнетизма.
Теория Максвелла была основана на идеях и экспериментах Фарадея, который, отказавшись от концепции дальнодействия через пустоту, заполнил вакуум новой материальной субстанцией – физическим полем.
Сам Максвелл, рассуждая по поводу дальнодействия через пустоту, писал: «…каким бы способом энергия не передавалась от одного тела к другому во времени, должна быть среда или субстанция, в которой энергия существует после того, как оставила одно тело и еще не достигло другого…». (См. Максвелл Д. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.,1954, с. 632).
Теория электромагнетизма Максвелла и гипотеза промежуточной среды Фарадея не пользовались в свое время большой популярностью в научном сообществе. И только экспериментальное подтверждение Герцем существования электромагнитных волн радикально изменило ситуацию.
Тем не менее, идея дальнодействия через пустоту сохраняла свою популярность. (Еще в 30-х годах прошлого столетия можно было обнаружить в повестке заседания АН СССР вопрос «О дальнодействии». И это не случайно, поскольку еще в 1905 году Эйнштейн в своей статье «К электродинамике движущихся сред» доказывает, что необходимости в материальной среде, для распространения электромагнитного излучения (света), нет. Оказывается, электромагнитные волны могут распространяться и в пустоте.)
В соответствие с взглядами на существование посредствующей среды менились и представления о физическом действии. Действие, оставаясь физически содержательным элементом (квантом излучения, фотоном) могло обходиться без посредствующей среды для своего распространения и передаваться через вакуум.
В современной физике концепция материального посредника получила дальнейшее развитие. Сейчас, роль посредника выполняют виртуальные кванты физических полей.

Такова краткая история формирования современных научных представлений о природе физического действия. От концепции непосредственного действия Декарта к концепции мгновенного дальнодействия через пустоту Ньютона. От дальнодействия через пустоту к действию через посредствующую материальную среду. И от него, наконец, к современной концепции виртуального посредника в реализации действия.

Дальнодействие

Обычно в научно-популярной литературе посвященной проблеме физического действия две последние концепции рассматриваются как своего рода современное, видоизмененное воплощение идеи близкодействия Декарта. (См. напр., В. Григорьев, Г. Мякишев, «Силы в природе».). Но так ли это? И в чем вообще состоит противостояние идей близкодействия и дальнодействия? Для ответа на эти вопросы необходимо иметь, хотя бы общие, представления о их принципиальном отличии.
Мы в своих дальнейших рассуждениях будем исходить из того, что дальнодействие в первую очередь это действие на расстоянии, а близкодействие, как противостоящее ему, это непосредственное, контактное действие.

Определившись с основной идеей дальнодействия можно выполнять любые мыслимые операции с составляющими его элементами. Можно взять, допустим, мгновенное дальнодействие Ньютона через пустоту и заменить любой компонент этого явления другим. Конечно с сохранением сути дальнодействия – с положением об удаленности действующих объектов друг от друга.
С принципиальных позиций дальнодействия от этих манипуляций, очевидно, ничего не изменится — дальнодействие как было действием на расстоянии, так им и останется.
Можно, таким образом, заменить мгновенное действие — действием с ограниченной скоростью, а пустоту, вакуум — посредствующей средой. Суть дальнодействия сохранится, т. к. действие по-прежнему будет действием на расстоянии.

Рассуждая логично, вынужденно приходим к выводу – отказ от конкретных, специфических признаков дальнодействия, замена их другими не затрагивает сути дальнодействия. Эти операции не влекут за собой отказа от дальнодействия как такового. Поэтому всегда, когда речь идет о способе действия на удаленные объекты или о форме существования действия в период времени, когда оно покинуло действующий объект, но не достигло еще объекта воздействия, речь идет именно о реализации дальнодействия. О разном, порой неузнаваемо видоизмененном, может быть более соответствующим современным взглядам на физическую природу (чем мгновенное дальнодействие через пустоту) но, тем не менее, именно о дальнодействии.

С принципиальных позиций для теории дальнодействия абсолютно все равно как будет осуществляться действие на расстоянии: через пустоту, материальную среду или физического посредника, мгновенно или с бесконечно малой скоростью. Это, так сказать, внутренние проблемы дальнодействия и к противостоянию его с близкодействием они никакого отношения не имеют. А это может означать только одно — продолжительные споры и дискуссии между сторонниками мгновенного дальнодействия через пустоту и сторонниками любого материального опосредования действия шли внутри теории дальнодействия, между сторонниками той или иной ее интерпретации.
Иначе говоря, проблема физического действия в физике постоянно решалась, но только в рамках выбора между той или иной модификацией дальнодействия.

Следовательно, так уж сложилось исторически, проблема выбора между идеями дальнодействия и близкодействия в физики оказалась не только не решена, но и фактически никогда и не стояла.
Она не была сформулирована именно как проблема выбора между близкодействием и дальнодействием ни во времена Декарта и Ньютона, ни в последствии. Противостояние между сторонниками непосредственного действия и действия на расстоянии сразу перешло в плоскость решения конкретных проблем дальнодействия. В определение возможных способов его осуществления: через пустоту или материальную среду, мгновенно или с конечной скоростью. Таким образом, уровень решения проблемы физического действия в физике не соответствовал концептуальности самого понятия «физическое действие».

Это произошло, потому что последователи Декарта не были, в общем-то, принципиальными противниками дальнодействия. Как выясняется, их взгляды на близкодействие не распространялись дальше требований наличия материального посредника в реализации действия.
А то, что действие наделялось при этом, способностью существовать в отрыве от действующего объекта казалось малозначительной деталью. Поэтому противники действия через пустоту, не видели ни каких проблем в том, что действие через материальную среду приобретало свое собственное, независимое от действующего объекта существование. Таким образом, действие становилось реальным на любом удалении от действующего объекта, а это и было уже полноценное дальнодействие.

Вывод.

Теперь можно только констатировать, что, в те далекие времена, (времена Декарта и Ньютона) в физике сложилась уникальная ситуация.
Есть все основания полагать — наука стояла перед выбором пути своего дальнейшего развития. И если бы идея Декарта о непосредственности действий, каким-то образом объединилась с положением Ньютона о взаимозависимости действий во взаимодействии, то, развитие физики пошло бы совсем иным путем — нежели мы сейчас наблюдаем. Но, как известно, история не терпит сослагательного наклонения.
Поэтому только остается признать факт доминации в современной физики дальнодействующей концепции опосредованного действия.

Ньютон и дальнодействие

Несмотря на то, что Ньютон считается одним из основоположников физической теории дальнодействия, взгляды Ньютона на природу физического действия и его законы во многом соответствовали именно идеи близкодействия.
Особенно здесь выделяется третий закон Ньютона о взаимодействии.
Формально этот закон нейтрален к расположению взаимодействующих объектов относительно друг друга. Они могут непосредственно контактировать, а могут и быть удаленными друг от друга. Но принципы взаимодействия (равенство и противоположность действий) таковы, что полностью соответствовать им может только непосредственное взаимодействие. А вот для реализации любого дальнодействия эти принципы совершенно неприемлемы.
Не случайно поэтому, по мере развития концепции опосредованных действий, в научной литературе стали появляться примеры «нарушений», не соблюдения третьего закона Ньютона. И более того — примеры реализации в природе односторонних действий — действий существующих вне взаимодействия.

Проблема выбора

По существу аргументы в пользу близкодействия как такового в физике никогда и не рассматривались.
Между тем, реальная необходимость в объективном противопоставлении двух идей (в виде концепций непосредственных и опосредованных действий) совершенно очевидна. Поэтому (лучше поздно, чем никогда) попытаться эту проблему выбора между двумя противоположными идеями разрешить.
Сразу отметим, что противостояние концепций нельзя переносить на объективные отношения физических объектов.
Цель противопоставления идей заключается не в доказательстве неосуществимости опосредованных или непосредственных отношений.
Необходимо, в первую очередь, показать нереальность отношений в виде любых действий (непосредственных, опосредованных или тех и других).
А, во вторых, определить элементарный и, следовательно, фундаментальный вид физических отношений. Выявить такой вид отношений, который сам бы не состоял из более простых отношений, а служил бы тем «кирпичиком», элементом из которых «построены» все другие виды отношений между физическими объектами. Не зависимо от сложности строения, пространственного расположения и качественной определенности физических объектов.

Критика дальнодействия

На первый взгляд противопоставление непосредственных и посредствующих действий неоправданно, т. к. ни одна из концепций дальнодействия не отвергает (в явной форме) возможность непосредственного контакта, а значит и реальность непосредственного действия.
И это не удивительно, поскольку для завершения любого дальнодействия непосредственный контакт с объектом воздействия совершенно необходим. Это отличительная черта любого дальнодействия, которое для своей реализации вынуждено прибегать к «услугам» противоположного вида отношений. Уже одно это свидетельствует о преимущественной элементарности непосредственных отношений и о сложности опосредованных.

Между тем для близкодействия, которое реализуется в виде непосредственного действия, никакое опосредование не только не нужно, но и недопустимо. Можно сказать, что непосредственное действие самодостаточно.
Связь непосредственного действия с действующим объектом проста — действие совершается там, где есть сам действующий объект со всеми присущими ему атрибутами (содержанием).
И это естественно, поскольку непосредственное действие всего лишь акт проявления физического содержания, свойств действующего объекта на другой объект контактирующий с ним. Именно потому, что непосредственное действие есть акт проявления содержания объекта, но не само это содержани, его «бытие» отлично от существования самого действующего физического объекта.
Существование непосредственного действия более «призрачно» (как и физических сил) и не сравнимо с реальностью любой физической субстанции. В отличие от физических объектов непосредственные действия (как и силы) могут возникнуть или исчезнуть по мере необходимости.

Поэтому необходимо подчеркнуть — непосредственное действие (как и любое другое) не может быть физической субстанцией (физическим субстратом), не может быть материальным содержанием действующего объекта.
Физический объект со всем присущим ему содержанием, несмотря на всю свою изменчивость, существует не зависимо от наличия или отсутствия у него действий.

Если проанализировать отношения действий с объектом их совершающим, то станет абсолютно ясно, что “действие – посредник” не может быть реализовано в действительности.
Связь “действия-посредника” (опосредованного действия) с объектом его совершающим, должна быть построена совсем на других принципах, чем связь между непосредственным действием и действующим объектом.
Например, если представить процесс излучения (выделения) объектом фотонов или любых других физических элементов своего собственного содержания, то, осмыслить этот процесс именно как «физическое действие» гораздо сложнее. Поскольку для этого опосредованное действие необходимо отожествлять с материальным содержанием действующего объекта. При этом его нужно одновременно воспринимать и как акт проявления физического содержания.
Также нужно учитывать, что начало (возникновение) “действия-посредника” связано не с моментом наступления изменений в объекте воздействия (как при непосредственном действии), а с моментом излучения, отторжения части физического содержания от действующего объекта.

Следовательно, в существовании “действия-посредника” есть период, когда оно, несмотря на всю свою материальность, находится в состоянии потенции.
Получается что материя, физическое содержание, которое есть “действие-посредник”, существует и не существует одновременно.
Конечно, сознание субъекта обладает «безграничными» возможностями и может наделять любой объект самыми немыслимыми свойствами но, с другой стороны, физическая действительность, материя, обладая конкретной содержательностью, не может одновременно быть и не быть. Поэтому остается признать, что в период своей «потенциальности» “действие-посредник” является обычным физическим объектом.

По определению опосредованное действие должно совершаться хотя бы на микроскопическом удалении от действующего объекта, иначе оно будет непосредственным.
И вместе с тем, несмотря на эту обязательную реальную удаленность от действующего объекта, действие должно принадлежать этому объекту.
Очевидно, в соответствие с такими представлениями о процессе реализации опосредованного действия должно быть приведено и представление о физическом содержании самого опосредованно действующего объекта. Так, в частности, границы опосредованно действующего объекта должны не совпадать с областью распространения его физического содержания.
Это трудно, вернее даже невозможно, представить, но иначе нельзя объяснить — каким же образом, содержание действующего объекта реализуется в действии в удалении от него самого и вместе с тем принадлежит ему. Следует признать, что здесь дальнодействующая концепция действия-посредника находится перед неразрешимой (благополучно для нее) дилеммой.
Логично рассуждая нужно признать, что-либо действие не принадлежит удаленному от места совершения действия объекту и, следовательно, в нем проявляется не его содержание, либо, если это все-таки его содержание проявляется в действии, то и он сам есть в месте совершения действия.
В любом варианте, естественно, всякое опосредование исчезает, и действие становится непосредственным, т. е. таким, каким оно и является в действительности.

Для кого-то приведенные аргументы могут показаться неубедительными. Тогда придется продолжать развивать восприятие физического мира с позиций концепции опосредованного действия.
И если быть в этом последовательным, то следует подразделять физическую действительность на мир физических объектов и мир физических действий-посредников.
Однако, совершенно очевидно, что подобное разграничение будет иметь субъективный характер. Субъект всегда сможет рассматривать любое действие-посредника как физический объект или наоборот – любой физический объект воспринимать в виде действия-посредника. Получается, что субъект сам решает, что в объективном физическом мире есть объект, а что есть действие.

Здесь следует также напомнить, что действие-посредник для своей реализации в изменениях вынуждено всегда «порождать» свое собственное, но уже непосредственное действие.
А это значит, что непосредственное действие всегда является неизбежным этапом в реализации действия-посредника. Следовательно, потенциальность действия-посредника не временна, а постоянна. Действие-посредник это действие не производящее изменений, — все происходящие изменения всегда вызваны непосредственными действиями реальных физических объектов.

Если рассматривать связь между фактом возникновения “действия-посредника” и фактом существования объекта, на которое это действие направлено, то обнаружить ее практически невозможно.
В этом смысле возникновение действия-посредника спонтанно, самопроизвольно и никак не связано с наличием объекта воздействия.
Для возникновения действия-посредника факт существования объекта на который оно будет направлено не имеет ни какого значения.
Естественно, что реализация обратного действия на такой спонтанно действующий объект со стороны объекта воздействия неопределённа. Противодействие вообще может отсутствовать или, по крайней мере, быть не равным действию. Не случайно, поэтому у “действия-посредника” так мало общего с взаимодействием Ньютона, в котором для каждого действия наличие равного обратного противодействия обязательно.

Непосредственное действие, напротив, немыслимо без существования объекта воздействия, т. к. причины возникновения и реализации непосредственного действия кроются именно в этом объекте. И не просто в объекте воздействия, а конкретно в его противодействии и это положение верно для любого реального действия.
В реальности ни действие, ни противодействие не могут возникнуть друг без друга, поскольку для этого у них нет достаточных оснований. Поэтому, там, где есть реальное действие, (а оно всегда непосредственно), там всегда есть взаимодействие.

В отличие от “действия-посредника” в процессе реализации непосредственного действия нет стадии потенции, оно всегда актуально, и с момента своего возникновения начинает воплощаться в изменении объекта воздействия.
Факт неразрывного единства непосредственных действий друг с другом и с изменениями, в которых они реализуются, позволяет утверждать, что действия вне взаимодействия не существуют.
Действие это не элемент, не часть взаимодействия, а сторона объективно неделимого процесса взаимодействия.
Значит объективно как самостоятельное явление, как отношение между физическими объектами, не только “действие-посредник”, но даже и непосредственное действие не существуют. Следовательно, самый элементарный акт физических отношений это не действие, а непосредственное взаимодействие.

Из вышесказанного следует, что фактически непосредственное действие, понимаемое как самостоятельное явление, как акт отношения между физическими объектами — это абстракция.
Непосредственное действие можно воспринимать в качестве явления, процесса, только вырывая, вычленяя его из объективно неделимого процесса взаимодействия. Поэтому, выполняя мысленно операцию по «расчленению» взаимодействия всегда нужно помнить что, отделение действия от противодействия разрушает объективный процесс взаимодействия. Вследствие этого, исчезают всякие основания для существования самих действий как реалий в любом виде.

Что можно сказать, в связи с положением об абстрактности любого действия, о “действиях-посредниках” в том числе и о «виртуальных»?
О действиях, которые по своему содержанию ничем не отличаются от физических объектов? Очевидно одно – объективно эти «действия» и есть физические объекты, и только в сознании субъекта они могут приобрести статус действия.
Понятно, что при формировании столь отвлеченного восприятия действительности необходимо уже двойное абстрагирование (в сравнении с формированием представлений о непосредственности действий).
Следовательно, понятие «действие-посредник» (опосредованное действие) является не более чем абстракцией абстракции.

Типы опосредованных отношений

Завершая обсуждение дальнодействия в целом и концепции “действия-посредника” в частности, отметим, что реальность опосредованных отношений между физическими объектами не вызывает ни каких сомнений. Просто этот вид отношений ни коим образом не может быть сведен к единичному взаимодействию и тем более к действию.
Отношения между физическими объектами можно условно разделить на три группы. К первой группе относятся все объективно опосредованные отношения между удаленными объектами. Эти отношения между физическими объектами реально опосредованы, но не действиями, а совокупностью или цепью последовательных непосредственных взаимодействий.
Во вторую группу входят все объективно опосредованно-непосредственные отношения. Это те отношения, которые в зависимости от учитываемых обстоятельств субъект может воспринимать двояко.
С учетом одних обстоятельствах они будут выглядеть как отношения первой группы (как объективно опосредованные отношения), а с учетом других — как непосредственные отношения.
В качестве примера рассмотрим процесс происходящий между удаленной звездой и фотопластинкой в телескопе. Этот процесс обычно рассматривается как пример опосредованного воздействия, которого здесь конечно нет. (См. напр.А.Д. Урсул. «Отражение и информация». М.1973 г. с.28).
Итак, есть звезда, ее излучение и фотопластинка в телескопе. Если кванты излучения, которые взаимодействуют с фотопластинкой воспринимать как самостоятельные физические объекты, то есть и их непосредственное взаимодействие, но звезда как физический объект в этом отношении не участвует. Вернее, отношения звезды с любым другим объектом опосредованы актами излучения, распространения и поглощения света.
Если же излучение рассматривать как элемент системы (звезда + излучение), то все посредствующие ранее процессы между объектами (звездой и фотопластинкой) становятся внутренними и уже система (звезда + излучение) непосредственно взаимодействует с фотопластинкой.
Но, еще раз подчеркнем, что удаленный объект (в данном случае звезда), если непосредственно действующие элементы (в данном случае фотоны) не включены в ее содержание, не может оказать никакого реального действия на удаленный от него объект.
Наконец к третьей и, пожалуй, самой многочисленной группе относятся псевдо опосредованные отношения.
К ней в основном принадлежат отношения между объектами микромира, которые согласно концепции “действия-посредника” являются опосредованными.
Именно для объяснения явлений происходящих между реальными объектами микромира в теории дальнодействия и необходимы «виртуальные» частицы – «переносчики» действий. Это ни физические объекты и ни “действия-посредники” (в виде реальных физических объектов), а вымышленные фантомы, «существование» которых должны привести в соответствие наши ошибочные представления об опосредованности процессов происходящих в физическом мире с реальностью.
Можно сказать, что здесь современная физическая теория вплотную подошла к раскрытию внутреннего содержания непосредственных отношений (взаимодействий) между физическими объектами, но в силу сложившихся предрассудков по-прежнему считает их опосредованными отношениями.

Выводы

Подводя итоги, отметим, что проблема выбора основы физической теории между любой концепцией дальнодействия и концепцией непосредственного близкодействия, без сомнений, решается в пользу непосредственного взаимодействия.
Именно непосредственное взаимодействие является тем элементом отношений из совокупности, которых можно «построить» любые другие более сложные отношения между физическими объектами.

Естественно, что отказ от дальнодействующей концепции “действия-посредника” обязательно должен повлечь за собой радикальные изменения в самой физической теории. Неизбежны изменения взглядов на саму природу физических явлений, на движение вообще, на само содержание физических объектов.
Но, в первую очередь, должны измениться представления о структуре непосредственных отношений, о их видах и методах реализации в физической природе.
Таким образом, изменения во взглядах на физическую природу должны быть столь существенны, что речь фактически идет о формировании нового мировосприятия в соответствии с концепцией непосредственного близкодействия. Которую, в общем-то, еще только предстоит разработать.

Общение с автором здесь:  v.gusckow@yandex.ru