- 35-
2.2. Физические инварианты.
Прежде чем приступать к рассмотрению отдельных явлений и их совокупности, необходимо определить физические инварианты - величины, физически неизменные для всех условий и явлений.
Как известно, результатом любого эксперимента являются соотношения между физическими величинами. В зависимости от того, какие из этих величин являются или приняты постоянными, независимыми инвариантами, остальные величины, связанные с первыми соотношениями, полученными в эксперименте, оказываются переменными.
В некоторых случаях выводы из подобных соотношений оказттваются столь важными, что оказывают существенное воздействие на развитие всего естествознания.
Так, в результате экспериментов по определению массы частицы при приближении ее скорости к скорости света получается сложная зависимость, связывающая напряженность поля конденсатора и напряженность магнитного поля, через которые пролетает частица, с ее зарядом, скоростю полета, радиусом кривизны траектории и массой [8, с. 175] . Принятие в качестве инвариантов величин напряженностей полей и заряда частицы приводит к выводу об изменчивости массы. Однако^ если считать инвариантом массу, то та же зависимость может быть интерпретирована как обнаружение зависимости величины заряда от скорости, на что было указано В.Бушем [9] . Учитывая, что при приближении скорости частицы к скорости света -скорости распространения электрического поля взаимодействие между частицей и полем должно уменьшаться /по аналогии с ротором асинхронного двигателя, движущемся в бегущем магнитном поле/, то та же зависимость должна трактоваться как зависимость коэффициента взаимодействия между заряженной частицей и полем при неизменности и заряда, и массы. Могут быть и иные интерпретации этой зависимости.
Из изложенного видно, что к выбору инвариантов нужно относиться с большой осторожностью. В связи с возможностью произвола в выборе инвариантов необходима разработка методологических основ данного вопроса. Рассмотрим основные требования, предъявляемые к общим физическим инвариантам.
Очевидно, что на роль общих физических инвариантов могут претендовать лишь такие физические величины, которые присущи абсолютно всем физическим явлениям и так или иначе проявляются существенным образом в любых формах строения материи на любом ее уровне при любых видах взаимодействий. Эти величины должны при
- 36 -
сутствовать на уровне деления материи на предметы и вещества, на молекулы, атомы, элементарные частицы, а также на уровне планет, звезд, галактик и Вселенной в целом. Это требование необходимо, так как основой каждого макропроцесса является соответствующий микропроцесс, обуславливающий собой закономерности макропроцесса. Единство природы заставляет и для микромира, и для макромира искать общие инварианты, относительно которых и можно оценивать другие величины, присутствующие в процессах, явлениях и экспериментах.
Этот подход заставляет искать, таким образам, общие физические инварианты только среди величин, существующих на любом уровне материи и существенных для любых явлений.
С этих позиций такая величина, например, как электрический заряд, не может выступать в качестве общего физического инварианта, поскольку эта категория, реально существующая в микромире, не проявляется существенным образом на уровне деления материи на молекулы, вещества, звезды, галактики. Во всяком случае, наличие зарядов на более высокой ступени организации материи, нежели элементарные частицы, несущественны для многих форм материи, физических явлений и взаимодействий. Мало того, даже на уровне элементарных частиц категория электрического заряда не всегда играет существенную роль, поскольку имеются частицы, у которых заряд отсутствует.
По тем же причинам в качестве общих физических инвариантов не могут выступать характеристики отдельных физических явлений или отдельных форм материи, например, характеристики фотонов света /постоянство формы фотона, постоянство скорости его движения, прямолинейность распространения и т.п./.
Рассматривая наиболее общие характеристики материи на любых уровнях ее деления, можно утверждать, что для всех этих уровней имеется только четыре действительно общих физических категории. Этими категориями являются:
- собственно материя;
- пространство;
- время;
- движение материи в пространстве и во времени.
В самом деле, о любом происходящем явлении можно говорить только в связи с тем, что это явление происходит с материей, а не независимо от нее, в пространстве и во времени, что само по себе уже
означает движение материи.
Поскольку категории материи, пространства, времени и движения справедливы на всех уровнях деления материи, начиная от Вселенной