それでは、古代ギリシャの科学から始めましょう -アリストテレスとプトレマイオスから。 世界のデバイスは非常にシンプルで論理的でした:
- 地球が位置する宇宙の中心があり、
- すべてのオブジェクトは、「元の場所」をとろうとします。 「重い」オブジェクトの場合、そのような場所は宇宙の中心であり、煙などの場合は空です。 その結果、すべてのオブジェクトはセンターを志向しているため、すべてのオブジェクトが落下します。
このような世界の写真は、当時の観察された事実とあまりにも素朴すぎたり、一貫性が低いとは思わないでください。 その時代の科学者は彼らの観測を完全に解釈することができ、例えば、彼らはすでに地球の球形度を知っていました。 多くの事実-月食がどのように見えるか、異なる都市で同時に太陽の位置が異なること、地平線の存在、観測点の高さによるその変化など。 -これらすべてが、地球がボールであることを理解することを可能にしただけでなく、そのサイズを非常に正確に計算しました。
もちろん、惑星も知られていました。 しかし、何らかの理由で他の空と一緒にではなく、独自のtheirな軌道に沿って移動する星のように。 なぜそうなのか-明確ではありませんでしたが、これは彼らの動きの非常に良いモデルを構築することを妨げませんでした-すべての惑星は地球の周りを円で動き、より小さい直径の球に沿って動きます。 この設計により、これらの惑星の位置をその時のニーズ(ナビゲーションや占星術など)に必要な精度で予測することが可能になりました。 このモデルの説明は、PtolemyのAlmagestで行われました。
そのため、この世界に関する知識とアイデアは、ほぼ千年以上に渡って十分でした。 概して、この知識体系に適合しないような重要なことは世界で何も起こりませんでした。 また、このシステムは、私たちの周りの世界の直感的な考え方と矛盾しないことに注意してください-世界の中心にある静止した地球、すべてがその周りを回転します。
残念ながら、中世では、観測が徐々に蓄積され、測定手順が改善されたため、何らかの理由でこのシステムに適合しなかったという事実が現れました。 惑星の座標を測定する精度を上げると、惑星は「円」の数に沿って移動する必要があり、場合によっては球を交差させる必要がありました。 これ自体はやや「不自然」でしたが、大きな問題はありませんでした。 しかし、ある時点で、コペルニクスの働きのおかげで(この考えは以前に生まれましたが)、世界の中心を太陽に移すという考えが広まり始めました。 その利点は非常に実用的なものでした-たとえば、地心モデルよりも惑星の座標をより簡単に計算することができました。 さらに、プトレマイオス/アリストテレスシステムの場合のように、これらのあいまいな停止や反対方向の移動さえなしに、惑星は「前方のみ」に移動し始めました。
しかし、「実用的な利便性」だけではパラダイムを変えるのに十分ではありません-数十年後に意識の真の革命が起こりました-ティコ・ブラーエによって得られた洗練された天文学データと彼らに解釈を与えることができたケプラーの仕事のおかげです ケプラーは、これらすべてのデータが、太陽が中心にあり、惑星が楕円軌道(より「自然で自然な」円形軌道ではない!)軌道にあり、太陽が楕円の焦点の1つにある(焦点が合っている)モデルに適合することを指摘しました、しかし楕円の幾何学的中心ではない!)。 さらに、彼は惑星運動の他のパターン(集合的に、これらは3つのケプラーの法則です)に気付き、それらの座標をはるかに高い精度で計算できるようになりました。
私はこの部分に特別な注意を向けたいと思います。それは、当時支配していたモデルに適合しない新しいデータの観察と出現のおかげです。そして、これらの新しい事実を一貫して説明できる新しい理論が登場しました。 2番目のポイントは、(何らかの理由で)周囲の世界が完全に直感的でも理想的でもないことが判明したことです-惑星は円を描くように移動せず、地球は中心に位置せず、法自体は「惑星周期の二乗が対応する」軌道の半長軸の立方体のように。」 これはすべて重要ではありませんが、重要なことは何らかの理由で機能することです。
さらに、数十年が経過しました-そして、定性的に新しい数学装置(今日は「積分および微分計算」と呼ばれる)のおかげで、ニュートンは次の一歩を踏み出すことができました-彼は重力が体にどのように作用するかを数学的に説明し、3つのケプラーの法則すべてを導き出すことができました重力の法則の直接的な結果として。 さらに-惑星が互いに引き付けられていることが明らかになったため、これにより、観測された座標と計算された座標との差をさらに最小限に抑えることができました(その間に新しい惑星を開きます!)。
勝利? 最大の勝利。 しかし、長くはない。
繰り返しますが、残念ながら、すべての新しい知識は観察の結果として蓄積されました。 特に、木星の衛星がその影から出た時間の正確な測定値(および何らかの理由で、 あるべき時ではなく、遅れて出てきた)-説明がありませんでした。 しかし、彼らは光が一瞬で移動するのではなく、一定の制限された速度で移動するという考えに至りました(地上の基準では非常に高いとはいえ)。 控えめに言っても、これは奇妙で珍しいことです。それがなぜ必要なのか、直観に反し理解できない。 それ自体は、さらにワイルドで奇妙な事実を見つけることが(強く)後でなかった場合、単なる楽しい事実になります:光の速度は、ソースに対して何らかの速度で移動しても(たとえば、近づいたり、そこから離れたりする場合でも) )! これは常識に反するだけでなく(直感はもちろん)、すでに有効性と汎用性を示しているニュートン力学に直接矛盾しています-宇宙体の動きを研究するとき、橋、エンジンまたは多層の構造を計算するとき建物。
もちろん、ローレンツ、ポアンカレ、アインシュタインの研究のおかげで、これらの現象を説明できるまったく新しい物理学が構築されました。 つまり、私たちの周りの世界は、私たちの日常の経験とは異なる何かを仮定する何らかの「奇妙な」ニュートンの法則に従って機能していると以前考えていた場合(たとえば、動体は常に同じ方向に移動し、 私たちはこれが起こらないこと 、すべての体が自分自身で停止することを知っています)、これらの法則はすでに調和、単純さ、秩序のモデルのように見えます。 なぜそれらを放棄しなければならなかったのですか? 同じ理由で、それらに基づいてなされた結論は、観察された現象と矛盾しています。 そして、「奇妙な」現象が物理学の1つまたは限られた領域で現れた場合。 いいえ、今(異常を観察するためにどこを見るべきかが明らかになったとき)、ほとんどの通常の経験は、綿密な検査で、偽です:
- 質量の恒常性? うそ。 私たちに対して動いている体はより重くなります。
- 異なるイベントの同時性の等価性? うそ。 1つのレポートシステムで同時に発生するイベントは、他のシステムでは発生しません。
- 時の流れの恒常性? うそ。 私たちに対して動いている身体のすべてのプロセスが遅くなります。
そのような効果はまだ奇妙で驚くべきことではないでしょうか? これは、マイクロワールドに関連する現象をまだ考慮していないことを意味します。たとえば、
- ギャップを飛んでいる単一の光子が、それらすべてを同時に通過し、同時にそれ自体に干渉します。 これにより、ある種の不正行為や詐欺行為が発生し、最初の反応は「できません!」ですが、その効果は消えません。
- 静止している粒子は、通常の表現では「座標」を持ちません。 つまり、一般的に。 これと大まかに類似しているのは、粒子が霧であり、宇宙全体に不均一に分布していることを想像しようとする試みです。 このような「霧」の場合、粒子の場合と同様に、その正確な座標に関心を持つことは意味がありません。
- 粒子は互いに変わります。 または、完全に消滅します(完全に安定した電子と完全に安定した陽電子が衝突します。その結果、両方が消滅し、光子が発生します)。 または、「無から」(逆のプロセス、強い電磁場での電子-陽電子のペアの誕生)-保存法則だけが違反されない場合。
- 電磁力と重力に加えて、さらに2つがマイクロワールドで積極的に現れます-強い相互作用(原子核で正に帯電した陽子を保持し、散乱を防ぎます)と弱い、いくつかのタイプの崩壊の原因です。
- ...など、実際には、量子力学的効果は、通常の世界では誰もが慣れている古典的な力学に反するためです。
これは何を持っていますか? いくつかのありふれた考えに。 第一に、特定の物理現象を議論する場合、理論の「常識」や「自然/不自然」に訴える必要はありません。 歴史が示すように、世界の法律はこれらの人間の概念とほとんど共通点がありません。 第二に、科学は特別な種類の宝くじではなく、ソファに横たわっているさまざまな科学者が世界秩序についての考えを提起し(誰もが十分な想像力がある限り)、誰かがノーベル賞の形でジャックポットを破ります。 新しい理論を世界と共有したい場合、いくつかの質問に答える準備をする必要があります。
- 既存の理論が悪い理由(たとえば:そのような現象を説明できない、これらの事実に矛盾する、そのような実験によってサポートされない、など。「彼女から吐き気がある」という議論は受け入れられない)
- 新しい理論が優れているほど(たとえば:理論の結論が実験とより整合している、新しい効果を予測している、または単一モデルの枠組み内で不均一な現象を一般化できるなど)、
- 理論がどのように正確に定式化されるか。 はい、「式」という言葉から。 数式なし-これは、モデルがなく、写真の数(美しい写真も!)がないことを意味します。この状況は変わります。 プトレマイオスの天体力学、ニュートン、相対論的、または例えば電気力学-それらはすべて、式の言語への翻訳に適しています。なぜあなたの理論はこれをしないのですか?