Глушко В.П, Глушко Вл.Вл, Глушко Вит.Вл.
Просчёты в развитии физической науки
как причина современного глобального кризиса земной цивилизации.
Предисловие.
Человек одновременно живёт в двух мирах: в мире Естественной природы, которая существует сама по себе, и в Искусственном мире, который человек создаёт сам.  Естественная природа самодостаточна и не зависит от человека. Тогда как Искусственной мир человек творит своими руками: от микроскопических ячеек памяти микрочипов, до городов-мегаполисов со всем их техническим наполнением. Если человек не будет поддерживать существование Искусственного мира, то он довольно быстро исчезнет с лика нашей планеты.
Искусственный мир – это сплошь одни изобретения, то есть это всё то, что природа не может создавать сама. Ракеты, самолёты, компьютеры, микроволновые печи, заводы, города и т.п. не выбрасываются из жерл вулканов, не растут на деревьях и не падают  с небес, как «манна небесная» – всё это творчество разума человека.
В основании творчества человека лежат знания об обустройстве Естественного мира, выраженные в форме сведений о явлениях, свойствах и закономерностях природы. Только с помощью этой информации человек смог и может заставить природу работать на себя и сосуществовать с нею в гармоническом единстве.
В воображении человека природа отображена в виде всевозможных моделей её устройства. По определению, модель – это упрощённое представление реального устройства и протекающих в нем процессов(явлений). Моделей мироздания много, каждая из которых по-своему отображает внутреннюю суть природы (сравните модель мира, которую рисовал в своём воображении Птолемей, с моделью на основе общей теория относительности Эйнштейна).
Наглядно-представимые модели не только качественно описывают структуру объекта и движение тел, из которых он состоит (внутренние процессы), но делают это количественно, посредством формулировок законов и закономерностей. Они носят название «физических» моделей.  Этот путь познания лежит через понимание сути явлений, в основании которой всегда находится конкретная модель природного феномена, созданная воображением и интуицией исследователя. Выбор между моделями, с целью нахождения наиболее адекватно отображающей природу, делается на основе наблюдений или прямых экспериментов. Лишь только эмпирический опыт, открывающий физическую реальность, в силу своей аподиктической достоверности (неопровержимости), не требует доказательств.
Наряду с «физическими» моделями есть и «математические», которые представляют собой совокупность взаимосвязанных математических и формально-логических выражений (уравнений), отображающих ту же самую природу (явление), что и в физических моделях, но на своём особом «математическом» языке. Их возникновение связано с возможностью измерения и необходимостью количественного расчёта параметров процессов и движений тел, описываемых  физической моделью. Математические  модели называются теориями. Теорий, отображающих картину мироздания, так же много, как и физических моделей.
Поскольку любые уравнения отображают собой всегда какой-то конкретный физический процесс (явление), то за любой математической теорией всегда стоит строго определённая физическая модель.
С момента введения в физику понятий, не имеющих конкретного наглядного представления, так называемых физических абстракций, от разработки физических моделей отказались. Например, такие понятия, как: «поле», «фотон», «виртуальная частица», «энтропия» и т.п. – все они являются физическими абстракциями. Это время полной математизации теоретической физики, поскольку, алгебре всё равно, что стоит за её символами.
Критерием правдоподобности математической модели, в отображении природных реалий, является строгость использования (соблюдения) математического формализма, применённого при доказательстве теорем (выводов теории). Но, тем не менее, «истинность» математической модели, выраженная через вероятность соответствия её с реальностью, определяется через сравнение выводов (теорем) с наблюдением или экспериментом. Лишь только они(наблюдения и эксперимент) автореферентны самой природе (эксперимент, как фрагмент природы).
Таким образом за последние 70 лет в теоретической физике стала доминировать математика и она   полностью отошла от физических модельных представлений природных явлений. Появилось мнение, что природа не обязана быть нам понятной, а поэтому физика должна описывать явления, а не объяснять их. К сожалению, в последнее время этот тезис стал доминирующим в познании природы, сводящий поиск нового знания к отыскиванию только подходящей аксиоматики с соответствующим математическим формализмом. При этом теории, полученные «жонглированием» символами и оторванные от глубинной понятийной базы, обречены на своё дедуктивное развитие (с помощью автоматического использования математического формализма), без малейшего намерения найти суть природного явления (смысл применённого формализма), обосновать и объяснить выведенные теоремы (математические феномены).
Только поэтому удивительные физические эффекты, открытые на кончике пера физика-теоретика (а, по сути, математика), так и остаются не понятыми (без наглядного представления механизма природного явления, т.е. его сути). А это привело к тому, что от специальной теории относительности бессмысленно требовать объяснений, каким образом (или как) происходят: сокращение линейных размеров тел и увеличение их массы, или замедление времени. Всё это остаётся скрытым за феноменализмом математики.
Отсутствие физических моделей явлений существенно снижает эффективность поиска нового знания. С одной стороны, это полностью прерывает связь между предыдущим знанием и новым, так как физическая абстракция не имеет наглядного представления в базе фактов предшествующего знания. А эта база является основой физического воображения человека. А с другой стороны, это приводит к трудностям по использованию нового знания прикладными науками, которые полномасштабно используют аналогию в конструкциях разрабатываемых ими устройств.
Другой путь познания, который был помянут выше, лежит через физические модели, через понимание и физическую интуицию. Но годятся ли наше воображение и интуиция, опирающиеся на предшествующий реалистический опыт, для понимания достижений современной теоретической физики, таких как, например,специальная и общая теории относительности или квантовая механика?
Даже на первый взгляд ответ на вопрос будет положительный, поскольку физики никогда не задумывались над проблемой наличия у этих теорий своих физических моделей. Действительно, с момента становления теорий в физике утвердилось ложное мнение, принижающее возможности воображения человека. Что ему (воображению) будто бы «не по зубам» глубинная реальность природы, которая несоизмерима с обыденным житейским опытом человека. Но, если этому мнению противопоставить «картинки» многомерности пространства, созданной для объединения всех сил природы (до 26 измерений в теории струн),  или «кротовые дыры» в пространстве с замедлением времени и т.п., то становится ясным, что мы немного поторопились, объявив эти теории таинственными феноменами современности, далёкими от представления в воображении человека.
Человеческое воображение намного мощнее и безграничное, чем декларируется сейчас (будто бы релятивизм понимают всего лишь единицы, из многомиллионной армии учёных) и оно без особого труда может понять и оценить значимость этих теорий. Теорий, представленных современной пропагандой науки, в качестве непреходящих истин в последней инстанции, эпохальных на все времена. При этом забывается, что сама наука развивается и на смену одним идеям, приходят другие. На смену модели вселенной Птолемея пришла модель Коперника, а следом потрясающая воображение современная астрофизическая модель вселенной. Не следует забывать тот факт, что идею теплорода сменила идея молекулярно-кинетической теории тепла, так и идею релятивизма в своё время сменит другая более прогрессивная идея.
Этого мнения придерживаются многие исследователи, которые полагают, что за указанными математическими теориями стоят вполне конкретные физические модели, которые могут как совпадать, так и не совпадать с природной реальностью. При этом полагают, что за релятивистскими «чудесами» этих теорий кроется нечто простое и понятное, лежащее, буквально, на поверхности и именно поэтому постоянно ускользающее от нашего взора.
В настоящее время современная физика, практически всецело, занята построением единой теории взаимодействий. Такую теорию ещё называют Теорией Великого Объединения. Именно на решение этой задачи тратятся огромные средства и человеческие ресурсы земной цивилизации. Но насколько соответствуют приложенные усилия чаяниям всех людей планеты? Предположим, что вожделенная теория будет построена и физики-теоретики преодолеют все трудности и свяжут воедино квантовую механику и теорию гравитации. А десятки тысяч экспериментаторов и инженеров, с помощью опытов на Большом адроном коллайдере (эксперимента, колоссальнейшего по финансовым затратам и использованию научного потенциала человечества), подтвердят это и всё-таки найдут «частицу Бога» – бозон Хиггса. Но при этом насколько понятнее станет мир, в котором мы живём, и как практически этим фактом может воспользоваться человечество при решении сегодняшних проблем цивилизации?
Указанные трудности с разработкой физических моделей природных явлений привели современную физическую науку к кризису. Кризис выразился в том, что, например, за последние 70 лет физика не открыла   ни одного нового источника энергии, новых способов передвижения в пустом космическом пространстве, новых средств связи или способов управления свойствами материальных тел. Иными словами, она  не предложила техническим наукам никакого нового знания о законах, явлениях и свойствах  природы, которые они бы использовали для  разработки новой техники.
Современный колоссальный прогресс в сфере компьютерной техники и радиосвязи, который произошёл практически на глазах одного поколения людей, это бесспорная заслуга технических наук, но не физики. Успех связан с разработкой технологий полупроводников, то есть физической идеи почти 100 летней давности. Настоящая работа содержит ретроспективный анализ особенностей развития современной физической науки и используемых ею методов поиска нового знания о природе, с целью нахождения путей выхода из сложившегося кризисного состояния, в котором находится физика.
Общественное производство и естествознание.
Анализ оснований современного глобального кризиса, который выразился в остром дефиците энергии, пресной воды, пищи, в ухудшении экологии человека и планеты, в нарастании социальной напряжённости, сбоях мировой валютно-денежной системы и т.п., показывает, что его единственной причиной является экспоненциальный рост численности Человечества. За прошедшие 100 лет численность населения планеты увеличилась в 7 раз: примерно, с 1 до 7 миллиардов человек. При столь высоком темпе роста числа людей, общественное производство товаров потребления (промышленность и сельское хозяйство), не успевающее за ним в своём развитии,  уже не может обеспечить каждого человека всем необходимым для его нормальной жизни.  Диспропорция между темпом роста числа людей и темпом роста общественного производства  представляет собой внешнюю хорошо видимую сторону (причину) кризиса. Тогда как теневая (невидимая) сторона кризиса, но которая как раз является его основной причиной, заключается в другом.
Политологи, экономисты, руководители производств отмечают, что отставание роста объёма производства товаров потребления объясняется острым недостатком электрической энергии, поскольку само производство находится в прямо пропорциональной зависимости от  количества электроэнергии, вырабатываемой на душу населения планеты. На современном этапе развития Человечества именно электроэнергия участвует в создании всех благ земной цивилизации.
Хотя величина вырабатываемой электроэнергии и растёт с каждым годом, но её темпы роста в разы меньше темпов роста населения.  Существующая сейчас  удельная выработка электроэнергии на планете недостаточна для того, чтобы сделать жизнь людей достойной звания Человека. Иными словами, чтобы устранить диспропорцию между реальной  выработкой  энергии и необходимой,  нужно в разы увеличивать количество электрических станций. Это один из возможных путей выхода Человечества из возникшего глобального кризиса, который альтернативен идеям Мальтуса.
Данные энергетической комиссии ЮНЕСКО указывают на то, что рост энергетической мощности Человечества сдерживается конечностью ресурсов органического топлива на планете, необходимого для функционирования электростанций. Иными словами современное производство электроэнергии, а, следовательно, и энергетика ближайшего будущего, ограничены реальными запасами вещества первичных источников энергии (угля, нефти, газа, ядерного горючего и т.п.). Таким образом, внутренняя или «невидимая» сторона глобального кризиса, по своей сути, сокрыта в остром недостатке первичных источников энергии.
При этом необходимо отметить, что в настоящее время все надежды будущей энергетики связаны с разработкой и созданием термоядерного реактора. Этот реактор – пока  единственная надежда Человечества продолжить своё экспоненциальное развитие мирным путём.  Надежда зиждется   на  научном факте, что в 1 литре любой воды, содержится примерно 150 миллиграмм тяжёлой воды, которая является топливом для термоядерного реактора. Энергия «сжигания» этого, по сути, мизерного количества вещества (по отношению к литру),  эквивалентна энергии, содержащейся в 300 литрах бензина. Знание того, что на планете имеется 300 океанов бензина, стимулирует поиск решения неподатливой задачи обуздания термоядерной реакции.
Более 50 лет развитые страны планеты пытались самостоятельно решить эту проблему, но потерпев неудачу, объединили свои усилия в реализации проекта по созданию международного экспериментального термоядерного реактора ITER (ИТЭР). Однако и сейчас нет никакой уверенности в том, что в будущем термоядерный реактор всё же будет создан и даст энергию, поскольку научные идеи, лежащие в основании его конструкции, остались те же, что и 50 лет назад.  Проблема с дефицитом энергии очень остра, поскольку других источников энергии, кроме «термоядерной энергетики», физическая наука реально предложить сейчас пока не может.
Пытаясь найти выход из острейшей ситуации с дефицитом энергии, прикладные (инженерные) науки в наши дни, кроме термоядерного реактора, разрабатывают так называемую «нетрадиционную энергетику» (иногда называя её «экологически чистой»). К ней относится: гидроэнергетика, ветровая энергетика, приливная и волновая энергетика морей, прямого преобразования солнечного света и т.д. По своей сути, это всё та же опосредованная энергия солнца. Но и она, в принципе, не решает проблему, поскольку данную энергию надо «собирать» по поверхности планеты. К тому же, она сезонна и зависит от времени суток, а масштабы использования находятся в противоречии с принципами экологии планеты в целом. Например, глобальное применение ветроэнергетики скажется на циркуляции атмосферы планеты, что, вне всяких сомнений, приведёт к изменению потоков тепла, водяного пара, миграции микроорганизмов по поверхности планеты, последствия от которых непредсказуемы.
Казалось бы, что проще всего можно было бы использовать прямое преобразование солнечного света в электроэнергию. Но если учитывать, что суточное и сезонное изменение мощности этого источника требует строительства мощных накопителей электрической энергии, то одно только это обстоятельство сводит на нет весь оптимизм данного решения энергетической проблемы. Действительно, невозможно даже представить (а не то, чтобы выполнить в металле) электрическую аккумуляторную станцию для крупного мегаполиса (например, Москвы), дающую ему энергию по ночам, да и ещё зимой (которая была накоплена днём и летом, когда она в изобилии). То есть тогда, когда нет  солнечного света, а энергия нужна как раз именно в это время. Выявлены и многие другие негативные моменты нетрадиционной энергетики.
Тогда как промышленности нужны сосредоточенные (компактные) источники энергии огромной мощности, подобные современным атомным станциям. Но их нет, поскольку физическая наука за последние 50 – 60 лет не сделала ни одного открытия в области изучения свойств, явлений и закономерностей природы, которые легли бы в основание создания таких устройств. А поскольку у физиков нет новых знаний о природе, то и у инженеров нет новых источников энергии.
Экономисты, социологи, политики, учёные и общественные деятели твёрдо убеждены в том, что только рост производства электрической энергии, превышающий или хотя бы пропорциональный росту численности человечества, полностью сделал бы невозможным нагрянувший, казалось бы, что ниоткуда, глобальный кризис, с его упомянутыми выше компонентами.
Таким образом, как логическое следствие из приведённых выше фактов, получаем, что не столько хорошо видимый рост численности населения планеты является основой причиной глобального кризиса современного Человечества, а сколько ею оказывается неэффективная работа современной физической науки.
Кризис современной физической науки выражен не только в отсутствии открытий в области энергетики, но и в других областях этой науки, сдерживая развитие соответствующей техники. В качестве доказательства сделанного утверждения достаточно привести такой пример. Сегодняшнее соотношение «планета – человечество» указывает на то, что экспоненциальный рост численности человечества воспринимается как зло, с которым надо бороться, искусственно ограничивая прирост населения. Экономисты твёрдо убеждены в том, что 10 миллиардов людей – это то, что может «выдержать» наша планета, но не более. При сегодняшнем темпе прироста человечества указанный рубеж будет достигнут уже в 2020 году.Только осознав данную тенденцию, понимаешь, что наша планета очень маленькая. И как Человечеству быть дальше?
Всматриваясь в звёздное небо, в эту громаду безграничного космоса, с его бесчисленным сонмом звёзд и кружащих вокруг них планет, предполагаешь, что среди них возможно есть такие же, как наша Земля. И всю эту «целину» не столько можно, а сколько уже нужно включать в оборот жизни Человечества. А начинать надо с планет нашей Солнечной системы. Иначе, хотим мы того или не хотим, но такой рост всё возрастающей численности человечества неминуемо погубит и планету и саму земную цивилизацию. Надо расселяться в космос, а при этих обстоятельствах людей уже будет просто не хватать. И сегодняшняя отрицательная ситуация с численностью Человечества изменится на обратную.
Но можно ли это сделать с помощью ракетной техники? Конечно же, нет!  Действительно, ракетному способу перемещения в пустом пространстве присущи два принципиально неустранимых недостатка, которые ограничивают его применение даже уже сейчас, на самом первом этапе освоения Космоса Человечеством. К ним относится:
  • Низкое значение коэффициента полезного действия (КПД) ракеты, как системы преобразования энергии топлива, запасённого на борту космического аппарата, в его кинетическую энергию движения.
  • Поскольку для получения тяги необходимо отбрасывать «рабочее тело» (без этого ракетное движение попросту невозможно), то оно в необходимом количестве должно быть запасено на борту космического аппарата.
  • Только поэтому создаются гигантские ракеты, у которых полезная нагрузка (космический корабль) составляет всего единицы процентов от их стартовой массы. Так, для выведения космического аппарата на круговую орбиту вокруг Земли высотой в 300 – 500 км, она составит примерно 5%, а для полёта к Юпитеру – 0,03%.( см. числа Циолковского). Только этим объясняется громадный вес ракетных систем на стартовом столе: у «Энергии» – 2000 тонн при весе корабля около 100 тонн, у «Шаттла» – 2750 тонн и 135 тонн соответственно. Они, образно говоря, представляют собой современных «технических динозавров».
    Согласно расчётам, для осуществления экспедиции к ближайшим звёздам (Проксима Центавра, Альфа Центавра, звезда Барнарда, расположенным на расстоянии примерно в 4,23 светового года), в разумный промежуток времени путешествия (длительность полёта в один конец равна 60 годам – 30 лет разгон и 30 лет торможение,  с ускорением в 1g) масса «рабочего тела» ракеты станет сравнима с массой всей Солнечной системы. О КПД здесь и говорить не приходиться, поскольку он ничтожно мал, в целом около 10-30 %. Если же, в силу традиции, как делается сейчас, лететь по инерции, разогнавшись до 3 космической скорости, то полёт только туда будет длиться около 100 тысяч лет.
    Поэтому, несмотря на все громадные успехи уже достигнутые технической космонавтикой, приходиться констатировать, что перспектив у современной ракетной техники для полётов внутри Солнечной системы, не говоря уже о межзвёздных путешествиях, нет вовсе. Так, пилотируемый полёт на Марс (время движения корабля по инерции в один конец превышает 1 год), хотя и оказывается на грани технически реализуемых при современном уровне развития космической техники, но в тоже время – за чертой экономически допустимых на эти цели затрат. Для организации удачной экспедиции на Марс (с вероятностью возвращения в 93%) необходимо задействовать ресурсы всего Человечества. Хотя космонавты космических держав готовы рисковать и сейчас, когда вероятность возвращения значительно меньше 50%.
    Если же с помощью ракеты невозможно достичь даже ближайших звёзд, а так же учитывая то, что диаметр нашей Галактики «Млечный путь» составляет 100 000 световых лет, то на что мы можем рассчитывать, говоря о галактических полётах?? Как преодолеть эти громадные расстояния межзвёздной пустоты?
    Физика сейчас не может дать ответ на этот вопрос. В её копилке знаний о природе нет ни одного явления, закономерности или свойства материи,  которые можно было бы положить в основание новой технологии передвижения в пустом космической  пространстве. А почему нет?! С чем связана неэффективная работа физиков, которые, со времён Кибальчича и Циолковского (почти 100 лет молчания),  не предложили ничего нового, что способствовало бы развитию техники передвижения в пустом пространстве.
    А вот другой, не менее показательный пример, ярко иллюстрирующий кризисное состояние физической науки. Масштабы Вселенной невообразимы в человеческом сознании, а поэтому их характеризуют только числами. Расстояние до ближайшей к нам звезды свет (или радиоволна) преодолевает за 4,2 года. Диаметр нашей Галактики – 100 000 световых лет. До ближайшей галактики «Туманность Андромеды» расстояние примерно 2,5 миллиона световых лет, тогда как наблюдаемая вселенная простирается до расстояний примерно в 13 – 15 миллиардов световых лет. Представить себе такие масштабы просто невозможно.
    И именно здесь возникает вопрос, а каким образом цивилизации инопланетных разумных существ могут вести диалог между собой на таких невообразимо огромных  расстояниях? Сомневаться в том, что Человечество не одиноко во Вселенной, не приходится, поскольку звёздное небо искрится мириадами звёзд, которые могут быть центрами планетных систем. С трудом верится, что цивилизации для связи между собой используют только радиосигналы (или свет), обладающие самой большой скоростью (предельной), которая разрешена теорией относительности. Действительно, в этом случае промежуток времени между посылкой радиосигнала братьям по разуму и его приёмом, будет равняться сотням десятков, а то и  тысячам лет. И то при условии, если братья являются нашими соседями по галактике. А если они живут в другой галактике, то промежутки времени будут измеряться миллионами лет.
    Конечно же нет! Для космической связи такой носитель сигнала слишком тихоходен. Но согласно специальной теории относительности свет обладает максимальной скоростью передачи информации и она (теория) накладывает запрет на любую другую скорость сигнала, которая превышает её. Неужели природа устроена так, что цивилизации в принципе лишены общения друг с другом?
    Видимо всё же нет. Действительно, радио, как средство самой быстрой связи, на нашей планете появилось чуть больше 100 лет назад, но каких грандиозных успехов радиотехника достигла к нашим дням. А как эта отрасль техники будет выглядеть через следующие 100 лет? Ответ на этот вопрос воображение не подскажет, даже если представить, что другие звёздные цивилизации зародились раньше нашей, земной, скажем на 100 или 1000 лет, но с нашим темпом развития науки и техники.
    Для Вселенной в целом и миллион лет для такого события вполне допустим, причём, с огромной долей вероятности. О грандиозности их средств связи в ответ на поставленный вопрос мы можем лишь только  «ахать»! Нет сомнения в том, что цивилизации общаются между собой, но не с помощью электромагнитных волн (только поэтому мы их не слышим). Но тогда как? Современная физика молчит, оправдывая себя кивком на запрет Эйнштейна. А вот почему молчит? Ответ на этот вопрос также является целью настоящей работы.
    Анализ способов получения нового знания об обустройстве природы.
    Ретроспективный анализ возможных причин низкой эффективности работы физической науки указывает на следующие обстоятельства.  В физике за последние сто лет произошёл постепенный переход от одного способа поиска нового знания к другому. Первый (предшествующий) способ назовём «методом аналогии», а другой (современный) – «методом математической гипотезы».
    Метод аналогии основан на изучении новых явлений природы посредством разработки их «внутренних механизмов» или так называемых «физических моделей» явлений, которые трансформируют причины явлений в их следствия. Действительно, между причиной и следствием действует (происходит) вполне определённый физический процесс, превращающий начальные условия явления в конечный результат его действия (следствия). Знание о том, каким образом это происходит,  представляет собой суть явления или работу физической модели. Явление считается изученным (понятым) только тогда, когда известен его внутренний механизм (суть).
    Действительно, явление предстаёт перед исследователем только своими внешними признаками. А то, как природа переводит (трансформирует) причины (начальные условия, при которых явление возникает и начинает действовать) в следствия (результат действия явления) скрыто от его глаз. Чтобы понять «внутренний механизм» явления, строится его физическая модель, работа которой представляет собой суть явления.
    Что собой представляет физическая модель явления, можно показать на следующем примере. В воображении человека окружающая его природа отображена в виде существования различных форм материи, находящейся в непрерывном движении. Эти данные берутся из наблюдений за миром природы, окружающим человека. Причём, перемещение и трансформация форм материальных тел не хаотичные, а упорядоченные, ведущие к беспрерывному изменению наблюдаемой архитектуры природы, которая усложняется. Простые формы материи и виды движения преобразуются в более сложные. Изменения происходят на всех уровнях организации материи: от уровня микрокосмоса до уровня макрокосмоса. При этом отмечается, что наблюдаемая материя вселенной строго разграничена на две особые формы своей организации: на неживую и живую материю. Причём, наиболее быстро эволюционирует мир живой материи.
    Для объяснения наблюдаемых фактов предлагалась следующая физическая модель, которая была выработана современной физической наукой. В воображаемой картине мироустройства произошёл «Большой взрыв», который породил физические поля и вещественную часть материи – элементарные частицы. Поля и элементарные частицы заполнили всю вселенную, пространство которой тоже было образовано при этом же взрыве. Элементарные частицы впоследствии объединились в водородный газ. По сути, произошло рождение нашего мира из некой «точки сингулярности». Пространство этого мира, за счёт энергии «Большого взрыва», «раздувается» как мыльный пузырь, а масса родившейся материи остаётся неизменной и она неподвижна относительно пространства, растущего в объёме.
    Иными словами, расстояние между обособленными частями материи, например, галактиками, увеличивается, но сама материя неподвижна относительно расширяющегося пространства. При этом расширении размеры самих галактик остаются неизменными (пока необъяснённая особенность данной модели). Явление красного межгалактического смещения спектральных линий света, идущего от далёких галактик, современная физика рассматривает именно с этих позиций, т.е. с позиции отсутствия движения галактик относительно пространства. Но не как кинематическое (механическое) перемещение (движение) звёзд относительно пространства, что свойственно эффекту Доплера для источника волн, движущегося относительно среды волнового процесса. Это одна из ключевых особенностей модели Большого взрыва вселенной, которая довольно просто совмещает в себе «сверхсветовые скорости» разбегания галактик, вычисленные по величине сдвига спектральных линий, с положением специальной теории относительности, ограничивающим скорость движения любых материальных объектов в пространстве, скоростью света.
    В описываемой модели водород, образовавшийся из элементарных частиц, под действием гравитационного поля, постепенно, в течении миллиардов лет, стягивается в звёзды, этакие своеобразные фабрики химических элементов вещества Вселенной. В звёздах водород в ядерных реакциях перерабатывается во все известные вещества, отображённых в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. В конце цикла своего развития звёзды взрываются и разбрасывают вещество в ближайшее к ним пространство. Из этого вещества образуются планетные системы, а остатки материи вновь стягиваются в звезды. И в тоже время звёзды являются структурными единицами галактик, которые образуют всю видимую бесконечную вселенную.
    Представленная физическая модель (как следствие развития идей общей теории относительности) объясняет внутреннее устройство мироздания, причину движения материи и последовательность смены форм её существования, представляемую в виде понятия «время», которое отсчитывается от момента Большого взрыва.
    Но данная модель не объясняет самой сути понятия «времени», как некой объективно существующей сущности, не сводимой к свойству памяти человека (или аналогичному феномену в неживой природе). Действительно, описанное выше движение материи в пространстве, совершаемое под действием сил инерции и гравитации, которое приводило к образованию определённой архитектуры вселенной, было отождествлено с понятием «время».
    Изменение местоположения любых обособленных объектов природы, вследствие их движения, физически (в реальности) может фиксироваться или в памяти человека, или на видеоплёнке (как последовательная смена кадров), или каким-либо иным способом. Но, как бы то не было, эта фиксация ассоциирует с предположением о сохранении где-то информации о последовательной смене положений рассматриваемых объектов в пространстве. Эта последовательность и определяет собой понятие времени.
    Под это понятие подпадает и монотонное однонаправленное изменение структурных уровней организации материи (взаимопревращений), происходящее от момента взрыва до наблюдаемой сейчас вселенной. Таким образом в этой модели мироустройства суть времени связана с хранением информации о последовательности местоположения тел в пространстве, которая может осуществляться средствами, подобными памяти человека.
    Причём, наблюдаемая последовательность положений и состояний, связанных с перемещением и трансформацией материальных тел, является не хаотичной, а упорядоченной (из предшествующего движения следует последующее), ведущее к беспрерывному изменению наблюдаемой космической архитектуры материи, которая усложняется. Усложнения (изменения) происходят на всех уровнях организации материи: от уровня микрокосмоса до уровня макрокосмоса.
    Из анализа наблюдений за эволюцией (изменениями) материи вытекают следующие качества времени. Единица измерения времени (секунда, час, сутки, год) определяется сопоставлением с любым периодическим процессом, взятым за эталон (например, годовое вращение Земли вокруг Солнца, или её суточное вращение вокруг своей оси, или период волны излучения водородного мазера). Поэтому точку отсчёта шкалы времени (ноль шкалы) можно сдвигать как угодно в любую сторону, перемещая её в прошлое или будущее. Однако, процесс изменения материи во времени и процесс сохранения информации об этом, это есть ни что иное, как два независимых друг от друга процесса, происходящих параллельно друг другу. Тогда как, помимо этой идеи, существует ещё одна мысль, что время нечто большее, чем «память» о прошедших событиях. Идея заключается в утверждении, что время, как некий реальный природный фактор, управляет изменениями, происходящими в самой материи.
    Иными словами, наблюдаемое непрерывное усложнение мира материи в целом заставляет под этим внешним проявлением подразумевать уже некую гипотетическую функцию самой природы.  К этому выводу подталкивает тот факт, что пространство, которое сразу же после взрыва было равномерно заполнено полями и материей (а однородная система с хаотическим движением материи имеет максимум энтропии), но под действием гравитации и инерционного движения материя начинает постепенно трансформироваться в наблюдаемую «упорядоченную» вселенную, со своей структурой-архитектурой, в которой возникает жизнь и разум, то есть ещё более «упорядоченная» форма существования материи (а это уже минимум энтропии). Такое стремление от максимума энтропии к её минимуму, согласно термодинамике, в принципе невозможно.
    Появилась другая модель времени. В ней с понятием времени стали связывать глубинные изменения, происходящие в самой основе природы, в так называемом «универсуме», из которого состоит вещественная материя, физические поля и само пространство. Таким образом, универсум – это не только основания вещественной части природы, её более глубинный уровень, но и основа самого пространства, то есть то, из чего оно состоит.
    Иными словами, универсум – это всё то, что подразумевается под природой в целом, самый глубинный уровень её организации. В предложенной картине мироздания различные формы существования материи, пространство и время – это всё формы существования универсума.
    Уточним понятие «время» в этой модели. В ней каждому мгновению времени соответствует строго одно определённое состояние универсума. В следующее мгновение внутренние свойства универсума изменяются, они (свойства) уже иные, а, по сути, при этом изменяются свойства всей природы. Это изменение и есть ход времени. Таким образом, каждое конкретное свойство универсума и есть каждое конкретное значение времени.
    Такая физическая модель времени регламентирует уже иные проявления свойств у времени. Согласно этой модели природа миллион лет назад имела иные свойства, чем сейчас, а, следовательно, и в будущем её свойства будут отличатся от нынешних. Только поэтому шкалу времени сдвигать нельзя, хотя для человека и всей материи в целом, время будет однородно.
    Утверждение об однородности времени связано не с тем, что будто бы имеется (или известен) какой-то внешний временной процесс, с которым можно сравнивать скорость процесса изменения универсума и, тем самым, выявлять равномерность (или изменчивость) изменения скорости процесса, происходящего в универсуме, во все эпохи существования вселенной. Нет, такой внешний процесс (отождествляемый с внешним временем) неизвестен.
    А поскольку его нет, то любое изменение скорости процесса в универсуме сравнить не с чем, то течение времени будет считаться равномерным. И даже, если это имеет место, то на все периодические процессы, происходящие с материей в природе, эти вариации скорости процесса, происходящего в универсуме, будут сказываться синхронно, и для наблюдателя это факт останется принципиально не наблюдаемым. Даже если процесс в универсуме замрёт на миллион лет, то и это останется за границами  авансцены природы.  В этом представлении время абсолютно и едино для всей природы в целом, как это и декларировалось когда-то Ньютоном. Изменение универсума и время есть синонимы.
    У времени (у процесса изменения свойств универсума) есть причина, которая как «заведённая пружина» является движущей силой как эволюции материи, так и движения всех её форм.  Например, именно по этой причине происходит движение по инерции всех вещественных тел в пространстве (частиц, планет, звёзд и галактик).
    Изложенное выше есть небольшой штрих в картине мироздания, который представляет собой одну из возможных моделей устройства природы, связанных с понятием «время».  По определению, модель – это упрощённое представление реального устройства и протекающих в нем процессов (явлений).  Моделей мироздания много, каждая из которых по-своему отображает внутреннюю суть природы (сравните с моделью, которую представляет собой частная теория относительности, где время не однородно и относительно). Такие наглядно-представимые модели, которые качественно описывают внутренние процессы и движение тел, носят название «физических» моделей. Выбор между моделями, с целью нахождения наиболее адекватно отображающей природу, делается на основе наблюдений или прямых экспериментов (верификацией). Заметим, что именно физическая модель  позволяет техническим наукам, используя аналогию, изобретать машины, в которых природа работает на человека.
    Разработка механизмов явлений осуществляется на базе уже известного физического знания,  с использованием всех приёмов аналогии (редукционизм). Причём, под внутренним механизмом явления понимается не чисто механическая система (рычаги, шестерёнки, тросы), как это пытаются представить критики этого направления поиска нового знания,  а весь арсенал современного физического знания об обустройстве природы (например, закономерности потоков  газовых и жидких веществ, особенности волновых процессов в сплошных средах, электрические и магнитные явления и т.п.).
    При этом понятно, что, любая модель (по определению) представляет собой лишь приближённый аналог реального физического явления, копирующий лишь  его главные свойства (характеристики). Хотя экспериментальная проверка «работоспособности» таких моделей связана с огромными трудностями по их реальному осуществлению, которая требует серьёзной экспериментальной техники и немалых финансовых средств, но она всегда проводится. Каков бы не был эксперимент – это полнокровный фрагмент природы, её частичка, и в нём природа всецело реализует себя. В этом заключается его бесспорная истинность. Действительно, безапелляционным судьёй выявления работоспособности модели, которая напрямую связана с верностью отражения ею природных реалий, является сама природа.
    Метод математической гипотезы – это уже математическая модель природного явления. Обычно в её основании лежит строго определённое физическое суждение о реальном явлении (чаще всего это физическая модель явления), выраженное в соответствующей системе уравнений, описывающих элементарные физические процессы, из которых это явление складывается. Эти формально-логические выражения (уравнения), отображают то же самое природное явление, которое исследуется в физической модели, но на своём «математическом» языке.  Возникновение уравнений связано с возможностью измерения (измерение – как основа любой науки) и необходимостью количественного расчёта параметров процессов и движений, описываемых физической моделью. Математические модели называются теориями. Заметим, что теорий, отображающих картину мироздания, так же много, как и физических моделей.
    Математическая модель предназначена для анализа и расчёта характеристик физического явления, которые производятся с использованием всего арсенала средств математического формализма. Именно это обстоятельство представляет собой её существенное преимущество перед физической моделью. Анализ уравнений (алгебраических тождеств) позволяет выявлять такие особенности математической модели, о которых её автор даже мог и не догадываться. Например, знаменитый немецкий физик Г. Герц не скрывал своего преклонения перед миром математических объектов.  Он писал: «Невозможно избавиться от ощущения, что эти математические формулы существуют независимо от нас и обладают собственным разумом, что они мудрее нас, мудрее даже тех, кто их открыл, и что мы извлекаем из них больше, чем первоначально было» [Сборник. Математика в современном мире. - М.: Мысль, 1967.112].
    В настоящее время теоретическая физика работает практически  только с математическими моделями. В качестве ярких примеров её успеха можно указать на создание специальной и общей теорий относительности, квантовую электродинамику, физику элементарных частиц, астрофизику и т.д. По сути, современная теоретическая физика полностью математизирована, при этом она стала не только прикладным разделом математики, но её проблемы (проблемы физики) явились мощным стимулом развития самой математики. Действительно, многие физические задачи, которые пришлось решать физикам-теоретикам, впоследствии выросли в целые разделы математики. Достаточно вспомнить, как было создано дифференциальное и интегральное исчисление, теория обобщённых функций, теория операторов, теория функций комплексных переменных, топологические и алгебраические методы, теория чисел, асимптотические и вычислительные методы, теория групп, теория множеств и т.п.
    Безукоризненность в соблюдении всего арсенала математического формализма при математическом доказательстве теорем теории, считается главным доводом истинности полученных выводов (следствий). И, тем не менее, полагается строго обязательной экспериментальная проверка математической модели (верификация).  Именно природа ставит свой окончательный вердикт при решении вопроса об адекватности математической модели природным реалиям.
    Современная теоретическая физика, несмотря на огромные предшествующие успехи в своём математическом развитии, столкнулась с существенными трудностями, связанными с понятийным аппаратом физической науки, которые привели её к полному отказу от физических моделей и, тем самым, практически остановили её развитие. Дело обусловлено тем, что в процессе изучения свойств природы появились новые физические сущности (понятия), которые было невозможно сопоставить с понятиями предшествующего знания (и даже осмыслить их в рамках предыдущих понятий).
    Так наряду с понятием «вещественная материя», появилось понятие «поле» (электрическое, магнитное, гравитационное и т.д.), которое невозможно было не только отождествить с чем-либо известным ранее, но и выработать какое-то адекватное ему наглядное представление. А поэтому эти объекты необходимо было воспринимать как просто некую вербально заданную физическую данность, без наглядного их представления (например, понятие «поле» стали отождествлять только со словом «особая форма» существования материи). Эти понятия стали представлять собой так называемую «физическую абстракцию». То же самое относилось и к понятию «квант» энергии, «всплывшего» при изучении электромагнитных волн и распространённого на волновые процессы любой физической природы. К понятию «корпускулярно-волнового дуализма», распространённого уже и на вещественную часть материи, что вызывало те же самые проблемы. Да и многое другие понятия, которые прямо связаны с развитием феноменологии современной теоретической физики.
    Например, в классическом представлении энергия определялась, как способность тела совершить работу, то есть как потенция (характеристика) движения конкретного материального тела. В современном представлении, эта «способность» совершать работу представляет собой уже «реальную» массу (Е = mc2), которая мыслится не как способность материального тела совершить работу (как мыслимая, существующая в воображении, характеристика тела), а как некая самостоятельная сущность, обособленная от его окружения. А, по сути, это уже своеобразное «материальное тело», которое к тому же может самостоятельно изгибать пространство, как любое реальное материальное тело. Если это обстоятельство, связанное с понятием «энергия», пояснить на конкретном примере, то в классической физике любой волновой процесс связан с переносом энергии, но не массы. В современной физике, электромагнитный волновой процесс (например, реликтовое излучение или свет, идущий от звёзд), несёт на себе энергию, а поэтому, как некая «реальная» масса, изгибает собой пространство, точно так же, как любое другое  космическое тело.
    Отказу от физических моделей способствовало и то, что уравнения, составленные для строго определённых (конкретных) физических процессов, стали использовать для описания других процессов, обосновывая такую возможность соответствующими гипотезами о похожести «объединяемых» явлений.  Например, уравнения, традиционно описывающие волновые процессы, стали использоваться для выявления состояний движения материальных тел в пространстве. Так, открытие уравнения Шрёдингера последовало за предположением де Бройля, что не только свету, но и вообще любым телам (в том числе, и любым микрочастицам) присущи волновые свойства. Данное обстоятельство послужило основанием для отказа от представления конкретной траектории движения материального тела. Стали говорить только о вероятном движении тела в пространстве (множестве возможных траекторий). Уравнение Шрёдингера предназначено для частиц без спина, движущихся со скоростями много меньшими скорости света. В случае быстрых частиц и частиц со спином используются его обобщения (уравнение Клейна – Гордона, уравнение Паули, уравнение Дирака и др.)
    В этой связи в современной физике, в качестве физических образов, фигурирующих в уравнениях, всё чаще стали использовать не непосредственные характеристики движения материальных тел (координаты, скорости, ускорения тел, измеренные в конкретной системе координат), а обобщённые, в качестве которых можно выбрать любые параметры, с любой размерностью, с любым геометрическим смыслом (углы, площади, объёмы и т.д.). Такие независимые между собой параметры стали называть обобщёнными координатами.  Они позволили точнее выявлять физические закономерности, сосредотачиваясь именно на форме уравнений, которые их отражают, не привязываясь к лабораторным системам координат, в которых написание этих закономерностей может выглядеть достаточно сложно. В этом был их большой плюс, но данное обстоятельство сделало совершенно невозможным вырабатывать их физические модели. Вследствие этого понимание сути явлений свелось только к математическому анализу уравнений.
    Особо следует отметить то, что в физике стали использовать способ получения нового знания, когда высказывались определённые предположения (гипотезы) об устройстве природы (называемые постулатами и отражающими собой наиболее общие законы природы), которые затем, с помощью математического формализма, развивались в теории. Данное обстоятельство позволяет дедуктивным путём прийти к строго определённым математическим теоремам, а сами теоремы трактовать уже как реальные законы природы. Таким образом, стали открываться законы природы, обнаруженные «на кончике пера» математика. Так были открыты законы релятивизма и гравитации, законы квантовой механики и теории элементарных частиц.
    В связи с чем появилось убеждение, что, при соответствующем выборе физических принципов (как математических аксиом), к которым будет применён весь арсенал математической логики, на «кончике пера» математика будут открыты все без исключения, как известные, так ещё не неизвестные науке, физические законы, которые определяют природу как таковую. Данное убеждение основано на прямой аналогии с идеями Эвклидовой аксиоматики, в которой дедукция открывает все известные  и ещё неизвестные теоремы геометрии, а, по сути – все без какого-либо исключения геометрические свойства нашего мира.
    Конечно же, такая простота познаваемости обустройства природы вызывает большие сомнения. С одной стороны подымается вопрос (в теория познания), а отражает ли собой математическая логика (формализм) природную реальность? А с другой стороны, возможно ли найти такие общие законы природы, которые можно выразить в виде конкретных принципов, и какое их количество, чтобы с помощью математического формализма можно было бы вывести все теоремы (физические закономерности), которые отражают собой все свойства мира природы?
    Но тем не менее, не имея ответов на эти вопросы, в современной физике наиболее популярным стало использование геометрических представлений (наиболее понятных физических представлений, основанных на успехе общей теории относительности) для описания физических сущностей (идеи «геометризации физики»), сформированных на понятии многомерности пространства. Многомерность пространства стали отождествлять с физическими характеристиками и свойствами материальных тел. Так в теории струн используется 26 измерений, из которых пытаются вывести все свойства наблюдаемого мира вещественной материи.
    Например, геометрической точке соответствуют 4 измерения: 3 пространственных и время. В механике Ньютона точка стала материальной, ей приписали массу. Это ещё одно измерение. Сама масса повлекла за собой добавку уже 13 измерений, связанных с движением точки: скорости (3), ускорения (3), импульса (3), момента импульса (3), энергии (1). С созданием квантовой механики у точки появился собственный механический момент (спин).  А это ещё 3 измерения. В настоящее время в теоретической физике точка может нести на себе заряды любого известного поля (электрический заряд, магнитный, барионный и т.д.).  А в теории элементарных частиц добавились: чётность, странность, красивость, цветовой заряд, слабый заряд и т.д. В связи с чем выбор между математическими моделями с целью нахождения одной конкретной, адекватно отображающей природные реалии, стал просто невозможен, поскольку таких теорий можно разработать неограниченное количество. В подобных условиях осталась возможность говорить только о вероятности соответствия любой математической модели наблюдаемой реальности, о вероятном знании природы, но не достоверном. При этом положительный результат измерения может быть выявлен только с использованием законов статистики, применённых к огромному количеству «одинаково поставленных» решающих экспериментов.
    Необходимо особо отметить (это достаточно важное повторение уже изложенного выше), что в современной теоретической физике физические принципы, положенные в основание построения теории, рассматриваются в качестве наиболее общих законов природы, которые, как ни трактуй, но сродни величайшим физическим открытиям науки. Но, несмотря на это, они стали умозрительно выдвигаться (угадываться) и утверждаться как некая физико-математическая аксиома, доказательство которой в принципе не обязательно. При этом они рассматривались уже не как гипотеза, не как предположительное знание о природе, которое требует своего логического обоснования и экспериментального подтверждения, а именно как реальный полноценный закон природы. Полагалось, что проверки должны подвергаться только теоремы (следствия) теорий, которые были построены на их основе, но не сами принципы. Если эксперимент удостоверял следствие, то принцип считался истинным, т.е. правильно отражающим свойства природы.
    Но правилен ли такой подход к поиску нового знания? С одной стороны, известно, что разные теории, даже альтернативные, приводят к одним и тем же результатам одного и того же эксперимента. А с другой стороны, любой эксперимент – это достаточно конкретный  вопрос, поставленный природе, который очень ограничен начальными условиями его постановки. Если вопрос поставить иначе, может быть получен иной ответ. Не стоит забывать и о простом совпадении. Иными словами, даже множество экспериментов, опосредовано подтверждающих истинность постулата, рухнут в одночасье, если появится отрицательный результат решающего эксперимента. Поэтому нужны прямые опыты, подтверждающие истинность выдвигаемого постулата.
    Например, принцип относительности своей формулировкой формально узаконивает отсутствие взаимодействия между материей и пустым пространством (доказательство от противного). А поскольку материя является реальностью, данной нам в ощущениях, то отсутствие взаимодействия с пространством, формально делает пространство математическим, не материальным объектом, поскольку материя с ним взаимодействовать не может. Иными словами, принцип относительности превращает реальное пространство в виртуальный образ, существующий только в воображении человека. А как быть с протяжённостью пространства, в которое погружен мир материи? Верен ли принцип?
    Доказательство этого принципа, как всеобщего закона природы, никем и никогда не проводилось (их просто нет). А вот выводы, сделанные из развития этого положения в математическую теорию, считаются реальными, их можно проверить в экспериментах. Но тогда как быть с альтернативными теориями, из которых могут следовать те же самые  выводы? То же самое относиться и к другим принципам, положенным в основание современных математических теорий теоретической физики. К ним относятся: принцип эквивалентности гравитационной и инерционной масс, принцип корпускулярно-волнового дуализма, принципы построения квантовой механики и т.п.
    Сопоставление методов поиска нового знания.
    К самодостаточности физической абстракции теоретическая физика, как математическая дисциплина, была готова, поскольку алгебраическим тождествам всё равно, что подразумевается (или стоит) за их символами. Трудности возникают с математическими моделями, в которых новые сущности должны использоваться, поскольку эти модели конкретны, как и их физические аналоги. Действительно, за любой математической моделью всегда стоял её конкретный физический аналог. Иными словами, любое уравнение всегда описывает какой-то вполне конкретный физический процесс, который является его физическим аналогом (физической моделью). По-другому в физике не бывает.
    В первом приближении это означает, что в уравнение теплопроводности не впишешь символы электромагнитного поля, а в уравнение   электромагнитной индукции – символы энтропии, поскольку слишком уж различны (несопоставимы) рассматриваемые физические явления. Но, тем не менее, такое стало практиковаться. Например, использование геометрических представлений в математических моделях теории гравитационного поля или ядерной физики элементарных частиц. Или, – одно и то же дифференциальное уравнение используется для описания волновых процессов любой физической природы. Хотя при этом понятно, что электромагнитные волны имеют свои специфические особенности, отличающие их как от волн Релея, так и звуковых волн, или волн на водной поверхности.
    Использование новых понятий, о которых говорилось выше, сделало невозможным наглядное представление физических процессов с их участием, а, следовательно, получение адекватных им математических моделей. А поскольку уравнений (математических моделей) не так уж и много,  так как все они были разработаны под строго определённые физические процессы, то стали использовать именно те из их, которые можно было обобщить под решаемую задачу. Например, физики-теоретики стали употреблять уравнения, в которых применяются широкие обобщения характеристик движения, как отдельных материальных тел, так и тех, которые свойственны целым их ансамблям.
    Так при выводе уравнений состояния системы употребляется принцип наименьшего действия и/или, функция Гамильтона, которая представляет собой полную энергию системы (в классическом смысле – сумму кинетической и потенциальной энергий) и т.д. При таких обстоятельствах становится  невозможным вообще понять то, а какая именно  конкретная физическая модель стоит за использованной математической моделью, а тем более оценить её соответствие с природной реальностью. Этот недостаток теоретической физики очень существенен, поскольку  отсутствие модели не позволяет использовать новое явление в технике.
    Казалось бы, что наличие математической модели   уже достаточно для технического использования нового знания (соответствует строго определённому физическому образу), но это получается далеко не всегда. Действительно, даже сами физические модели, которые предшествовали математической модели и служили основой для составления уравнений, которые легко было представить, бывают очень далеки от природной реальности. Например, гравитационное поле (силы притяжения материальных тел) стали отождествлять с «искривлённой» метрикой пространства. Здесь силы взаимодействия тел заменены метрикой пространства. Мысленно представить это можно, поскольку используются хорошо известные и легко воображаемые геометрические абстракции, но технически использовать данное представление нельзя, так как это всё же абстракции, а не природные реалии.
    Точно так же поступают с изучением свойств других силовых полей (электрическим, магнитным, ядерными полями). Действительно, если есть прецедент, то почему бы не попробовать сделать это ещё раз, создав математическую модель, подобную гравитационному полю. Для этого достаточно представить их в виде добавочных измерений к уже существующим четырём (к 3 пространственным измерениям и времени).  Математика это позволяет. Так для описания всех известных взаимодействий, а так же сил инерции, в самом «старом», бозонном варианте теории струн, понадобилось «всего лишь»  26-мерное пространство-время (сейчас пытаются обойтись 11 мерным). Такая неопределённость с математическими моделями физических явлений ставит под сомнение сопоставимость математики с физической реальностью.
    Перед реальной проверкой соответствия математической модели её природному аналогу (постановке эксперимента) должны быть решены две принципиально важные задачи. В первой задаче должен быть получен ответ на вопрос, а насколько вероятно (истинно) суждение о физическом принципе, который вкладывается в математическую модель в качестве аксиомы. А во второй задаче должен быть решён вопрос об отображении принципа средствами математики и соотношении математического формализма с природной действительностью. Иными словами необходимо знать, насколько точно математика отображает действительность, чтобы можно было пользоваться математическими моделями в предсказании свойств реальных природных явлений.
    Анализ тенденций развития физической науки в совершенствовании методов исследования природы, разработка которых относится к разделу теоретической физики, указывает на то, что в её арсенале есть два основных способа поиска нового знания. Как уже указывалось, на современном этапе развития в теоретической физике используется только метод математической гипотезы.
    Метод математической гипотезы базируется на глубокой вере физиков-теоретиков, что математика, как она есть, всей своей сутью, отражает собой реальный мир природы. И с помощью её формализма можно предсказывать новые явления, свойства и закономерности материального мира природы. То есть делать открытия на «кончике пера», без опоры на представления о конкретных моделях внутренних механизмов природных явлений, что только и свойственно методу аналогий.
    В соответствии с бытующим мнением с помощью математики делать физические открытия много проще, поскольку талант первооткрывателя свойств природы, который складывается из его профессиональных знаний, раскрепощённой интуиции, широты обобщения, в использовании всех видов аналогии в изобретении моделей и искусства ставить эксперименты, уступают своё место знанию математики, позволяющему применять математический формализм к изобретённым физическим принципам. Смысл данного утверждения состоит в том, что строгая дедуктивная логика математики будто бы уже содержит в себе все знания об обустройстве природы, поскольку все её выводы (теоремы) содержатся в её аксиоматике, взятой из наблюдений за природой (из опыта).
    Иными словами, безошибочные математические построения непременно ведут к открытию новых физических законов природы. Другим основанием этому положению служит глубокая вера в то, что математический формализм являющийся общим для всех объектов математики, а, следовательно, его применение в физике будет законным в независимости от того, какая физическая реальность стоит за алгебраическими символами уравнения. А поскольку это так в математике, то он (формализм) общий и для всех природных явлений. Таким образом теоретики полагают, что сам формализм как раз и есть тот самый «природный механизм», который переводит причины явлений в их следствия.
    Тогда как метод аналогии зиждется на конкретных моделях механизмов природных явлений, которые индивидуальны для каждого из них. И строятся модели по методу аналогии, в основании которой лежат факты о свойствах природы и знания об уже изученных механизмах природных явлений. Естественно, что в физических моделях математика используется как подсобное средство, с целью расчёта величин, характеризующих процессы, протекающие в явлениях. Иными словами, уже изученные свойства материальных тел, участвующих в явлении, составляют тот самый её внутренний механизм, который трансформирует их первоначальное (исходное) движение в результирующее (конечное) состояние.  И происходит это не мгновенно, а за конечные промежутки времени, то есть конкретное время протекания явления. Например, промежуток времени образования солнечной системы или галактики, как и протекания любой химической реакции (поскольку это тоже природное явление), есть всегда конкретная величина.
    При этом необходимо отметить одну особенность, которая указывает на явную нестыковку математического формализма с реальностью. В нём перевод или трансформация причин в следствия, происходит мгновенно, поскольку в формулах между причиной (правая часть тождества) и следствием (левая её часть) нет промежутка времени (т.е. это не время движения пера математика, выводящего символы).
    Наглядное различие между методами поиска нового знания, обозначенных выше, можно показать и на следующем примере. Так, в специальной теории относительности (созданной с помощью метода математической гипотезы) бесполезно искать как механизмы явлений, так и время трансформаций, связанных с изменением, например, линейных размеров материальных объектов, которые зависят от скорости их движения. В этой математической теории всё довольно просто: – каждому значению скорости просто соответствует свой линейный размер объекта. Ни больше и не меньше. Тогда как метод аналогии специально призван объяснить именно механизм этих трансформаций реального тела (как физического явления), то есть то, как именно этот процесс происходит и в течении какого промежутка времени.
    Физика и математика.
    В этом обзоре нельзя без внимания оставить вопрос о соотношении между математикой и природными реалиями. В современной физической науке математика и теоретическая физика переплелись в единое целое. Но это произошло без ответа на вопрос, а могут ли толковаться математические понятия и утверждения как отражение свойств объектов и процессов реального мира? Ответ на этот вопрос скорее уже риторический, он сильно запоздал, поскольку симбиоз математики и физики уже явил собой некий фантом гиганта – современную теоретическую физику. Гигант должен был приносить в сокровищницу физической науки новые знания об устройстве природы, но, к большому сожалению, так и не оправдал возложенных на него надежд. Но, тем не менее, ответ нужен, поскольку надо точно знать, почему так всё произошло. Действительно, ещё очень многие физики-теоретики связывают с этим фантомом свои надежды, соединяя его с некими будущими грандиозными успехами физической науки.
      Экскурс в историю физической науки выявляет три потенциально допустимых ответа на возможное решение поднятой проблемы.
    1. Математические понятия и утверждения являются прямым отражением (своеобразным отпечатком) свойств объектов и процессов реального мира природы. При таком решении проблемы хорошо осознаётся то обстоятельство, что развитие математики (постоянное пополнение её копилки новыми математическими знаниями и даже целыми новыми разделами) делается не посредством изучения реального мира природы, поскольку этим занимается физическая наука. А это совершается в результате процессов, происходящих внутри её самой, которые инициируются самими математиками (носителями этой науки), то есть это есть, ничто иное, как мыслительный (метальный) процесс. Но при этом молчаливо подразумевают, что развитие математики идёт по каким-то «особым законам» (которые ещё предстоит открыть), и происходит это таким образом, что новые математические знания всё же отражают собой реальный мир природы.
    Изложенная выше гипотеза позволяет надеяться, что утверждение об отражении природной действительности средствами математики всё же имеет под собой какие-то основания, которые ещё только предстоит открыть.  Необходимо отметить, что предугадывание структуры отражаемого в сознании человека мира природы, его явлений и закономерностей, является характерной чертой процесса познания не только при исследовании внешнего по отношению к субъекту реального мира, но и при исследовании математической реальности.
    Разница лишь в том, что объективная физическая реальность существует сама по себе и в процессе познания предугадывается схема, моделирующая эту реальность. Тогда как математическая реальность заранее не существует, поскольку она создаётся человеческим разумом. Этот процесс, конечно же, не может быть абсолютно независимым от реальной действительности. Он направляется и регулируется такими факторами, как прошлый опыт и требование разумности, целесообразности и непротиворечивости создаваемых конструкций. Но сами создаваемые конструкции в большинстве случаев не имеют непосредственных прообразов в реальном мире, а являются результатом творческой деятельности разума человека. Примерами таких абстрактных построений могут служить бесконечные множества, всевозможные трансфинитные объекты, четырёхмерные и даже бесконечномерные пространства и тому подобное. Так что здесь не всё так просто!
    1. Математику можно трактовать, как продукт совершенно «свободного» творчества человека (субъекта). Иными словами, её можно сопоставить с шахматами, то есть с изобретением очень сложной, но интересной игры, выдуманной человеком. Такая аналогия вполне допустима, поскольку математика, как и шахматы, имеет свои объекты приложения (в шахматах – это особая доска с разными фигурками, расположенными на ней) и математический формализм (у шахмат – это правила игры). Заметим, что правила игры в шахматы можно изменять и ещё нет доказательств, что используемые сейчас правила являются самыми лучшими (интересными для игроков) из всех потенциально возможных правил игры. При этом особо отметим, что природа, как таковая, таких объектов, как шахматы, сама не создаёт (это искусственный объект), следовательно, и математику возможно считать подобным изобретением изощрённого разума человека. По определению, изобретением считается такой объект, которого в природе в наличии  нет.
    2. Либо относить математику к миру «идей», имеющих самостоятельное существование в каком-то особом мире виртуальных объектов, независимом от мира реальных вещей. Свойства этого мира «идей» человек открывает для себя так же, как в реальном мире природы он выявляет законы движения материальных тел и их свойства. Иными словами, этот мир «идей» предстаёт перед человеком как самодостаточное «нечто», существующее самостоятельно и обособленно, как от природы, так и от субъекта, но наличествующее (отражённое) в его сознании. Человек открывает особенности мира «идей» в процессе его изучения, а не выдумывает (изобретает) его, как шахматы.
    Все попытки философов и математиков решить эту проблему оказались неоднозначными, и она ещё пока достаточно далека от полного своего разрешения. Но, тем не менее, современная теоретическая физика базируется именно на положительном её решении, то есть на том, что понятия и законы математики являются копиями (отражениями) действительности, полученными в процессе абстрагирования от реальных вещей, их свойств и отношений между ними. Ведущие физики-теоретики современности активно отстаивают правомерность этой спорной позиции, положенной в основание методологии современной теоретической физики, в метод поиска нового знания об обустройстве природы.
    Выводы
    Из представленного выше сопоставления способов получения (выработки) нового физического знания следует высокая эффективность способа, основанного на методе аналогии, в сравнении с способом математической гипотезы. Понимание сути явлений делает возможной привязку нового знания о природе к понятийному аппарату предшествующих сведений. Такой рекурсивный способ исследования природы позволяет «маленькими шажками» идти к истинному знанию свойств природы и ясному пониманию её обустройства.
    Это много лучше неосмысленного «перетасовывания» формул с новыми алгебраическими значками и упования на то, что угаданный новый принцип может как-то соответствовать природным реалиям. А всё это вместе взятое, творимое без ясного осмысления каждого действия, будто бы может каким-то чудесным образом приоткрыть занавесь над тайнами природы. Нет, таким способом успеха не добиться в любом деле. Для успеха нужно ясное понимание сложившейся ситуации, дающее осознанный выбор средств его достижения.
    При этом необходимо отметить, что оборотной стороной способа математической гипотезы было то, что математика берёт на себя роль интуиции учёного и его озарения, которые приводят к открытию, а тем самым как бы заменяет собой творческий процесс поиска нового знания тривиальным умением использования математических законов. Знание математики для тех, кто их освоил, тем самым как бы открывали беспредельные возможности к постижению всех тайн природы.
    Свойства природы, её явления и закономерности, теперь были уже не тайнами за «семью печатями», к которым не так-то просто было подобраться физической науке. Они становились банальными математическими теоремами и, чтобы открыть их все до единой, необходимо было только время и усидчивость математика (или соответствующая программа для вычислительной машины)!  Эффективность метода математической гипотезы при «исследовании природы» представлялась беспредельно высокой в сравнении с прежним методом аналогии.
    По этому поводу, говоря о математическом развитии физики, А. Эйнштейн как-то шутливо выразился, что «…существует поразительная возможность овладеть предметом математически, не поняв существа дела».  Тогда как природу надо не только описывать, создавая картотеку феноменов, но и понимать!
      Литература
    1. Колмогоров А. Н. Современные споры о природе математики. Науч.слово. 1929.  №6.
    2. Молодший В. Н. Очерки по философским вопросам математики. - М.Просвещение. 1969.]

    3.