Привет, Хабр! Сегодня в академической среде преобладает негласное мнение, что истина, как конечное знание о законах Природы, существует, и задача науки — найти её. При этом считается, что в некоторых областях физики это знание уже достигнуто (в пример обычно приводят специальную и общую теории относительностей, квантовую механику или квантовую электродинамику), что делает эти теории «неприкасаемыми» для любой критики. Анализ вопроса о существовании истины и истинных теорий начнем с того, что сначала определим, что такое физическая теория. Если открыть классический «Физический энциклопедический словарь» (под ред. А. М. Прохорова), то обнаружится, что это фундаментальное понятие там явно не определено. Множество же других вариантов, встречающихся в открытых источниках, носят сугубо описательный характер. Поэтому за основу возьмем следующее определение:
Физическая теория — это способ описания окружающего мира, в котором свойства объектов и их взаимосвязи отображены посредством физических величин, в форме составленных из них математических соотношений.
Важнейшей составляющей любой физической теории являются постулаты. Сегодня постулат физики и аксиому математики зачастую ошибочно отождествляют. Чтобы показать их отличие, сначала определим, что такое аксиома. В математике истинность того или иного утверждения считается доказанной, если показано, что оно не противоречит аксиомам или ранее доказанным теоремам. Но, поскольку теорема — это одно из доказанных утверждений, все замыкается на аксиоме. Классическое определение аксиомы — «утверждение, принимаемое без доказательств» — ничего не определяет, поскольку позволяет объявить аксиомой любое, в т. ч. и бессмысленное утверждение. Чтобы выйти из этого логического тупика, сначала определим, что утверждение является истинным, если оно очевидно, либо сводится к совокупности очевидных утверждений. Тогда аксиому можно определить так:
Аксиома — это элементарное, то есть не сводимое к более простым, утверждение, истинность которого не нуждается в доказательстве в силу своей очевидности.
То есть аксиома, как и построенная на ней аксиоматическая теория, опирается на очевидность. Очевидность, это достаточно неопределенное понятие, но иных критериев истины в математике нет. Постулат физической теории принципиально отличается от аксиомы тем, что он опирается на опыт. По своему смыслу постулат — это всегда интерпретация какого‑то опыта, она разъясняет причины явления, которое наблюдается в этом опыте. Классический пример тому — история возникновения термодинамики. В XVIII веке физики не могли описать тепловые явления потому, что понятий ньютоновской механики (масса, длина, время) для этого было недостаточно. То есть тепловые явления были известны давно, но количественно описать их было невозможно. В 1789 году Антуан Лавуазье предложил решить эту задачу путем введения новой сущности — теплорода (calorique). Тогда известные тепловые явления можно было интерпретировать и количественно описать в рамках следующих свойств этой сущности:
• Теплород — это невесомая, без цвета, вкуса и запаха жидкость, содержание которой в теле определяет степень его нагретости, то есть его температуру.
• Теплород самопроизвольно перетекает от нагретых тел к холодным тем быстрее, чем больше разность их температур, площадь контакта и его теплопроводность.
Формально эти два утверждения выражаются следующими математическими соотношениями: Q=T⋅m⋅c; q=(T1−T2)⋅S⋅α, Эти соотношения образуют базис классической термодинамики, поскольку любое её соотношение может быть сведено к этим двум уравнениям.
Таким образом, задача любой новой физической теории — это описание явлений, которые в рамках прежних теорий описать невозможно. Для решения этой задачи автор теории использует новые сущности, которые позволяют объяснить суть этих явлений. Эти сущности в новой теории постулируются, то есть принимаются без доказательства, поскольку они соответствуют опыту по определению. Поэтому любую постулированную физическую теорию, по принципу ее построения, можно определить так:
Постулированная физическая теория — это математическое описание группы физических явлений, суть которых автор теории формулирует в виде её постулатов.
Зачастую постулаты теории могут быть явно не выражены. Например, если запросить постулаты квантовой механики, то в учебниках можно найти от четырех до семи тезисов математического толка (аксиоматика фон Неймана — Дирака: пространства Гильберта, эрмитовы операторы). Однако как физическая теория квантовая механика опирается всего на два постулата:
Корпускулярно‑волновой дуализм (гипотеза Луи де Бройля, 1924 г.): материальные объекты одновременно обладают корпускулярными и волновыми свойствами, при этом волновые становятся превалирующими по мере уменьшения массы тела. Например, играя в бильярд, мы рассчитываем траекторию движения шара, используя его размеры и положение на столе. Если же шары уменьшить до размера электрона, то у них станут преобладать волновые свойства и перечисленные выше параметры станут неопределенными.
Квантование действия и неопределенность (принцип Вернера Гейзенберга, 1927 г.): состояние физической системы не может быть изменено или измерено без неустранимого воздействия, минимальная величина которого определена квантом действия — постоянной Планка h. Из этого следует, что сопряженные физические величины, например, координата x и импульс микрообъекта p не могут одновременно иметь точные значения: Δx⋅Δp≥2ℏ. Что касается тезисов, которые сейчас заявляют в качестве постулатов квантовой механики, то они определяют математическое устройство этой теории, но не суть явлений, для описания которых эта тория была создана.
Свойства физических теорий
Поскольку постулаты физической теории формулируются из опыта, полученные из них новые соотношения будут заведомо соответствовать опыту. Отсюда вытекает главное свойство постулированной теории:
Постулированная теория является внутренне непротиворечивой конструкцией.
Внутренняя непротиворечивость теории означает, что получить в ее рамках соотношения, которые будут противоречить опыту, невозможно. Поэтому постулированная теория в рамках своих полномочий не поддается фальсификации по принципу Карла Поппера.
Объективность постулированных сущностей
Соответствие выводов теории опыту не означает, что постулированные ею сущности существуют в объективной реальности. Например, теплород как предмет исследования классической термодинамики в природе не существует. Доказать объективный характер любой физической сущности можно только в независимом опыте, то есть в опыте, отличном от тех, на основе которых сущность вводится как понятие. Поэтому такие категории, как искривленное пространство‑время или силовые линии полей, нельзя считать объективными физическими объектами. Опытов, доказывающих их существование отдельно от явлений, на основании которых они вводились, нет.
Ограниченность физической теории.
Постулированная физическая теория описывает только то, что заложено в её постулатах.
Что касается предсказательной способности теории, то это всего лишь выводы, которые явно не следуют и ее постулатов. Всё, что выходит за рамки постулатов, теория не может описать в принципе. Например, классическая термодинамика не способна описать диффузию или броуновское движение, так как в её постулатах у вещества нет структуры. Эти и другие подобные явления описывает современная термодинамика. Эта теория опирается на два постулата, первый из которых утверждает, что вещество состоит из мельчайших частиц. Согласно второму постулату, тепло — это обобщенная характеристика их непрерывного и беспорядочного движения.
Сила этих постулатов заключается не только в их наглядности (пример тому — броуновское движение). Эти постулаты позволяют просто и последовательно доказать, что тепло — это один из видов энергии. Поэтому становится очевидным принцип работы тепловых двигателей, преобразующих тепло в механическую энергию.
Критерий истинности теории
Тепловые явления сейчас описывают две теории, которые опираются на принципиально разные представления (постулаты) о тепле. В связи с этим возникает вопрос, какая из этих теорий истинная. Можно было бы заявить, что классическая термодинамика — это ложная теория, поскольку теплород в природе не существует. Но здесь есть проблема. Все выводы классической термодинамики безупречно подтверждаются не только опытом, но и практикой: инженеры‑теплотехники по сей день рассчитывают тепловые сети и турбины по её уравнениям, а квитанции за отопление выписываются в единицах измерения теплорода (гигакалориях). То есть, не только опыт, но и практика подтверждают правильность классической термодинамики. Отсюда следует фундаментальный вывод:
Опыт не является критерием истинности физической теории.
Реальный критерий истинности в науке, и в физике в частности, формирует консенсус научного сообщества. История показывает, что мнение этого сообщества нередко ставилось выше данных прямого эксперимента. Например, советский химик Б. П. Белоусов открыл колебательные химические реакции, но отечественные журналы отказывались публиковать его открытие, утверждая, что периодические реакции противоречат второму началу термодинамики. Второй случай — падение метеоритов (1772 г.). Парижская академия наук официально отвергала сообщения о падении камней с неба, мотивируя это тем, что «в небе нет камней».
Отсутствие объективного критерия истинности физической теории приводит к двум фундаментальным вопросам: в чем цель науки, и какова цель образования. Чтобы ответить на эти вопросы, следует вспомнить, что с древнейших времен то, что сейчас называется наукой, было способом изучения свойств окружающих тел для их использования в строительстве, металлургии и иных видов деятельности человека. И именно эти знания, которые сейчас называются технологиями, обеспечивали развитие человеческого общества. Поэтому то, что мы сейчас называем физикой, всегда изучало мир с практической точки зрения. Отсюда цель этой науки можно определить так:
Научное описание мира — это способ его подготовки к преобразованию в среду обитания человека инженерными методами.
Инженеры строят свои машины и технологии, используя математический аппарат и количественные знания свойств окружающего мира. Поэтому с момента возникновения и по сей день, задача физики сводится к описанию окружающего нас мира в форме, которая понятна для инженеров. Такая цель физики позволяет заменить несуществующий критерий «истинности» физической теории на критерий ее эффективности:
Из двух теорий более эффективной является та, которая меньшим числом постулированных утверждений позволяет описать большее число природных явлений.
Например, современная термодинамика заменила классическую не потому, что она «истиннее» предшественницы, а потому, что при том же числе постулатов она описывает более широкий спектр явлений, полезных для инженеров. К этому можно добавить, что физическая теория — это более эффективный инструмент поиска новых свойств материального мира, чем, например, метод «экспериментального тыка». Когда этот инструмент несовершенен, прогресс останавливается. Например, отсутствие теории высокотемпературной сверхпроводимости не позволяет получить сверхпроводящие материалы, пригодные для использования в энергетике. Неполнота теории атомного ядра приводит к тому, что на протяжении почти ста лет инженерам не удается создать устойчивые условия для управляемого термоядерного синтеза.
В заключение — о цели образования. У образования этих целей две. Первая — это воспроизведение научных кадров, задача которых описана выше. Вторая цель — это просвещение общества в целом. Это крайне важно потому, что позволяет сосредоточить усилия и ресурсы общества на достижении реальных целей и игнорировать нереальные. Например, представление общества о плоской Земле приводило к совершенно нереальной цели достичь края Земли, а кругосветное плавание делало совершенно нереальной целью. Такие «плоские Земли» в общественном сознании всегда есть, и цель науки — их вытеснение из общественного сознания.
Вывод: Абсолютной истины в физике не существует, а вера в нее ведет к догматизму. Настоящая цель этой науки — создание всё более эффективных теорий‑инструментов, позволяющих инженерам преобразовывать окружающий мир на благо человека.
Комментарии (37)
rudnyi
28.07.2026 13:33Вы путаете, классическая термодинамика отменила теорию теплорода. Развитие классической термодинамики началось с признания возможности взаимного превращения теплоты и работы.
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33Теплород искали вплоть до начала ХХ века, а такие ребята, как Фурье, Пуассон, Лаплас..., решая задачи теплопроводности, т.е., задачи описания движения теплорода в материальных телах, существенно обогатили математику новыми уравнениями и методами их решения.
rudnyi
28.07.2026 13:33Первый закон термодинамики - это середина 19-го века. Фурье, Пуассон и Лаплас были до этого времени. После появления первого закона термодинамики теплород исчез. У Фурье, кстати, говорилось, что его теория не зависит от гипотезы о теплородом. Не забывайте, что опыты Румфорда - это конец 18-го - начала 19-го века.
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33Действительно теплород, по способу возникновения, должен отличатся. При горении дров один теплород, при трении тупого сверла - другой. Но тот и тот теплород замечательно кипятят воду. Так что опыты Румфорда можно толковать двояко и против теплорода и за.
rudnyi
28.07.2026 13:33Я не знаю, с чем вы спорите. В классической термодинамике теплород был отменен. Учебники по классической термодинамике обычно начинаются с этого обстоятельства. См. например,
И. Р. Кричевский, Понятие и основы термодинамики, 1970
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33Никто не спорит, есть или нет теплорода. Теплород в статье лишь способ показать что такое физическая теория, и почему ни одна из теорий не может претендовать на истинное описание законов Природы.
rudnyi
28.07.2026 13:33Извините, у вас написано " теплород как предмет исследования классической термодинамики". Это фактическая ошибка, поскольку в классической термодинамике нет теплорода. У вас в заметке абсолютно неправильная характеристика классической термодинамики.
black_warlock_iv
28.07.2026 13:33Теплорода в термодинамике нет. Корпускулярно-волнового дуализма в квантовой механике нет. Постулаты не обязательно основываются на опыте, они могут быть в общем-то совершенно произвольными. История про метеориты и Парижскую академию в изложенном виде — растиражированный миф. И вот так вся статья.
phenik
28.07.2026 13:33Корпускулярно-волнового дуализма в квантовой механике нет.
Корпускулярно-волновой дуализм следствие принципа дополнительности описаний введенного Бором при разработки КМ. Он позволил, наряду с принципом соответствия, выработать адекватный мат. аппарат теории. Это, кстати, верно и для КТП основывающейся на корпускулярно-полевом представлении, СТО и ОТО на пространственно-временных континуумах со своей спецификой. Всех современных фундаментальных теорий. Дуализм подтверждают экспериментально для фотонов, не говоря о более крупных объектах - молекулах и комплексах, и тп, хотя есть попытки доказать обратное, но они пока не получили надежного подтверждения и одобрения в физическом сообществе. При этом нужно понимать, что корпускулы, частицы в квантовом мире давно уже не рассматриваются классически, как маленькие твердые шарики, а как локализации свойств - массы, заряда, спина, и тд, т.е., как дискретные сущности. Про это хорошо высказался известный физик теоретик К. Ровелли.
ТС пытались построить вне такого подхода используя базовый концепт частицы, как конечной волны в многомерном пространстве, завершения теории пока не видно, не говоря о ее подтверждении. Часто сторонники многомирия утверждают, что все сводится к одним волнам - ВФ вселенского масштаба, а частицы наше ограниченное представление. И это есть объективное, независимое от субъекта описание реальности. Мало того, что это чисто спекулятивные утверждения, не получившие пока никакого специфического опытного подтверждения, сама эта идея по своей сути противоречивая. Концепт волны имеет такое же эмпирическое происхождение, как и концепт частицы, из обобщения практики наблюдения волнения воды, качания маятника, и тп. И как и любой индуктивно выведенный концепт ограничен существующей практикой. Это напрямую следует, как из теории познания Канта, так и эволюционной эпистемологии Поппера, наиболее авторитетных методологий познания. Чтобы получить объективный концепт нужно исходить только из свойств самой объективной реальности, но субъект познания может только все более точно приближаться к ним в процессе познания, что исторический опыт познания, включая физического, пока подтверждает. Про появление концептов иногда говорят, что они появились аналогично тому, как барон Мюнхаузен вытянул себя из болота за волосы. Чтобы получить объективные концепты видимо он должен сделать большее, вытянуть себя из него будучи абсолютно лысым)
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33Корпускулярно-волнового дуализма в КМ нет. Я все-таки склоняюсь к мнению, что Природа не зависит от наших представлений (законов) о ней. Поэтому корпускулярно-волновой дуализм - это физическое, т.е., наблюдаемое в опыте свойство материи, а принцип дополнительности - всего лишь способ его описания.
papa_inura
28.07.2026 13:33Карпускулярно-волновой дуализм - это термин из времён зарождения КМ и из школьных учебников, он возникает в переходный период зарождения КМ и описывает дуализм в поведении честиц в экспериментах. В КМ такого дуализма нет, траектории частиц большене имеют такого смысла, движение частиц опсиываются волновыми функциями, взаимодействия - их сечениями и т.д. В самой КМ ничего нет от старого понимания частицы.
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33и описывает дуализм в поведении частиц в экспериментах. Будет в вышей степени странно, если КМ будет описывать поведение материальных тел не в эксперименте, а в каком-то виртуальном мире.
Diacut
28.07.2026 13:33и задача науки — найти её
Уже в первом предложении неправда.
Ошибка аргументации.
Наука не истину ищет, а строит модели, основываясь на опыте.
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33А модели зачем нужны?
Diacut
28.07.2026 13:33Ровно затем, зачем нужна наука.
А истина.... Это не научная категория, скорее философская. С этим к Канту и Гегелю.
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33Да как сказать. Если редакция физического журнала "отфутболит" вашу статью по причине противоречия ее выводов теории, которая признана истинной, то сразу поймете практический смысл этой категории.
papa_inura
28.07.2026 13:33Это ваше мнение или были реальные случаи? Если были, то хотелось бы увидеть фактическую формулировку отказа.
Denis_Chernyshev
28.07.2026 13:33Добавлю, что физическая модель - это упрощенная интерпретация объективной реальности. И для модели определена область ее применимости. Низкие скорости и массы - работают законы Ньютона. Добавим скорость, расстояние, массу - получаем ошибку, нужна более сложная модель.
vyv-48 Автор
28.07.2026 13:33Добавлю, что физическая модель - это упрощенная интерпретация объективной реальности. В моей статье не упрошенная, а одна из возможных, не противоречащих опыту интерпретация этой реальности.
papa_inura
28.07.2026 13:33Сегодня в академической среде преобладает негласное мнение, что истина, как конечное знание о законах Природы, существует, и задача науки — найти её.
У меня два вопроса:
Что значит "негласное мнение" и как оно может преобладать?
И в одной ли комнате с автором сейчас эта самая академическая среда?
AppCrafter
28.07.2026 13:33Абсолютной истины в физике не существует,
Не только в физике. "Истинными" становятся теории, взгляды, вызвавшие наибольшие бурления в человеческом сообществе. И их ценность в том, что они порождают новые теории, подходы, методы, взгляды и т.д.
papa_inura
28.07.2026 13:33Зачастую постулаты теории могут быть явно не выражены.
Откройте курс теоритической физики. Там постулаты выражаются явно. В школных учебниках и в учебниках по общей физике описании менее формальное.
papa_inura
28.07.2026 13:33Сила этих постулатов заключается не только в их наглядности
Вовсе нет. Сила постолатов заключается в их силе обобщения.
papa_inura
28.07.2026 13:33Внутренняя непротиворечивость теории означает, что получить в ее рамках соотношения, которые будут противоречить опыту, невозможно.
Грубая ошибка в логике. Внутрянняя непротиворечивость на то и внутрянняя, что не распространяется на соответствие теории реальности. Внутрянняя непротиворечивость - это исключительно математическое и логическое свойство теории, без которого теорию сформировать просто невозможно. При этом теория может не соответствовать наблюдаемым явлением. Наглядным примером является классическая механика Ньютона - внутрене вполне непротиворечивая.
Что же касается фальсифицируемости по Попперу, то она должна быть принципиальной, а не фактической. Так что те теории, которые вы обвиняете в "неприкосновенности", а правильнее будет сказать - теории подтверждённые многократно и в чётко очерченных рамках, остаются вполне фальсифицируемыми, а значит научными.
papa_inura
28.07.2026 13:33Из двух теорий более эффективной является та, которая меньшим числом постулированных утверждений позволяет описать большее число природных явлений.
В принципе согласен с направлениемэтой мысли, но никак не с формулировкой, которая оперирует количественными критериями, не поддающимися подсчёту и не подсчитывающие неодинаковые элементы. Меньшее число постулатов не всегда приводит более простому и быстрому решению или опсианию. СТО куда сложнее в расчётах, чем классическая механика, но при этом во мнжестве случаев её точность избыточна. Я бы рассматривал эффективность физических теорий исключительно по качественным критериям.
rudnyi
28.07.2026 13:33Кстати, вам было бы полезно посмотреть на философию науки. Там этот вопрос обсуждается уже давно. Как обычно, согласия нет - идет борьба научного реализма против научного антиреализма. Терминология неудачная, но какая есть. По-русски см.
Фурсов А.А. Проблема статуса теоретического знания науки в полемике между реализмом и антиреализмом. 2013.
Была доступна в Интернете.
Kalobok
Не надо придумывать свои определения, если вы не понимаете общепринятых. Аксиома - это именно "утверждение, принимаемое без доказательств". Оно совсем не обязательно должно быть очевидным. Приняв за аксиому "сумма углов треугольника равно 180 градусам" вы получите евклидову геометрию. Взяв за аксиому "сумма углов больше 180 градусов" получите Римана, а "меньше 180" - Лобачевского. Кроме того, часто вы можете поменять аксиомы и теоремы местами и получить ровно ту же теорию: из суммы углов треугольника можно получить непересекаемость параллельных прямых и наоборот.
vyv-48 Автор
Тогда чем аксиома отличается от произвольного или бессмысленного утверждения?
Kalobok
Вопрос поставлен неправильно. Чем отличаются "длинный" и "зеленый"? Это перпендикулярные свойства. Вы можете просто высказать произвольное или бессмысленное утверждение, и оно останется просто произвольным и бессмысленным. А можете сказать, что принимаете его без доказательств, как основу системы утверждений, тогда оно станет аксиомой. Хотя не обязательно из этой аксиомы будет какая-то польза.
vyv-48 Автор
Слабость своего определения аксиомы я прекрасно понимаю. Но еще раз, определение - аксиома, это утверждение, принимаемое без доказательства, это ни о чем. Принцип формулирования аксиомы, который вы предлагаете, это телега впереди лошади. По сути вы говорите, пусть есть некоторая совокупность утверждений, которые можно свести к одному или нескольким утверждениям, которые и назовем аксиомами. Тогда аксиома, это предельно сжатая суть этих утверждений. Точно так, как постулат физической теории полностью определяет границы ее применимости. Замечательно, но тогда возникнет вопрос, по какому признаку следует собрать утверждения, которые можно объединить одной теорией. У физики есть опыт, который позволяет сопоставить любое утверждение с реальностью. А что подобное есть у математики? Если это определить, тогда можно дать "хорошее" определение аксиомы.
papa_inura
Ничего подобного у математики нет. Определение аксиом как утверждений, являющичся изначальными в цепочке рассуждений, а значит ниоткуда не выводимыми, а принимаемыми как есть, - вполне нормальное определение, раскрывающее суть аксиом. Единственное, чего в нём нет, так это требований к аксиомам, которым они должны удовлетворять, для того, чтобы можно было изз них вывести какую-либо математическую теорию. Это требование непротиворечивости и полноты. Но это в общем случае куда более сложные вопросы.